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1.1系统功能
在网络安全态势感知系统中,网络服务评估系统的数据源是最重要的数据源之一。一方面,它能向上层管理者提供目标网络的安全态势评估。另一方面,服务数据源为其它传感器(Log传感器、SNMP传感器、Netflow传感器)的数据分析提供参考和依据[1]。
1.2主要功能
(1)风险评估,根据国家安全标准并利用测试系统的数据和主要的风险评估模型,获取系统数据,定义系统风险,并提出应对措施[2]。
(2)安全态势评估与预测,利用得到的安全测试数据,按照预测、随机和综合量化模型,对信息系统作出安全态势评估与预测,指出存在的安全隐患并提出安全解决方案。
(3)建立数据库支撑,包括评估模型库、专家知识库、标准规范库等。
(4)输出基于图表样式和数据文件格式的评估结果。
2系统组成和总体架构
2.1系统组成
网络安全评估系统态势评估系统是在Windows7平台下,采用C++builder2007开发的。它的数据交互是通过核心数据库来运行的,为了使评估的计算速度和读写数据库数据更快,应将子系统与核心数据库安装在同一机器上。子系统之间的数据交互方式分别为项目数据交互和结果数据交互。前者分发采用移动存储的形式进行,而后者的提交获取是通过核心数据库运行。
2.2总体架构
系统包括人机交互界面、控制管理、数据整合、漏洞扫描、安全态势评估和预测、本地数据库等六个模块组成。网络安全评估系统中的漏洞扫描部分采用插件技术设计总体架构。扫描目标和主控台是漏洞扫描子系统的主要部分,后者是漏洞扫描子系统运行的中心,主控台主要是在用户打开系统之后,通过操作界面与用户进行交流,按照用户下达的命令及调用测试引擎对网络上的主机进行漏洞测试,测试完成后调取所占用的资源,并取得扫描结果,最后形成网络安全测试评估报告,通过这个测试,有利于管理人员发现主机有可能会被黑客利用的漏洞,在这些薄弱区被黑客攻击之前对其进行加强整固,从而提高主机网络系统的安全性。
3系统工作流程
本系统首先从管理控制子系统获取评估任务文件[3],然后根据任务信息从中心数据库获取测试子系统的测试数据,再对这些数据进行融合(加权、去重),接着根据评估标准、评估模型和支撑数据库进行评估[4],评估得到网络信息系统的安全风险、安全态势,并对网络信息系统的安全态势进行预测,最后将评估结果进行可视化展示,并生成相关评估报告,以帮助用户进行最终的决策[5]。
4系统部分模块设计
4.1网络主机存活性识别的设计
“存活”是用于表述网络主机状态[6],在网络安全评估系统中存活性识别流程对存活主机识别采用的方法是基于ARP协议。它的原理是当主机或路由器正在寻找另外主机或路由器在此网络上的物理地址的时候,就发出ARP查询分组。由于发送站不知道接收站的物理地址,查询便开始进行网络广播。所有在网络上的主机和路由器都会接收和处理分组,但仅有意图中的接收者才会发现它的IP地址,并响应分组。
4.2网络主机开放端口/服务扫描设计
端口是计算机与外界通讯交流的出口[7],软件领域的端口一般指网络中面向连接服务的通信协议端口,是一种抽象的软件结构,包括一些数据结构和FO(基本输入输出)缓冲区[8]。
4.3网络安全评估系统的实现
该实现主要有三个功能,分别是打开、执行和退出系统[9]。打开是指打开系统分发的评估任务,显示任务的具体信息;执行任务指的是把检测数据融合,存入数据库;退出系统是指关闭系统。然后用户在进行扫描前可以进行选择扫描哪些项,对自己的扫描范围进行设置。进入扫描后,界面左边可以显示扫描选项,即用户选中的需要扫描的项[10]。界面右边显示扫描进程。扫描结束后,用户可以点击“生成报告”,系统生成用户的网络安全评估系统检测报告,最终评定目标主机的安全等级[11]。
5结束语
(1)系统研究还不够全面和深入。网络安全态势评估是一门新技术[12],很多问题如规划和结构还没有解决。很多工作仅限于理论,设计方面存在争论,没有统一的安全态势评估系统模型[13]。
(2)网络安全状况评估没有一致的衡量标准。网络安全是一个全面统一的概念[14],而网络安全态势的衡量到现在还没有一个全面的衡量机制[15]。这就导致现在还没有遵守的标准,无法判断方法的优劣。
数据加密技术
古典加密方法主要有两类,即替换密码和易位密码。替换密码的原理是将每个字母或每组字母用另一个或一组伪装字母所替换,例如字母a~z的自然顺序保持不变,但使之与D,E,F,G,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,X,Y,Z,A,B,C对应。若明文为Caesarcipher,则对应的密文为FDHVDUFLSKHU。这种加密方法比较简单,容易破解。古典加密技术使用的算法相对简单,它主要是靠较长的密钥来实现信息的保密。今天的加密方法与传统加密技术相反,它使用很短的密钥,但算法设计非常复杂,主要是防止信息截取实现密码破译。这其中的关键是密钥,它是密码体制安全的重中之重。密码体制分为对称密码体制、非对称密码体制和混合密码体制。对称密码体制又名单钥密码体制,非对称密码又名双钥密码体制,而混合密码体制是单钥密码体制和双钥密码体制的混合实现。例如:分组密码和公开密钥密码体制。
1分组密码分组密码属于对称密码体制(单钥密码体制)中的一种,它的原理是将整个明文进行分组,以组为单位来进行加密和解密。其中最常用的数据加密标准是DES(美国的数据加密标准)和IDEA(国际数据加密算法)。分组密码在加密时,首先将拟加密的数据信息按照64比特进行分组,然后用长度是56比特的密钥对数据分组进行变换。解密时,用相同的密钥将加密后的数据信息分组做加密变换的反变换,即可得到原始数据信息分组。
2公开密钥算法公开密钥算法属于非对称密码体制,它是一种全新的加密算法。该系统在加密时所使用的密钥与在解密过程中所使用的密钥是完全不同的,而且在解密时所使用的密钥是不能够从加密时所使用的密钥中计算出来的。这种加密密钥是可以公开的,每个使用者都能使用加密密钥来加密自己所发送的信息数据,所以也被人们称之为公开密钥算法。但是,要想读懂发送者发出的信息数据内容,就必须要知道解密密钥,这种解密密钥被称之为私有密钥。在已经使用的公开密钥密码体制中,RSA算法使用得最为广泛。数学上,两个大素数相乘容易,但要对其乘积进行因式分解却极其困难,所以RSA算法将乘积公开作为加密密钥。
数字签名技术
数字签名是以电子形式将信息存于数据信息中,它是信息发送者为防止数据泄密而输出的一段别人无法伪造的数字串,是对信息发送者发送信息真实性的一个有效证明。它通过采用公钥加密技术,作为其附件的或逻辑上与之有联系的数据,用于辨别数据签署人的身份,并表明签署人对数据信息中包含内容的认可,它是不对称加密算法的典型应用。经过数字签名后的文件,其完整性是很容易验证的。它不同于纸质文件,为证明文件的真实性,要求文件盖章要骑缝,签名要骑缝,电子签名文件具有不可抵赖性,也不需要笔迹专家。数字签名技术就是对数据信息做出特意的密码变换,将摘要信息用私有密钥进行加密,然后与原文件信息一起同时传送给接收人,它允许接收人用于确定所接收数据单元的完整性和发送者的真实身份,并对数据单元进行保密,防止被他人盗取。使用数字签名可以实现接收人能够确认发送人对报文的签名,而发送人在事后对所发送的信息和签名不能抵赖,同时接收方不能伪造对报文的签名等三个功能。
数字签名可以通过公钥密码体制和私钥密码体制获得,目前常用的是基于公钥密码体制的数字签名。它又包括普通数字签名(RSA)和特殊数字签名。普通数字签名,采用公开密钥加密法,其算法有多种,例如RSA、盲签名、签名、多重签名等等。
(1)盲签名:即签名者不公开自己的身份,首先将自己的信息进行盲化,然后再让签名对盲化的信息进行签名。当接收者收到该信息后,只要去掉其中的盲因子,就可以得到签名人关于原消息的签名。盲签名多用于电子选举、电子商务等活动中。比如电子选票,我们希望该选票是有效的,但并不希望知道该选票是谁填写的。
在网络安全教学中,作为企业网络管理者,最开始我们需要了解的是:(1)公司网络拓扑结构,虽然企业不一定给你最完整的资讯,但是一定会告诉我们有哪些基本的网络设备,我们至少应该知道这些设备可以干什么,然后清楚地意识到在不久的将来我们都需要或多或少的对它进行配置[3]。例如:交换机、路由器、防火墙、VPN、无线AP、VOIP及内容过滤网关等[4]。(2)企业还会告诉我们一些功能服务器,这些也是我们日后需要进行管理的对象。例如:企业AD、DHCP、DNS、FTP、WEB、网络ghost服务器、Share服务器、WSUS服务器和Exchange服务器等等。我们需要记下这些网络设备和功能服务器的IP地址。
2企业网络安全管理的方式
2.1企业网络安全管理可能遇到的问题
作为企业网络安全实验教学,我们需要尽可能的模拟更多的企业网络问题给学生来思考和解决:(1)给你一个IP地址,你能准确地找到这台机器么?你需要什么辅助你?(2)有人说他能上内网,但外网不行,你会想到什么?(3)有人说他QQ还可以聊天,但网页打不开,你怎么想?以上模拟的问题都是企业中最容易出现的,在让学生思考以上问题的同时,以下问题才是需要让学生们在模拟企业网络管理者的时候需要规划的:(1)研发部门的服务器突然增加了,可是给他们的IP地址不够分了,怎么办?(2)财务数据库服务器数据很敏感,可是外地分公司的业务又必须访问,你将制定怎样的策略?(3)规划的网络是固定IP还是自动分配呢?
