浅谈计算机网络安全问题

浅谈计算机网络安全问题徐明电子科技大学成都学院针对目前计算机网络系统存在的安全性和可靠性问题，从网络安全的重要性、理论基础、具备功能以及解决措施等方面提出一些见解，并且进行了详细阐述，以使广大用户在计算机网络方面增强安全防范意识。关键词：计算机网络虚拟专用网络技术加密技术防火墙1引言随着计算机网络技术的发展，网络的安全性和可靠性已成为不同使用层次的用户共同关心的问题。人们都希望自己的网络系统能够更加可靠地运行，不受外来入侵者干扰和破坏。所以解决好网络的安全性和可靠性问题，是保证网络正常运行的前提和保障。2网络安全的重要性在信息化飞速发展的今天，计算机网络得到了广泛应用，但随着网络之间的信息传输量的急剧增长，一些机构和部门在得益于网络加快业务运作的同时，其上网的数据也遭到了不同程度的攻击和破坏。攻击者可以窃听网络上的信息，窃取用户的口令、数据库的信息；还可以篡改数据库内容，伪造用户身份，否认自己的签名。更有甚者，攻击者可以删除数据库内容，摧毁网络节点，释放计算机病毒等等。这致使数据的安全性和自身的利益受到了严重的威胁。根据美国FBI（美国联邦调查局）的调查，美国每年因为网络安全造成的经济损失超过170亿美元。75%的公司报告财政损失是由于计算机系统的安全问题造成的。超过50%的安全威胁来自内部。而仅有59%的损失可以定量估算。在中国，针对银行、证券等金融领域的计算机系统的安全问题所造成的经济损失金额已高达数亿元，针对其他行业的网络安全威胁也时有发生。由此可见，无论是有意的攻击，还是无意的误操作，都将会给系统带来不可估量的损失。所以，计算机网络必须有足够强的安全措施。无论是在局域网还是在广域网中，网络的安全措施应是能全方位地针对各种不同的威胁和脆弱性，这样才能确保网络信息的保密性、完整性和可用性。3网络安全的理论基础国际标准化组织（ISO）曾建议计算机安全的定义为：“计算机系统要保护其硬件、数据不被偶然或故意地泄露、更改和破坏。”为了帮助计算机用户区分和解决计算机网络安全问题，美国国防部公布了“桔皮书”（orangebook，正式名称为“可信计算机系统标准评估准则”），对多用户计算机系统安全级别的划分进行了规定。桔皮书将计算机安全由低到高分为四类七级：D1、C1、C2、B1、B2、B3、A1。其中D1级是不具备最低安全限度的等级，C1和C2级是具备最低安全限度的等级，B1和B2级是具有中等安全保护能力的等级，B3和A1属于最高安全等级。D1级：计算机安全的最低一级，不要求用户进行用户登录和密码保护，任何人都可以使用，整个系统是不可信任的，硬件软件都易被侵袭。C1级：自主安全保护级，要求硬件有一定的安全级（如计算机带锁），用户必须通过登录认证方可使用系统，并建立了访问许可权限机制。C2级：受控存取保护级，比C1级增加了几个特性：引进了受控访问环境，进一步限制了用户执行某些系统指令；授权分级使系统管理员给用户分组，授予他们访问某些程序和分级目录的权限；采用系统审计，跟踪记录所有安全事件及系统管理员工作。B1级：标记安全保护级，对网络上每个对象都予实施保护；支持多级安全，对网络、应用程序工作站实施不同的安全策略；对象必须在访问控制之下，不允许拥有者自己改变所属资源的权限。B2级：结构化保护级，对网络和计算机系统中所有对象都加以定义，给一个标签；为工作站、终端等设备分配不同的安全级别；按最小特权原则取消权力无限大的特权用户。B3级：安全域级，要求用户工作站或终端必须通过信任的途径连接到网络系统内部的主机上；采用硬件来保护系统的数据存储区；根据最小特权原则，增加了系统安全员，将系统管理员、系统操作员和系统安全员的职责分离，将人为因素对计算机安全的威胁减至最小。A1级：验证设计级，是计算机安全级中最高一级，本级包括了以上各级别的所有措施，并附加了一个安全系统的受监视设计；合格的个体必须经过分析并通过这一设计；所有构成系统的部件的来源都必须有安全保证；还规定了将安全计算机系统运送到现场安装所必须遵守的程序。