2.2解决问题的注意事项
2.2.1节点安全
更多的时候我们需要让学生们了解到通过各种软件保障设备的稳定运行是预防节点安全的主要手段。我们可以通过监控系统日志实现对系统信息日志、权限管理日志和资源使用率日志的管理;通过监控硬件状态实现对温度、电压、稳定性和硬件故障的管理;通过异常警报实现对冲突异常、侵入异常、失去功能异常、突发性性能异常等状况的管理;通过容灾实现对硬件损坏、停电、失火、散热失效等的管理。
2.2.2软件安全
最复杂最难管理的就是软件安全,因为我们所有的服务器硬件都是为运行在上面的软件服务的,而软件又都是由人根据需求编写代码开发出来的应用程序。往往一款软件需要很多人的协作开发,由于各种局限性,在开发过程中无法考虑各种情况,因此软件都会有各种各样的缺陷,需要不断的修正。有的缺陷是无伤大雅的,而有的缺陷却是致命的。你不是开发者,这些缺陷对你来说又是不可控的。你只能被动的防范这些缺陷,而往往修补这些缺陷都发生在缺陷产生危害之后。然而装的软件越多,这些缺陷也就越多。更要命的是,病毒、木马它们也是软件,操作系统自身无法识别。杀毒软件可以处理病毒、木马,但是安全软件一不小心也会成为不安全的因素。例如:金山网盾事件、暴风影音事件等。尽管如此,我们依然可以防范,那就是把握以下原则:(1)最少安装原则:提供什么服务就只装什么服务或软件,其他一律屏蔽;(2)最少开放原则:需要什么端口就开放什么端口,其他一律屏蔽;(3)最小特权原则:给予主体“必不可少”的权限,多余的都不开放。
2.2.3数据安全
不论是节点安全还是软件安全,我们最终的目的都是为了保障数据安全。这也是网络安全的终极意义。这是我们在课堂上务必让学习网络安全的学生了解的内容。数据安全其实是数据保管安全,涉及以下4个方面:(1)数据在存储介质上的物理安全。即防范存储介质损坏造成的数据丢失隐患。(2)数据在存储介质上的逻辑安全。即防范因各种操作造成的数据逻辑破坏、删除或丢失的隐患。(3)数据在空间上的安全。即防范因各种灾难造成当地的整个数据完全损毁的隐患。(4)数据在管理上的安全。即防范敏感或机密数据通过公司内部员工人为泄露的隐患。数据传输安全是互联网安全的重点,主要防范重点如下:(1)数据在传输过程中被阻碍(例如,DDOS攻击);(2)数据在传输过程中被窃取(因为无线上网设置不当造成公司资源外泄);(3)数据在传输过程中被修改(网页注入式攻击)。
3结束语
【关键词】网络安全;防火墙;数据库;病毒;黑客
当今许多的企业都广泛的使用信息技术,特别是网络技术的应用越来越多,而宽带接入已经成为企业内部计算机网络接入国际互联网的主要方式。而与此同时,因为计算机网络特有的开放性,企业的网络安全问题也随之而来,由于安全问题给企业造成了相当大的损失。因此,预防和检测网络设计的安全问题和来自国际互联网的黑客攻击以及病毒入侵成为网络管理员一个重要课题。
一、网络安全问题
在实际应用过程中,遇到了不少网络安全方面的问题。网络安全是一个十分复杂的问题,它的划分大体上可以分为内网和外网。如下表所示:
由上表可以看出,外部网的安全问题主要集中在入侵方面,主要的体现在:未授权的访问,破坏数据的完整性,拒绝服务攻击和利用网络、网页浏览和电子邮件夹带传播病毒。但是网络安全不仅要防范外部网,同时更防范内部网。因为内部网安全措施对网络安全的意义更大。据调查,在已知的网络安全事件中,约70%的攻击是来自内部网。内部网的安全问题主要体现在:物理层的安全,资源共享的访问控制策略,网内病毒侵害,合法用户非授权访问,假冒合法用户非法授权访问和数据灾难性破坏。
二、安全管理措施
综合以上对于网络安全问题的初步认识,有线中心采取如下的措施:
(一)针对与外网的一些安全问题
对于外网造成的安全问题,使用防火墙技术来实现二者的隔离和访问控制。
防火墙是实现网络安全最基本、最经济、最有效的措施之一。防火墙可以对所有的访问进行严格控制(允许、禁止、报警)。
防火墙可以监视、控制和更改在内部和外部网络之间流动的网络通信;用来加强网络之间访问控制,防止外部网络用户以非法手段通过外部网络进入内部网络,访问内部网络资源,从而保护内部网络操作环境。所以,安装防火墙对于网络安全来说具有很多优点:(1)集中的网络安全;(2)可作为中心“扼制点”;(3)产生安全报警;(4)监视并记录Internet的使用;(5)NAT的位置;(6)WWW和FTP服务器的理想位置。
但防火墙不可能完全防止有些新的攻击或那些不经过防火墙的其它攻击。为此,中心选用了RealSecureSystemAgent和NetworkEngine。其中,RealSecureSystemAgent是一种基于主机的实时入侵检测产品,一旦发现对主机的入侵,RealSecure可以中断用户进程和挂起用户账号来阻止进一步入侵,同时它还会发出警报、记录事件等以及执行用户自定义动作。RealSecureSystemAgent还具有伪装功能,可以将服务器不开放的端口进行伪装,进一步迷惑可能的入侵者,提高系统的防护时间。Re?鄄alSecureNetworkEngin是基于网络的实时入侵检测产品,在网络中分析可疑的数据而不会影响数据在网络上的传输。网络入侵检测RealSecureNetworkEngine在检测到网络入侵后,除了可以及时切断攻击行为之外,还可以动态地调整防火墙的防护策略,使得防火墙成为一个动态的、智能的防护体系。
通过部署入侵检测系统,我们实现了以下功能:
对于WWW服务器,配置主页的自动恢复功能,即如果WWW服务器被攻破、主页被纂改,系统能够自动识别并把它恢复至事先设定的页面。
入侵检测系统与防火墙进行“互动”,即当入侵检测系统检测到网络攻击后,通知防火墙,由防火墙对攻击进行阻断。
(二)针对网络物理层的稳定
网络物理层的稳定主要包括设备的电源保护,抗电磁干扰和防雷击。
本中心采用二路供电的措施,并且在配电箱后面接上稳压器和不间断电源。所有的网络设备都放在机箱中,所有的机箱都必须有接地的设计,在机房安装的时候必须按照接地的规定做工程;对于供电设备,也必须做好接地的工作。这样就可以防止静电对设备的破坏,保证了网内硬件的安全。
(三)针对病毒感染的问题
病毒程序可以通过电子邮件、使用盗版光盘等传播途径潜入内部网。网络中一旦有一台主机受病毒感染,则病毒程序就完全可能在极短的时间内迅速扩散,传播到网络上的所有主机,可能造成信息泄漏、文件丢失、机器死机等不安全因素。防病毒解决方案体系结构中用于降低或消除恶意代码;广告软件和间谍软件带来的风险的相关技术。中心使用企业网络版杀毒软件,(例如:SymantecAntivirus等)并控制写入服务器的客户端,网管可以随时升级并杀毒,保证写入数据的安全性,服务器的安全性,以及在客户端安装由奇虎安全卫士之类来防止广告软件和间谍软件。
(四)针对应用系统的安全
应用系统的安全主要面对的是服务器的安全,对于服务器来说,安全的配置是首要的。对于本中心来说主要需要2个方面的配置:服务器的操作系统(Windows2003)的安
全配置和数据库(SQLServer2000)的安全配置。1.操作系统(Windows2003)的安全配置
(1)系统升级、打操作系统补丁,尤其是IIS6.0补丁。
(2)禁止默认共享。
(3)打开管理工具-本地安全策略,在本地策略-安全选项中,开启不显示上次的登录用户名。
(4)禁用TCP/IP上的NetBIOS。
(5)停掉Guest帐号,并给guest加一个异常复杂的密码。
(6)关闭不必要的端口。
(7)启用WIN2003的自身带的网络防火墙,并进行端口的改变。
(8)打开审核策略,这个也非常重要,必须开启。
2.数据库(SQLServer2000)的安全配置
(1)安装完SQLServer2000数据库上微软网站打最新的SP4补丁。
(2)使用安全的密码策略
。设置复杂的sa密码。
(3)在IPSec过滤拒绝掉1434端口的UDP通讯,可以尽可能地隐藏你的SQLServer。
(4)使用操作系统自己的IPSec可以实现IP数据包的安全性。
(五)管理员的工具
除了以上的一些安全措施以外,作为网络管理员还要准备一些针对网络监控的管理工具,通过这些工具来加强对网络安全的管理。
Ping、Ipconfig/winipcfg、Netstat:
Ping,TCP/IP协议的探测工具。
Ipconfig/winipcfg,查看和修改网络中的TCP/IP协议的有关配置,
Netstat,利用该工具可以显示有关统计信息和当前TCP/IP网络连接的情况,用户或网络管理人员可以得到非常详尽的统计结果。
SolarWindsEngineer''''sEditionToolset
另外本中心还采用SolarWindsEngineer''''sEditionToolset。它的用途十分广泛,涵盖了从简单、变化的ping监控器及子网计算器(Subnetcalculators)到更为复杂的性能监控器何地址管理功能。”
SolarWindsEngineer''''sEditionToolset的介绍:
SolarWindsEngineer’sEdition是一套非常全面的网络工具库,包括了网络恢复、错误监控、性能监控和管理工具等等。除了包含ProfessionalPLUSEdition中所有的工具外,Engineer’sEdition还增加了新的SwitchPortMapper工具,它可以在您的switch上自动执行Layer2和Layer3恢复。工程师版包含了SolarwindsMIB浏览器和网络性能监控器(NetworkPerformanceMonitor),以及其他附加网络管理工具。
SnifferPro能够了解本机网络的使用情况,它使用流量显示和图表绘制功能在众多网管软件中最为强大最为灵活;它能在于混杂模式下的监听,也就是说它可以监听到来自于其他计算机发往另外计算机的数据,当然很多混杂模式下的监听是以一定的设置为基础的,只有了解了对本机流量的监听设置才能够进行高级混杂模式监听。
除了上面说的五个措施以外,还有不少其他的措施加强了安全问题的管理:
制订相应的机房管理制度;
制订相应的软件管理制度;
制订严格的操作管理规程;
制订在紧急情况下系统如何尽快恢复的应急措施,使损失减至最小;
1.1隐私数据保护云安全技术
数据安全和隐私数据是用户考虑是否采用云计算模式的一个重要因素。安全保护框架方面,最常见的数据安全保护体系是DSLC(DataSecurityLifeCycle),通过为数据安全生命周期建立安全保护体制,确保数据在创建、存储、使用、共享、归档和销毁等六个生命周期的安全。Roy等人提出了一种基于MapReduce平台的隐私保护系统Airavat,该平台通过强化访问控制和区分隐私技术,为处理关键数据提供安全和隐私保护。静态存储数据保护方面,Muntes-Mulero等人对K匿名、图匿名以及数据预处理等现有的隐理技术进行了讨论和总结,提出了一些可行的解决方案。动态存储数据保护方面,基于沙箱模型原理,采用Linux自带的chroot命令创建一个独立的软件系统的虚拟拷贝,保护进程不受到其他进程影响。
1.2虚拟化云安全技术
虚拟化技术是构建云计算环境的关键。在云网络中,终端用户包括潜在的攻击者都可以通过开放式的远程访问模式直接访问云服务,虚拟机系统作为云的基础设施平台自然成为这些攻击的主要目标。虚拟机安全管理方面:Garfinkel等人提出在Hypervisor和虚拟系统之间构建虚拟层,用以实现对虚拟机器的安全管理。访问控制方面:刘谦提出了Virt-BLP模型,这一模型实现了虚拟机间的强制访问控制,并满足了此场景下多级安全的需求。Revirt利用虚拟机监控器进行入侵分析,它能收集虚拟机的信息并将其记录在虚拟机监控器中,实时监控方面LKIM利用上下文检查来进行内核完整性检验。
1.3云安全用户认证与信任研究
云网络中存在云服务提供商对个人身份信息的介入管理、服务端无法解决身份认证的误判,以及合法的恶意用户对云的破坏等问题,身份认证机制在云网络下面临着诸多挑战。Bertino提出了基于隐私保护的多因素身份属性认证协议,采用零知识证明协议认证用户且不向认证者泄露用户的身份信息。陈亚睿等人用随机Petri网对用户行为认证进行建模分析,通过建立严格的终端用户的认证机制以及分析不同认证子集对认证效果的影响,降低了系统对不可信行为的漏报率。林闯、田立勤等针对用户行为可信进行了一系列深入的研究和分析,将用户行为的信任分解成三层,在此基础上进行用户行为信任的评估、利用贝叶斯网络对用户的行为信任进行预测、基于行为信任预测的博弈控制等。
1.4安全态势感知技术
自态势感知研究鼻祖Endsley最早提出将态势感知的信息出路过程划分为察觉、理解、预测三个阶段后,许多的研究学者和机构在此基础上开始进行网络安全台式感知,其中最著名的是TimBass提出的基于数据融合的入侵检测模型,一共分为六层,包括数据预处理、对象提取、状态提取、威胁提取、传感控制、认知和干预,全面的将安全信息的处理的阶段进行了归纳。网络安全态势感知框架模型方面:赵文涛等人针对大规模网络环境提出用IDS设备和系统状态监测设备代替网络安全态势感知中的传感器,用于收集网络安全信息,并从设备告警和日志信息中还原攻击手段和攻击路径,同时利用图论基础建立的认知模型。网络安全态势感知评估方面:陈秀真利用系统分解技术将网络系统分解为网络系统、主机、服务、脆弱点等四个层次,利用层次间的相关安全信息,建立层次化网络系统安全威胁态势评估模型,综合分析网络安全威胁态势。之后该架构做出了改进,量化了攻击所造成的风险,同时考虑了弱点评估和安全服务评估两种因素,加入了网络复杂度的影响因素,该框架更加体现网络安全态势真实情况。
2研究现状中存在的不足
以上这些研究对全面推动云安全技术的迅猛发展具有重要的作用。但是目前的研究,对几个领域还存在不足:(1)云网络中虚拟机间因关联而引起的安全威胁较为忽视;(2)云网络中可信计算与虚拟化的结合研究不足;(3)云网络环境下云/端动态博弈状态下安全方案和策略研究较少;(4)云网络下安全态势感知鲜有研究。我们须知云网络最大的安全问题在于不可信用户利用云平台强大的计算能力及其脆弱性发动极具破坏力的组合式或渗透式攻击,而这种攻击要比在局域网上的危害大得多,因此在这方面需要投入更多的关注,即:立足于某个特定的“云网络”系统,剖析不可信用户和网络自身脆弱性所带来的风险,时刻预测网络上的风险动向。要做到这一点,就要对云网络中终端用户的访问行为和云网络的服务行为进行实时观测,实时评估。
3未来研究发展趋势
关键词信息安全;PKI;CA;VPN
1引言
随着计算机网络的出现和互联网的飞速发展,企业基于网络的计算机应用也在迅速增加,基于网络信息系统给企业的经营管理带来了更大的经济效益,但随之而来的安全问题也在困扰着用户,在2003年后,木马、蠕虫的传播使企业的信息安全状况进一步恶化。这都对企业信息安全提出了更高的要求。
随着信息化技术的飞速发展,许多有远见的企业都认识到依托先进的IT技术构建企业自身的业务和运营平台将极大地提升企业的核心竞争力,使企业在残酷的竞争环境中脱颖而出。面对这瞬息万变的市场,企业就面临着如何提高自身核心竞争力的问题,而其内部的管理问题、效率问题、考核问题、信息传递问题、信息安全问题等,又时刻在制约着自己,企业采用PKI技术来解决这些问题已经成为当前众多企业提高自身竞争力的重要手段。
在下面的描述中,以某公司为例进行说明。
2信息系统现状
2.1信息化整体状况
1)计算机网络
某公司现有计算机500余台,通过内部网相互连接,根据公司统一规划,通过防火墙与外网互联。在内部网络中,各计算机在同一网段,通过交换机连接。