在网络的具体设计过程中，应根据网络总体规划中提出的各项技术规范、设备类型、性能要求以及经费等，综合考虑来确定一个比较合理、性能较高的网络安全级别，从而实现网络的安全性和可靠性。4网络安全应具备的功能为了能更好地适应信息技术的发展，计算机网络应用系统必须具备以下功能：（1）访问控制：通过对特定网段、服务建立的访问控制体系，将绝大多数攻击阻止在到达攻击目标之前。（2）检查安全漏洞：通过对安全漏洞的周期检查，即使攻击可到达攻击目标，也可使绝大多数攻击无效。（3）攻击监控：通过对特定网段、服务建立的攻击监控体系，可实时检测出绝大多数攻击，并采取响应的行动（如断开网络连接、记录攻击过程、跟踪攻击源等）。（4）加密通讯：主动地加密通讯，可使攻击者不能了解、修改敏感信息。（5）认证：良好的认证体系可防止攻击者假冒合法用户。（6）备份和恢复：良好的备份和恢复机制，可在攻击造成损失时，尽快地恢复数据和系统服务。（7）多层防御：攻击者在突破第一道防线后，延缓或阻断其到达攻击目标。（8）设立安全监控中心：为信息系统提供安全体系管理、监控、保护及紧急情况服务。5网络系统安全综合解决措施要想实现网络安全功能，应对网络系统进行全方位防范，从而制定出比较合理的网络安全体系结构。下面就网络系统的安全问题，提出一些防范措施。5.1物理安全物理安全可以分为两个方面：一是人为对网络的损害；二是网络对使用者的危害。最常见的是施工人员由于对地下电缆不了解，从而造成电缆的破坏，这种情况可通过立标志牌加以防范；未采用结构化布线的网络经常会出现使用者对电缆的损坏，这就需要尽量采用结构化布线来安装网络；人为或自然灾害的影响，需在规划设计时加以考虑。网络对使用者的危害主要是电缆的电击、高频信号的幅射等，这需要对网络的绝缘、接地和屏蔽工作做好。5.2访问控制安全访问控制识别并验证用户，将用户限制在已授权的活动和资源范围之内。网络的访问控制安全可以从以下几个方面考虑。（1）口令网络安全系统的最外层防线就是网络用户的登录，在注册过程中，系统会检查用户的登录名和口令的合法性，只有合法的用户才可以进入系统。（2）网络资源属主、属性和访问权限网络资源主要包括共享文件、共享打印机、网络通信设备等网络用户都有可以使用的资源。资源属主体现了不同用户对资源的从属关系，如建立者、修改者和同组成员等。资源属性表示了资源本身的存取特性，如可被谁读、写或执行等。访问权限主要体现在用户对网络资源的可用程度上。利用指定网络资源的属主、属性和访问权限可以有效地在应用级控制网络系统的安全性。（3）网络安全监视网络监视通称为“网管”，它的作用主要是对整个网络的运行进行动态地监视并及时处理各种事件。通过网络监视可以简单明了地找出并解决网络上的安全问题，如定位网络故障点、捉住IP盗用者、控制网络访问范围等。（4）审计和跟踪网络的审计和跟踪包括对网络资源的使用、网络故障、系统记帐等方面的记录和分析。一般由两部分组成：一是记录事件，即将各类事件统统记录到文件中；二是对记录进行分析和统计，从而找出问题所在。5.3数据传输安全传输安全要求保护网络上被传输的信息，以防止被动地和主动地侵犯。对数据传输安全可以采取如下措施：（1）加密与数字签名任何良好的安全系统必须包括加密！这已成为既定的事实。网络上的加密可以分为三层：第一层为数据链路层加密，即将数据在线路传输前后分别对其进行加密和解密，这样可以减少在传输线路上被窃取的危险；第二层是传输层的加密，使数据在网络传输期间保持加密状态；第三层是应用层上的加密，让网络应用程序对数据进行加密和解密。当然可以对这三层进行综合加密，以增强信息的安全性和可靠性。数字签名是数据的接收者用来证实数据的发送者确实无误的一种方法，它主要通过加密算法和证实协议而实现。