图1
2)应用系统
经过多年的积累,某公司的计算机应用已基本覆盖了经营管理的各个环节,包括各种应用系统和办公自动化系统。随着计算机网络的进一步完善,计算机应用也由数据分散的应用模式转变为数据日益集中的模式。
2.2信息安全现状
为保障计算机网络的安全,某公司实施了计算机网络安全项目,基于当时对信息安全的认识和安全产品的状况,信息安全的主要内容是网络安全,部署了防火墙、防病毒服务器等网络安全产品,极大地提升了公司计算机网络的安全性,这些产品在此后防范网络攻击事件、冲击波等网络病毒攻击以及网络和桌面日常保障等方面发挥了很大的作用。
3风险与需求分析
3.1风险分析
通过对我们信息系统现状的分析,可得出如下结论:
(1)经营管理对计算机应用系统的依赖性增强,计算机应用系统对网络的依赖性增强。计算机网络规模不断扩大,网络结构日益复杂。计算机网络和计算机应用系统的正常运行对网络安全提出了更高的要求。
(2)计算机应用系统涉及越来越多的企业关键数据,这些数据大多集中在公司总部数据中心,因此有必要加强各计算机应用系统的用户管理和身份的认证,加强对数据的备份,并运用技术手段,提高数据的机密性、完整性和可用性。
通过对现有的信息安全体系的分析,也可以看出:随着计算机技术的发展、安全威胁种类的增加,某公司的信息安全无论在总体构成、信息安全产品的功能和性能上都存在一定的缺陷,具体表现在:
(1)系统性不强,安全防护仅限于网络安全,系统、应用和数据的安全存在较大的风险。
目前实施的安全方案是基于当时的认识进行的,主要工作集中于网络安全,对于系统和应用的安全防范缺乏技术和管理手段。如缺乏有效的身份认证,对服务器、网络设备和应用系统的访问都停留在用户名/密码的简单认证阶段,很容易被冒充;又如数据备份缺乏整体方案和制度规范,容易造成重要数据的丢失和泄露。
当时的网络安全的基本是一种外部网络安全的概念,是基于这样一种信任模型的,即网络内部的用户都是可信的。在这种信任模型下,假设所有可能的对信息安全造成威胁的攻击者都来自于组织外部,并且是通过网络从外部使用各种攻击手段进入内部网络信息系统的。
针对外部网络安全,人们提出了内部网络安全的概念,它基于这样一种信任模型:所有的用户都是不可信的。在这种信任模型中,假设所有用户都可能对信息安全造成威胁,并且可以各种更加方便的手段对信息安全造成威胁,比如内部人员可以直接对重要的服务器进行操控从而破坏信息,或者从内部网络访问服务器,下载重要的信息并盗取出去。内部网络安全的这种信任模型更符合现实的状况。
美国联邦调查局(FBI)和计算机安全机构(CSI)等权威机构的研究也证明了这一点:超过80%的信息安全隐患是来自组织内部,这些隐患直接导致了信息被内部人员所窃取和破坏。
信息系统的安全防范是一个动态过程,某公司缺乏相关的规章制度、技术规范,也没有选用有关的安全服务。不能充分发挥安全产品的效能。
(2)原有的网络安全产品在功能和性能上都不能适应新的形势,存在一定的网络安全隐患,产品亟待升级。
已购买的网络安全产品中,有不少在功能和性能上都不能满足进一步提高信息安全的要求。如为进一步提高全网的安全性,拟对系统的互联网出口进行严格限制,原有的防火墙将成为企业内网和公网之间的瓶颈。同时病毒的防范、新的攻击手段也对防火墙提出了更多的功能上的要求,现有的防火墙不具备这些功能。
网络信息系统的安全建设建立在风险评估的基础上,这是信息化建设的内在要求,系统主管部门和运营、应用单位都必须做好本系统的信息安全风险评估工作。只有在建设的初期,在规划的过程中,就运用风险评估、风险管理的手段,用户才可以避免重复建设和投资的浪费。
3.2需求分析
如前所述,某公司信息系统存在较大的风险,信息安全的需求主要体现在如下几点:
(1)某公司信息系统不仅需要安全可靠的计算机网络,也需要做好系统、应用、数据各方面的安全防护。为此,要加强安全防护的整体布局,扩大安全防护的覆盖面,增加新的安全防护手段。
(2)网络规模的扩大和复杂性的增加,以及新的攻击手段的不断出现,使某公司计算机网络安全面临更大的挑战,原有的产品进行升级或重新部署。
(3)信息安全工作日益增强的重要性和复杂性对安全管理提出了更高的要求,为此要加快规章制度和技术规范的建设,使安全防范的各项工作都能够有序、规范地进行。
(4)信息安全防范是一个动态循环的过程,如何利用专业公司的安全服务,做好事前、事中和事后的各项防范工作,应对不断出现的各种安全威胁,也是某公司面临的重要课题。
4设计原则
安全体系建设应按照“统一规划、统筹安排、统一标准、分步实施”的原则进行,避免重复投入、重复建设,充分考虑整体和局部的利益。
4.1标准化原则
本方案参照信息安全方面的国家法规与标准和公司内部已经执行或正在起草标准及规定,使安全技术体系的建设达到标准化、规范化的要求,为拓展、升级和集中统一打好基础。
4.2系统化原则
信息安全是一个复杂的系统工程,从信息系统的各层次、安全防范的各阶段全面地进行考虑,既注重技术的实现,又要加大管理的力度,以形成系统化的解决方案。
4.3规避风险原则
安全技术体系的建设涉及网络、系统、应用等方方面面,任何改造、添加甚至移动,都可能影响现有网络的畅通或在用系统的连续、稳定运行,这是安全技术体系建设必须面对的最大风险。本规划特别考虑规避运行风险问题,在规划与应用系统衔接的基础安全措施时,优先保证透明化,从提供通用安全基础服务的要求出发,设计并实现安全系统与应用系统的平滑连接。
4.4保护投资原则
由于信息安全理论与技术发展的历史原因和自身的资金能力,某公司分期、分批建设了一些整体的或区域的安全技术系统,配置了相应的设施。因此,本方案依据保护信息安全投资效益的基本原则,在合理规划、建设新的安全子系统或投入新的安全设施的同时,对现有安全系统采取了完善、整合的办法,以使其纳入总体安全技术体系,发挥更好的效能,而不是排斥或抛弃。
4.5多重保护原则
任何安全措施都不是绝对安全的,都可能被攻破。但是建立一个多重保护系统,各层保护相互补充,当一层保护被攻破时,其它层保护仍可保护信息的安全。
4.6分步实施原则
由于某公司应用扩展范围广阔,随着网络规模的扩大及应用的增加,系统脆弱性也会不断增加。一劳永逸地解决安全问题是不现实的。针对安全体系的特性,寻求安全、风险、开销的平衡,采取“统一规划、分步实施”的原则。即可满足某公司安全的基本需求,亦可节省费用开支。
5设计思路及安全产品的选择和部署
信息安全防范应做整体的考虑,全面覆盖信息系统的各层次,针对网络、系统、应用、数据做全面的防范。信息安全防范体系模型显示安全防范是一个动态的过程,事前、事中和事后的技术手段应当完备,安全管理应贯穿安全防范活动的始终,如图2所示。
图2网络与信息安全防范体系模型
信息安全又是相对的,需要在风险、安全和投入之间做出平衡,通过对某公司信息化和信息安全现状的分析,对现有的信息安全产品和解决方案的调查,通过与计算机专业公司接触,初步确定了本次安全项目的内容。通过本次安全项目的实施,基本建成较完整的信息安全防范体系。
5.1网络安全基础设施
证书认证系统无论是企业内部的信息网络还是外部的网络平台,都必须建立在一个安全可信的网络之上。目前,解决这些安全问题的最佳方案当数应用PKI/CA数字认证服务。PKI(PublicKeyInfrastructure,公钥基础设施)是利用公开密钥理论和技术建立起来的提供在线身份认证的安全体系,它从技术上解决了网上身份认证、信息完整性和抗抵赖等安全问题,为网络应用提供可靠的安全保障,向用户提供完整的PKI/CA数字认证服务。通过建设证书认证中心系统,建立一个完善的网络安全认证平台,能够通过这个安全平台实现以下目标:
身份认证(Authentication):确认通信双方的身份,要求通信双方的身份不能被假冒或伪装,在此体系中通过数字证书来确认对方的身份。
数据的机密性(Confidentiality):对敏感信息进行加密,确保信息不被泄露,在此体系中利用数字证书加密来完成。
数据的完整性(Integrity):确保通信信息不被破坏(截断或篡改),通过哈希函数和数字签名来完成。
不可抵赖性(Non-Repudiation):防止通信对方否认自己的行为,确保通信方对自己的行为承认和负责,通过数字签名来完成,数字签名可作为法律证据。
5.2边界防护和网络的隔离
VPN(VirtualPrivateNetwork)虚拟专用网,是将物理分布在不同地点的网络通过公用骨干网(如Internet)连接而成的逻辑上的虚拟专用网。和传统的物理方式相比,具有降低成本及维护费用、易于扩展、数据传输的高安全性。
通过安装部署VPN系统,可以为企业构建虚拟专用网络提供了一整套安全的解决方案。它利用开放性网络作为信息传输的媒体,通过加密、认证、封装以及密钥交换技术在公网上开辟一条隧道,使得合法的用户可以安全的访问企业的私有数据,用以代替专线方式,实现移动用户、远程LAN的安全连接。
集成的防火墙功能模块采用了状态检测的包过滤技术,可以对多种网络对象进行有效地访问监控,为网络提供高效、稳定地安全保护。
集中的安全策略管理可以对整个VPN网络的安全策略进行集中管理和配置。
5.3安全电子邮件
电子邮件是Internet上出现最早的应用之一。随着网络的快速发展,电子邮件的使用日益广泛,成为人们交流的重要工具,大量的敏感信息随之在网络上传播。然而由于网络的开放性和邮件协议自身的缺点,电子邮件存在着很大的安全隐患。
目前广泛应用的电子邮件客户端软件如OUTLOOK支持的S/MIME(SecureMultipurposeInternetMailExtensions),它是从PEM(PrivacyEnhancedMail)和MIME(Internet邮件的附件标准)发展而来的。首先,它的认证机制依赖于层次结构的证书认证机构,所有下一级的组织和个人的证书由上一级的组织负责认证,而最上一级的组织(根证书)之间相互认证,整个信任关系基本是树状的。其次,S/MIME将信件内容加密签名后作为特殊的附件传送。保证了信件内容的安全性。
5.4桌面安全防护
对企业信息安全的威胁不仅来自企业网络外部,大量的安全威胁来自企业内部。很早之前安全界就有数据显示,近80%的网络安全事件,是来自于企业内部。同时,由于是内部人员所为,这样的安全犯罪往往目的明确,如针对企业机密和专利信息的窃取、财务欺骗等,因此,对于企业的威胁更为严重。对于桌面微机的管理和监控是减少和消除内部威胁的有效手段。
桌面安全系统把电子签章、文件加密应用和安全登录以及相应的智能卡管理工具集成到一起,形成一个整体,是针对客户端安全的整体解决方案。
1)电子签章系统
利用非对称密钥体系保证了文档的完整性和不可抵赖性。采用组件技术,可以无缝嵌入OFFICE系统,用户可以在编辑文档后对文档进行签章,或是打开文档时验证文档的完整性和查看文档的作者。
2)安全登录系统
安全登录系统提供了对系统和网络登录的身份认证。使用后,只有具有指定智能密码钥匙的人才可以登录计算机和网络。用户如果需要离开计算机,只需拔出智能密码钥匙,即可锁定计算机。
3)文件加密系统
文件加密应用系统保证了数据的安全存储。由于密钥保存在智能密码钥匙中,加密算法采用国际标准安全算法或国家密码管理机构指定安全算法,从而保证了存储数据的安全性。
5.5身份认证
身份认证是指计算机及网络系统确认操作者身份的过程。基于PKI的身份认证方式是近几年发展起来的一种方便、安全的身份认证技术。它采用软硬件相结合、一次一密的强双因子认证模式,很好地解决了安全性与易用性之间的矛盾。USBKey是一种USB接口的硬件设备,它内置单片机或智能卡芯片,可以存储用户的密钥或数字证书,利用USBKey内置的密码算法实现对用户身份的认证。
基于PKI的USBKey的解决方案不仅可以提供身份认证的功能,还可构建用户集中管理与认证系统、应用安全组件、客户端安全组件和证书管理系统通过一定的层次关系和逻辑联系构成的综合性安全技术体系,从而实现上述身份认证、授权与访问控制、安全审计、数据的机密性、完整性、抗抵赖性的总体要求。
6方案的组织与实施方式
网络与信息安全防范体系流程主要由三大部分组成:攻击前的防范、攻击过程中的防范和攻击后的应对。安全管理贯穿全流程如图3所示。网络与信息安全防范体系模型流程不仅描述了安全防范的动态过程,也为本方案的实施提供了借鉴。
图3
因此在本方案的组织和实施中,除了工程的实施外,还应重视以下各项工作:
(1)在初步进行风险分析基础上,方案实施方应进行进一步的风险评估,明确需求所在,务求有的放矢,确保技术方案的针对性和投资的回报。
(2)把应急响应和事故恢复作为技术方案的一部分,必要时可借助专业公司的安全服务,提高应对重大安全事件的能力。
(3)该方案投资大,覆盖范围广,根据实际情况,可采取分地区、分阶段实施的方式。
(4)在方案实施的同时,加强规章制度、技术规范的建设,使信息安全的日常工作进一步制度化、规范化。
7结论
本文以某公司为例,分析了网络安全现状,指出目前存在的风险,随后提出了一整套完整的解决方案,涵盖了各个方面,从技术手段的改进,到规章制度的完善;从单机系统的安全加固,到整体网络的安全管理。本方案从技术手段上、从可操作性上都易于实现、易于部署,为众多行业提供了网络安全解决手段。
也希望通过本方案的实施,可以建立较完善的信息安全体系,有效地防范信息系统来自各方面的攻击和威胁,把风险降到最低水平。
关键词信息安全;PKI;CA;VPN
1引言
随着计算机网络的出现和互联网的飞速发展,企业基于网络的计算机应用也在迅速增加,基于网络信息系统给企业的经营管理带来了更大的经济效益,但随之而来的安全问题也在困扰着用户,在2003年后,木马、蠕虫的传播使企业的信息安全状况进一步恶化。这都对企业信息安全提出了更高的要求。
随着信息化技术的飞速发展,许多有远见的企业都认识到依托先进的IT技术构建企业自身的业务和运营平台将极大地提升企业的核心竞争力,使企业在残酷的竞争环境中脱颖而出。面对这瞬息万变的市场,企业就面临着如何提高自身核心竞争力的问题,而其内部的管理问题、效率问题、考核问题、信息传递问题、信息安全问题等,又时刻在制约着自己,企业采用PKI技术来解决这些问题已经成为当前众多企业提高自身竞争力的重要手段。
在下面的描述中,以某公司为例进行说明。
2信息系统现状2.1信息化整体状况
1)计算机网络
某公司现有计算机500余台,通过内部网相互连接,根据公司统一规划,通过防火墙与外网互联。在内部网络中,各计算机在同一网段,通过交换机连接。
图1
2)应用系统
经过多年的积累,某公司的计算机应用已基本覆盖了经营管理的各个环节,包括各种应用系统和办公自动化系统。随着计算机网络的进一步完善,计算机应用也由数据分散的应用模式转变为数据日益集中的模式。
2.2信息安全现状
为保障计算机网络的安全,某公司实施了计算机网络安全项目,基于当时对信息安全的认识和安全产品的状况,信息安全的主要内容是网络安全,部署了防火墙、防病毒服务器等网络安全产品,极大地提升了公司计算机网络的安全性,这些产品在此后防范网络攻击事件、冲击波等网络病毒攻击以及网络和桌面日常保障等方面发挥了很大的作用。
3风险与需求分析3.1风险分析
通过对我们信息系统现状的分析,可得出如下结论:
(1)经营管理对计算机应用系统的依赖性增强,计算机应用系统对网络的依赖性增强。计算机网络规模不断扩大,网络结构日益复杂。计算机网络和计算机应用系统的正常运行对网络安全提出了更高的要求。
(2)计算机应用系统涉及越来越多的企业关键数据,这些数据大多集中在公司总部数据中心,因此有必要加强各计算机应用系统的用户管理和身份的认证,加强对数据的备份,并运用技术手段,提高数据的机密性、完整性和可用性。
通过对现有的信息安全体系的分析,也可以看出:随着计算机技术的发展、安全威胁种类的增加,某公司的信息安全无论在总体构成、信息安全产品的功能和性能上都存在一定的缺陷,具体表现在:
(1)系统性不强,安全防护仅限于网络安全,系统、应用和数据的安全存在较大的风险。
目前实施的安全方案是基于当时的认识进行的,主要工作集中于网络安全,对于系统和应用的安全防范缺乏技术和管理手段。如缺乏有效的身份认证,对服务器、网络设备和应用系统的访问都停留在用户名/密码的简单认证阶段,很容易被冒充;又如数据备份缺乏整体方案和制度规范,容易造成重要数据的丢失和泄露。
当时的网络安全的基本是一种外部网络安全的概念,是基于这样一种信任模型的,即网络内部的用户都是可信的。在这种信任模型下,假设所有可能的对信息安全造成威胁的攻击者都来自于组织外部,并且是通过网络从外部使用各种攻击手段进入内部网络信息系统的。
针对外部网络安全,人们提出了内部网络安全的概念,它基于这样一种信任模型:所有的用户都是不可信的。在这种信任模型中,假设所有用户都可能对信息安全造成威胁,并且可以各种更加方便的手段对信息安全造成威胁,比如内部人员可以直接对重要的服务器进行操控从而破坏信息,或者从内部网络访问服务器,下载重要的信息并盗取出去。内部网络安全的这种信任模型更符合现实的状况。
美国联邦调查局(FBI)和计算机安全机构(CSI)等权威机构的研究也证明了这一点:超过80%的信息安全隐患是来自组织内部,这些隐患直接导致了信息被内部人员所窃取和破坏。
信息系统的安全防范是一个动态过程,某公司缺乏相关的规章制度、技术规范,也没有选用有关的安全服务。不能充分发挥安全产品的效能。
(2)原有的网络安全产品在功能和性能上都不能适应新的形势,存在一定的网络安全隐患,产品亟待升级。
已购买的网络安全产品中,有不少在功能和性能上都不能满足进一步提高信息安全的要求。如为进一步提高全网的安全性,拟对系统的互联网出口进行严格限制,原有的防火墙将成为企业内网和公网之间的瓶颈。同时病毒的防范、新的攻击手段也对防火墙提出了更多的功能上的要求,现有的防火墙不具备这些功能。
网络信息系统的安全建设建立在风险评估的基础上,这是信息化建设的内在要求,系统主管部门和运营、应用单位都必须做好本系统的信息安全风险评估工作。只有在建设的初期,在规划的过程中,就运用风险评估、风险管理的手段,用户才可以避免重复建设和投资的浪费。
3.2需求分析
如前所述,某公司信息系统存在较大的风险,信息安全的需求主要体现在如下几点:
(1)某公司信息系统不仅需要安全可靠的计算机网络,也需要做好系统、应用、数据各方面的安全防护。为此,要加强安全防护的整体布局,扩大安全防护的覆盖面,增加新的安全防护手段。
(2)网络规模的扩大和复杂性的增加,以及新的攻击手段的不断出现,使某公司计算机网络安全面临更大的挑战,原有的产品进行升级或重新部署。
(3)信息安全工作日益增强的重要性和复杂性对安全管理提出了更高的要求,为此要加快规章制度和技术规范的建设,使安全防范的各项工作都能够有序、规范地进行。
(4)信息安全防范是一个动态循环的过程,如何利用专业公司的安全服务,做好事前、事中和事后的各项防范工作,应对不断出现的各种安全威胁,也是某公司面临的重要课题。
4设计原则
安全体系建设应按照“统一规划、统筹安排、统一标准、分步实施”的原则进行,避免重复投入、重复建设,充分考虑整体和局部的利益。
4.1标准化原则
本方案参照信息安全方面的国家法规与标准和公司内部已经执行或正在起草标准及规定,使安全技术体系的建设达到标准化、规范化的要求,为拓展、升级和集中统一打好基础。
4.2系统化原则
信息安全是一个复杂的系统工程,从信息系统的各层次、安全防范的各阶段全面地进行考虑,既注重技术的实现,又要加大管理的力度,以形成系统化的解决方案。
4.3规避风险原则
安全技术体系的建设涉及网络、系统、应用等方方面面,任何改造、添加甚至移动,都可能影响现有网络的畅通或在用系统的连续、稳定运行,这是安全技术体系建设必须面对的最大风险。本规划特别考虑规避运行风险问题,在规划与应用系统衔接的基础安全措施时,优先保证透明化,从提供通用安全基础服务的要求出发,设计并实现安全系统与应用系统的平滑连接。
4.4保护投资原则
由于信息安全理论与技术发展的历史原因和自身的资金能力,某公司分期、分批建设了一些整体的或区域的安全技术系统,配置了相应的设施。因此,本方案依据保护信息安全投资效益的基本原则,在合理规划、建设新的安全子系统或投入新的安全设施的同时,对现有安全系统采取了完善、整合的办法,以使其纳入总体安全技术体系,发挥更好的效能,而不是排斥或抛弃。
4.5多重保护原则
任何安全措施都不是绝对安全的,都可能被攻破。但是建立一个多重保护系统,各层保护相互补充,当一层保护被攻破时,其它层保护仍可保护信息的安全。
4.6分步实施原则
由于某公司应用扩展范围广阔,随着网络规模的扩大及应用的增加,系统脆弱性也会不断增加。一劳永逸地解决安全问题是不现实的。针对安全体系的特性,寻求安全、风险、开销的平衡,采取“统一规划、分步实施”的原则。即可满足某公司安全的基本需求,亦可节省费用开支。
5设计思路及安全产品的选择和部署
信息安全防范应做整体的考虑,全面覆盖信息系统的各层次,针对网络、系统、应用、数据做全面的防范。信息安全防范体系模型显示安全防范是一个动态的过程,事前、事中和事后的技术手段应当完备,安全管理应贯穿安全防范活动的始终,如图2所示。
图2网络与信息安全防范体系模型
信息安全又是相对的,需要在风险、安全和投入之间做出平衡,通过对某公司信息化和信息安全现状的分析,对现有的信息安全产品和解决方案的调查,通过与计算机专业公司接触,初步确定了本次安全项目的内容。通过本次安全项目的实施,基本建成较完整的信息安全防范体系。
5.1网络安全基础设施
证书认证系统无论是企业内部的信息网络还是外部的网络平台,都必须建立在一个安全可信的网络之上。目前,解决这些安全问题的最佳方案当数应用PKI/CA数字认证服务。PKI(PublicKeyInfrastructure,公钥基础设施)是利用公开密钥理论和技术建立起来的提供在线身份认证的安全体系,它从技术上解决了网上身份认证、信息完整性和抗抵赖等安全问题,为网络应用提供可靠的安全保障,向用户提供完整的PKI/CA数字认证服务。通过建设证书认证中心系统,建立一个完善的网络安全认证平台,能够通过这个安全平台实现以下目标:
身份认证(Authentication):确认通信双方的身份,要求通信双方的身份不能被假冒或伪装,在此体系中通过数字证书来确认对方的身份。
数据的机密性(Confidentiality):对敏感信息进行加密,确保信息不被泄露,在此体系中利用数字证书加密来完成。
数据的完整性(Integrity):确保通信信息不被破坏(截断或篡改),通过哈希函数和数字签名来完成。
不可抵赖性(Non-Repudiation):防止通信对方否认自己的行为,确保通信方对自己的行为承认和负责,通过数字签名来完成,数字签名可作为法律证据。
5.2边界防护和网络的隔离
VPN(VirtualPrivateNetwork)虚拟专用网,是将物理分布在不同地点的网络通过公用骨干网(如Internet)连接而成的逻辑上的虚拟专用网。和传统的物理方式相比,具有降低成本及维护费用、易于扩展、数据传输的高安全性。
通过安装部署VPN系统,可以为企业构建虚拟专用网络提供了一整套安全的解决方案。它利用开放性网络作为信息传输的媒体,通过加密、认证、封装以及密钥交换技术在公网上开辟一条隧道,使得合法的用户可以安全的访问企业的私有数据,用以代替专线方式,实现移动用户、远程LAN的安全连接。