（2）防火墙防火墙（Firewall）是Internet上广泛应用的一种安全措施，它可以设置在不同网络或网络安全域之间的一系列部件的组合。它能通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流，尽可能地检测网络内外信息、结构和运行状况，以此来实现网络的安全保护。（3）UserName/Password认证该种认证方式是最常用的一种认证方式，用于操作系统登录、telnet（远程登录）、rlogin（远程登录）等，但此种认证方式过程不加密，即password容易被监听和解密。（4）使用摘要算法的认证Radius（远程拨号认证协议）、OSPF（开放路由协议）、SNMPSecurityProtocol等均使用共享的SecurityKey（密钥），加上摘要算法（MD5）进行认证，但摘要算法是一个不可逆的过程，因此，在认证过程中，由摘要信息不能计算出共享的securitykey，所以敏感信息不能在网络上传输。市场上主要采用的摘要算法主要有MD5和SHA-1。（5）基于PKI的认证使用PKI（公开密钥体系）进行认证和加密。该种方法安全程度较高，综合采用了摘要算法、不对称加密、对称加密、数字签名等技术，很好地将安全性和高效性结合起来。这种认证方法目前应用在电子邮件、应用服务器访问、客户认证、防火墙认证等领域。该种认证方法安全程度很高，但是涉及到比较繁重的证书管理任务。（6）虚拟专用网络（VPN）技术VPN技术主要提供在公网上的安全的双向通讯，采用透明的加密方案以保证数据的完整性和保密性。VPN技术的工作原理：VPN系统可使分布在不同地方的专用网络在不可信任的公共网络上实现安全通信，它采用复杂的算法来加密传输的信息，使得敏感的数据不会被窃听。其处理过程大体是这样：①要保护的主机发送明文信息到连接公共网络的VPN设备；②VPN设备根据网管设置的规则，确定是否需要对数据进行加密或让数据直接通过。③对需要加密的数据，VPN设备对整个数据包进行加密和附上数字签名。④VPN设备加上新的数据报头，其中包括目的地VPN设备需要的安全信息和一些初始化参数。⑤VPN设备对加密后的数据、鉴别包以及源IP地址、目标VPN设备的IP地址进行重新封装，重新封装后的数据包通过虚拟通道在公网上传输。⑥当数据包到达目标VPN设备时，数据包被解封装，数字签名被核对无误后，数据包被解密。综上所述，对于计算机网络传输的安全问题，我们必须要做到以下几点。第一，应严格限制上网用户所访问的系统信息和资源，这一功能可通过在访问服务器上设置NetScreen防火墙来实现。第二，应加强对上网用户的身份认证，使用RADIUS等专用身份验证服务器。一方面，可以实现对上网用户帐号的统一管理；另一方面，在身份验证过程中采用加密的手段，避免用户口令泄露的可能性。第三，在数据传输过程中采用加密技术，防止数据被非法窃取。一种方法是使用PGPforBusinessSecurity对数据加密。另一种方法是采用NetScreen防火墙所提供的VPN技术。VPN在提供网间数据加密的同时，也提供了针对单机用户的加密客户端软件，即采用软件加密的技术来保证数据传输的安全性。参考文献[1]蔡皖东.计算机网络技术.西安电子科技大学出版社,1998.[2]杜飞龙.Internet原理与应用.人民邮电出版社,1997.[3]胡道元.信息网络系统集成技术.清华大学出版社,1995.[4]杨明福.计算机网络.电子工业出版社,1998.5.[5]袁保宗.因特网及其应用.吉林大学出版社,2000.[6]隋红建等.计算机网络与通信.北京大学出版社,1996.[7]周明天等.TCP/IP网络原理与应用.清华大学出版社,1993.[8]计算机学报.1998-2001.[9]网络报.1997-2001.[10]电脑报.1996-2001.