集成的防火墙功能模块采用了状态检测的包过滤技术,可以对多种网络对象进行有效地访问监控,为网络提供高效、稳定地安全保护。
集中的安全策略管理可以对整个VPN网络的安全策略进行集中管理和配置。
5.3安全电子邮件
电子邮件是Internet上出现最早的应用之一。随着网络的快速发展,电子邮件的使用日益广泛,成为人们交流的重要工具,大量的敏感信息随之在网络上传播。然而由于网络的开放性和邮件协议自身的缺点,电子邮件存在着很大的安全隐患。
目前广泛应用的电子邮件客户端软件如OUTLOOK支持的S/MIME(SecureMultipurposeInternetMailExtensions),它是从PEM(PrivacyEnhancedMail)和MIME(Internet邮件的附件标准)发展而来的。首先,它的认证机制依赖于层次结构的证书认证机构,所有下一级的组织和个人的证书由上一级的组织负责认证,而最上一级的组织(根证书)之间相互认证,整个信任关系基本是树状的。其次,S/MIME将信件内容加密签名后作为特殊的附件传送。保证了信件内容的安全性。
5.4桌面安全防护
对企业信息安全的威胁不仅来自企业网络外部,大量的安全威胁来自企业内部。很早之前安全界就有数据显示,近80%的网络安全事件,是来自于企业内部。同时,由于是内部人员所为,这样的安全犯罪往往目的明确,如针对企业机密和专利信息的窃取、财务欺骗等,因此,对于企业的威胁更为严重。对于桌面微机的管理和监控是减少和消除内部威胁的有效手段。
桌面安全系统把电子签章、文件加密应用和安全登录以及相应的智能卡管理工具集成到一起,形成一个整体,是针对客户端安全的整体解决方案。
1)电子签章系统
利用非对称密钥体系保证了文档的完整性和不可抵赖性。采用组件技术,可以无缝嵌入OFFICE系统,用户可以在编辑文档后对文档进行签章,或是打开文档时验证文档的完整性和查看文档的作者。
2)安全登录系统
安全登录系统提供了对系统和网络登录的身份认证。使用后,只有具有指定智能密码钥匙的人才可以登录计算机和网络。用户如果需要离开计算机,只需拔出智能密码钥匙,即可锁定计算机。
3)文件加密系统
文件加密应用系统保证了数据的安全存储。由于密钥保存在智能密码钥匙中,加密算法采用国际标准安全算法或国家密码管理机构指定安全算法,从而保证了存储数据的安全性。
5.5身份认证
身份认证是指计算机及网络系统确认操作者身份的过程。基于PKI的身份认证方式是近几年发展起来的一种方便、安全的身份认证技术。它采用软硬件相结合、一次一密的强双因子认证模式,很好地解决了安全性与易用性之间的矛盾。USBKey是一种USB接口的硬件设备,它内置单片机或智能卡芯片,可以存储用户的密钥或数字证书,利用USBKey内置的密码算法实现对用户身份的认证。
基于PKI的USBKey的解决方案不仅可以提供身份认证的功能,还可构建用户集中管理与认证系统、应用安全组件、客户端安全组件和证书管理系统通过一定的层次关系和逻辑联系构成的综合性安全技术体系,从而实现上述身份认证、授权与访问控制、安全审计、数据的机密性、完整性、抗抵赖性的总体要求。
6方案的组织与实施方式
网络与信息安全防范体系流程主要由三大部分组成:攻击前的防范、攻击过程中的防范和攻击后的应对。安全管理贯穿全流程如图3所示。网络与信息安全防范体系模型流程不仅描述了安全防范的动态过程,也为本方案的实施提供了借鉴。
图3
因此在本方案的组织和实施中,除了工程的实施外,还应重视以下各项工作:
(1)在初步进行风险分析基础上,方案实施方应进行进一步的风险评估,明确需求所在,务求有的放矢,确保技术方案的针对性和投资的回报。
(2)把应急响应和事故恢复作为技术方案的一部分,必要时可借助专业公司的安全服务,提高应对重大安全事件的能力。
(3)该方案投资大,覆盖范围广,根据实际情况,可采取分地区、分阶段实施的方式。
(4)在方案实施的同时,加强规章制度、技术规范的建设,使信息安全的日常工作进一步制度化、规范化。
7结论
本文以某公司为例,分析了网络安全现状,指出目前存在的风险,随后提出了一整套完整的解决方案,涵盖了各个方面,从技术手段的改进,到规章制度的完善;从单机系统的安全加固,到整体网络的安全管理。本方案从技术手段上、从可操作性上都易于实现、易于部署,为众多行业提供了网络安全解决手段。
也希望通过本方案的实施,可以建立较完善的信息安全体系,有效地防范信息系统来自各方面的攻击和威胁,把风险降到最低水平。
以高斯核函数作为支持向量机的核函数,进而对预测模型(fx)进行优化,优化参数为ε,c和σ。基于传统形式下的支持向量机参数优化大都采用穷举法以及经验确定发和网络搜索法进行,由于经验确定发所选取的参数并不是最优参数,因此,对整个网络安全态势预测的精度较低,而以穷举法以及网络搜索为主的参数优化方法则耗时较长,增加了最优参数的查找难,故以上三种支持向量机的参数优化方法均不能满足网络安全态势预测工作具体要求[5]。为此,该文选取遗传算法对上述相关参数进行优化。遗传算法是一种以生物界的自然选择为基础的数据启发式算法,其通将生物进化的机理引入到数据计算上,进而在有效提高搜索速度的同时,也以其兼顾全局搜索能力和并行搜索能力的特点扩大了搜索范围,故本文采取遗传算法对当前支持向量机参数ε,c和σ进行优化。
2基于支持向量机算法的网络安全态势预测过程
基于支持向量机算法的网络安全态势预测主要分为四步,分别为:(1)数据收集与预处理,对能够反映当前网络安全态势预测的数据信息进行收集,并对数据收集过程中出现的数量异常以及不良数据进行处理。由前文可知,网络安全态势容易受到多种因素的影响,而不同影响因素对网络态势的影响数据也具有较大差异。但支持向量机只对处于(0,1)区间的数据最为敏感,因此,需要将相关数据转化到(0,1)区间内再对其进行具体分析。将数据转化到(0,1)之间的处理方法为:x'i=xi-xminxmax-xmin,式中网络安全态势的原始值为xi,而其态势的最大值和最小值分别用xmax和xmin表示。(2)以嵌入维和时间延迟的方法将以为网络的安全态势数据转化为多维网络下的安全态势数据。为了方便计算,该文将网络安全态势数据变化的时间延迟设为1,嵌入维则2,3...n的的顺序逐步试奏,进而确定出模型的嵌入维度。设定一维网络安全态势的预测数据组为{x1,x2,x3...xn},则将其分别转化为多维度的网络安全态势数据,具体表示方法如下所示:当样本输入为x1,x2,x3...xm-1时,期望的输出值为xm;当样本输出值为x2,x3...xm时,期望输出值为xm+1;当样本输出值为x3,x4...xm+1时,期望输出值为xm+2,以此类推[6]。(3)分组。所谓分组是指将网络安全态势的上述数据分为训练集和测试集两部分,将处于训练集中的两组输入与输出数据分别输入到支持向量机中进行学习,并利用遗传算法对ε,c和σ等参数进行寻优,进而将所得到的最优参数带入网络安全态势预测的数学模型(fx)中,至此,最优网络安全态势模型建成。(4)利用上述得到的网络安全态势最优预测模型对(3)中测试集内的数据进行预测,并将相关的预测结果以x'i=xi-xminxmax-xmin进行转化,使预测态势值分布在(0,1)区间当中,最后,根据所计算出的网络安全态势值预测网络的运行状态。
3实例分析
3.1网络安全态势数据的选取
选取某公司互联网在2013年10月1日-10月30日的边界安全监测数据,每天对其进行4次抽取采样,则30天内共获得120个网络安全态势监测的态势值。人为规定前90个态势值为支持向量机的训练样本,后30个态势值为支持向量机的测试样本,且相关实验均在matlab7.0平台上进行。
3.2最优模型的实现
仍然设定该公司的网络安全态势数据传输的延迟时间为单位1,利用试奏法向态势数据中嵌入维数,并将嵌入维数确定为8。此时,支持向量机拥有7个输入变量和1个输入变量。以延迟时间与嵌入维度为依据对当前反应网络安全态势的数据进行重构,进而生成支持向量机的训练样本及测试样本。中的第三步,将代表训练样本的数据输入到支持向量机中进行学习,并利用遗传算法对其进行优化,并将算法的参数值设定为如下形式:进化次(代)数150,优化前的初始种群(数据)个数50,实际完成目标与训练目标的误差率为0.01,训练样本的交叉率为0.95,突变概率为0.05。
3.3利用模型进行网络安全态势的预测
由3.2可知,网络安全态势预测模型的最优参数为,ε=0.01,c=100和σ=5,将其带入预测模型当中,则预测模型便成为了最优网络安全态势预测模型。利用该模型对前50代的安全态势值进行预测分析,并描绘出态势值的预测数据特征曲线。通过分析曲线可知,所建立的网络安全态势预测模型可以有效对该公司边界安全监测数据进行预测,且相关预测数据具有较高精度。
4结论
关键词:电信;网络安全;技术防护
从20世纪90年代至今,我国电信行业取得了跨越式发展,电信固定网和移动网的规模均居世界第一,网络的技术水平也居世界前列。电信已经深入到人类生活的方方面面,和日常生活的结合越来越紧密。电信网的安全状况直接影响这些基础设施的正常运行。加强电信网络的安全防护工作,是一项重要的工作。笔者结合工作实际,就电信网络安全及防护工作做了一些思考。
1电信网络安全及其现状
狭义的电信网络安全是指电信网络本身的安全性,按照网络对象的不同包括了PSTN网络的安全、IP/Internet网络安全、传输网络安全、电信运营商内部网络安全等几个方面;广义的网络安全是包括了网络本身安全这个基本层面,在这个基础上还有信息安全和业务安全的层面,几个层面结合在一起才能够为用户提供一个整体的安全体验。
电信运营商都比较重视网络安全的建设,针对网络特点、业务特点建立了系统的网络安全保障体系。我国电信的网络安全保障体系建设起步较早。2000年,原中国电信意识到网络安全的重要性,并专门成立了相关的网络安全管理部门,着力建立中国电信自己的网络安全保障体系。安全保障体系分为管理体系和技术体系。在管理体系中,包括组织体系、策略体系和保障的机制,依据组织保障策略引导、保障机制支撑的原则。随着网络规模的不断扩大和业务的突飞猛进,单靠纯粹的管理和应急相应很难完成有关网络安全方面的工作。为此,建立了网络安全基础支撑的平台,也就是SOC平台,形成了手段保障、技术保障和完备的技术管理体系,以完成中国电信互联网的安全保障工作。这个系统通过几个模块协同工作,来完成对网络安全事件的监控,完成对网络安全工作处理过程中的支撑,还包括垃圾邮件独立处理的支持系统。
然而,网络安全是相对的。网络开放互联、设备引进、新技术引入、自然灾害和突发事件的存在等,造成了网络的脆弱性。当电信网络由封闭的、基于电路交换的系统向基于开放、IP数据业务转型中,安全问题更加暴露。从狭义的网络安全层面看,随着攻击技术的发展,网络攻击工具的获得越来越容易,对网络发起攻击变得容易;而运营商网络分布越来越广泛,这种分布式的网络从管理上也容易产生漏洞,容易被攻击。从广义的网络安全层面看,业务欺诈、垃圾邮件、违法违规的SP行为等,也是威胁网络安全的因素。
2电信网络安全面临的形势及问题
2.1互联网与电信网的融合,给电信网带来新的安全威胁
传统电信网的业务网和支撑网是分离的。用户信息仅在业务网中传送,信令网、网管网等支撑网与业务网隔离,完全由运营商控制,电信用户无法进入。这种机制有效地避免了电信用户非法进入网络控制系统,保障了网络安全。IP电话引入后,需要与传统电信网互联互通,电信网的信令网不再独立于业务网。IP电话的实现建立在TCP/IP协议基础上,TCP/IP协议面临的所有安全问题都有可能引入传统电信网。IP电话的主叫用户号码不在IP包中传送,一旦出现不法行为,无论是运营商还是执法机关,确认这些用户的身份需要费一番周折,加大了打击难度。
2.2新技术、新业务的引入,给电信网的安全保障带来不确定因素
NGN的引入,彻底打破了电信网根据不同业务网分别建设、分别管理的传统思路。NGN的引入给运营商带来的好处是显而易见的,但从网络安全方面看,如果采取的措施不当,NGN的引入可能会增加网络的复杂性和不可控性。此外,3G、WMiAX、IPTV等新技术、新业务的引入,都有可能给电信网的安全带来不确定因素。特别是随着宽带接入的普及,用户向网络侧发送信息的能力大大增强,每一个用户都有能力对网络发起威力较大的拒绝服务等攻击。如果这些宽带被非法控制,组成僵尸网络群,其拒绝服务攻击的破坏力将可能十分巨大。2.3运营商之间网络规划、建设缺乏协调配合,网络出现重大事故时难以迅速恢复
目前,我国电信领域基本形成了有效的竞争格局。但由于改革的配套措施还不尽完备,电信市场多运营商条件下的监管措施还不配套,给电信网络安全带来了新的威胁。如在网络规划建设方面,原来由行业主管部门对电信网络进行统一规划、统一建设,现在由各运营企业承担各自网络的规划、建设,行业主管部门在这方面的监管力度明显弱化。一旦出现大面积的网络瘫痪问题,不同运营商之间的网络能否互相支援配合就存在问题。
2.4相关法规尚不完善,落实保障措施缺乏力度
当前我国《电信法》还没有出台,《信息安全法》还处于研究过程中,与网络安全相关的法律法规还不完备,且缺乏操作性。在规范电信运营企业安全保障建设方面,也缺乏法律依据。运营企业为了在竞争中占据有利地位,更多地关注网络建设、业务开发、市场份额和投资回报,把经济效益放在首位,网络安全相关的建设、运行维护管理等相对滞后。
3电信网络安全防护的对策思考
强化电信网络安全,应做到主动防护与被动监控、全面防护与重点防护相结合,着重考虑以下几方面。
3.1发散性的技术方案设计思路
在采用电信行业安全解决方案时,首先需要对关键资源进行定位,然后以关键资源为基点,按照发散性的思路进行安全分析和保护,并将方案的目的确定为电信网络系统建立一个统一规范的安全系统,使其具有统一的业务处理和管理流程、统一的接口、统一的协议以及统一的数据格式的规范。
3.2网络层安全解决方案
网络层安全要基于以下几点考虑:控制不同的访问者对网络和设备的访问;划分并隔离不同安全域;防止内部访问者对无权访问区域的访问和误操作。可以按照网络区域安全级别把网络划分成两大安全区域,即关键服务器区域和外部接入网络区域,在这两大区域之间需要进行安全隔离。同时,应结合网络系统的安全防护和监控需要,与实际应用环境、工作业务流程以及机构组织形式进行密切结合,在系统中建立一个完善的安全体系,包括企业级的网络实时监控、入侵检测和防御,系统访问控制,网络入侵行为取证等,形成综合的和全面的端到端安全管理解决方案,从而大大加强系统的总体可控性。
3.3网络层方案配置
在电信网络系统核心网段应该利用一台专用的安全工作站安装入侵检测产品,将工作站直接连接到主干交换机的监控端口(SPANPort),用以监控局域网内各网段间的数据包,并可在关键网段内配置含多个网卡并分别连接到多个子网的入侵检测工作站进行相应的监测。
3.4主机、操作系统、数据库配置方案
由于电信行业的网络系统基于Intranet体系结构,兼呈局域网和广域网的特性,是一个充分利用了Intranet技术、范围覆盖广的分布式计算机网络,它面临的安全性威胁来自于方方面面。每一个需要保护的关键服务器上都应部署核心防护产品进行防范,并在中央安全管理平台上部署中央管理控制台,对全部的核心防护产品进行中央管理。
3.5系统、数据库漏洞扫描
系统和数据库的漏洞扫描对电信行业这样的大型网络而言,具有重要的意义。充分利用已有的扫描工具完成这方面的工作,可免去专门购买其他的系统/数据库漏洞扫描工具。
参考文献