4-信息系统安全基础 计算机安全 6 大特性计算机安全包含 6 个关键因素机密性、完整性、抗否认性、可用性、可审计性、可靠性1. 机密性 Confidentiality保证信息不被未授权访问就算拿到数据也看不懂内容无法使用。手段访问控制、加密一句话不让不该看的人看懂信息2. 完整性 Integrity防止信息、实体被非授权篡改人为 / 意外修改校验有没有被改动。手段消息摘要哈希 Hash一句话数据不能被偷偷修改3. 抗否认性不可否认性Non-repudiation用户事后不能抵赖自己曾经做过的操作生成、签发、接收消息手段数字签名一句话做过的事不能不认账4. 可用性 Availability授权用户随时可以访问、使用资源系统正常提供服务。一句话系统能用、服务可达5. 可审计性可核查性Auditability记录全部操作日志、审计跟踪记录谁、什么时候、做了什么操作方便事后追查。核心审计日志、审计跟踪发现问题、追溯行为。一句话所有操作留日志事后可查6. 可靠性 Reliability系统在规定条件、规定时间内完成预定功能的概率。关注系统不出故障、稳定运行的概率。一句话系统稳定按要求正常工作系统安全的三大研究方向基础理论研究包含密码研究、安全理论研究密码研究各类密码算法加密、数字签名、消息摘要、密钥管理加密算法 → 保护机密性消息摘要 → 校验完整性数字签名 → 实现抗否认性安全理论研究访问控制、身份认证、审计追踪、安全协议给安全平台做理论支撑应用技术研究包含安全实现技术、安全平台技术典型技术防火墙、入侵检测 IDS、漏洞扫描、防病毒作用直接落地做防护、检测。安全管理研究包含安全标准、安全策略、安全测评管理贯穿安全理论与安全技术全流程。容错与可靠性技术核心一句话容错 用冗余资源换取可靠性故障掩盖技术系统局部坏了还能继续跑冗余 4 大类硬件冗余、软件冗余、时间冗余、信息冗余容错系统基础容错目标数据完整性保护数据不被破坏数据可用性故障发生仍然可以读取数据容错系统三大工作机制自动侦测检测冗余单元有没有故障自动切换主机故障业务切换到备用机继续跑自动恢复故障主机修好后自动切回原主机容错 PC 三大设计策略冗余性准备备份子系统预防性提前加固预防故障发生恢复性记录运行状态故障后快速恢复硬件冗余4 种堆积冗余多数表决多模块同时运算投票取结果三机表决待命储备冗余多模块只有 1 个工作其余待命故障立刻切除坏模块备用顶上混合冗余堆积 待命储备组合硬件容错实例双 CPU 容错、双机热备、三机表决、集群双机热备Online两台同时工作分担负载成本高Standby备机只监控不承担业务故障才切换切换时间长三机表决系统三台同时运行表决器判定结果坏一台之后退化成双机系统集群 Clustering多机负载均衡提升速度、吞吐金融证券核心业务常用软件容错软件容错用不同版本程序做冗余掩盖软件自身缺陷核心思想设计多样性同一个功能写多个独立版本变体哪怕一个版本出错其他版本正常表决输出正确结果。三大经典设计多样性实现ReB 恢复块Recover Blocks动态容错建立还原点出错就回滚恢复。简单、效率偏低适合单机顺序事务NVP N 版本程序设计静态容错多个独立版本 决策机制效率较高多用于分布式环境NSCP N 自检程序设计自检程序粒度细更早发现错误适合多机并行数据多样性补充设计多样性输入数据做等价重表达同一程序换等价输入用来规避输入触发的 bug代表RtB 重试块、NCP N 拷贝程序。软件容错新技术了解ANVP 自适应 N 版本、模糊选举 Fuzzy Voting、重配置与重恢复、BASE 拜占庭容错、EDDI 复制指令错误探测、SWIFT。数据容错备份四大类型1完全备份 Full Backup全部选定数据完整备份。 ✅优点恢复最简单只需要一份备份❌缺点备份量大、耗时长、占用存储最多对业务影响最大2增量备份非累积增量备份从上一次备份任意级别之后只备份改动的数据✅备份快、占用空间小 ❌恢复麻烦必须依次恢复【完全备份 所有后续增量备份】链条很长只要一份增量损坏后面全部失效3差分备份累积增量备份自上次【完全备份】以来所有改动数据✅恢复简单只需要【最近一次全量备份 最近一份差分备份】恢复速度快 ❌随时间增长备份数据越来越大✔ 增量 vs 差分 一句话区分增量参照上一次任意备份差分参照上一次完全备份4渐进式备份只有增量备份排除全备仅保存变更数据数据移动量最小存储压力最低数据恢复 4 种方式全盘恢复系统崩溃整台服务器恢复数据库 / 邮件系统恢复数据库专项恢复操作复杂个别文件恢复只恢复单个丢失文件最常用重定向恢复恢复到另一台机器 / 另一个路径而不是原位置容灾重点必考灾备分两层数据容灾 → 应用容灾数据容灾应用容灾的基础 异地复制数据本地故障异地还有一份数据。核心技术远程数据复制同步复制本地写盘完成等异地写完业务才返回数据强一致但远距离会拖慢业务性能异步复制后台异步复制业务不用等远端性能好异地数据轻微滞后应用容灾建立和本地一模一样的整套应用环境灾难发生自动应用切换接管业务实现业务不间断对外提供服务备份 vs 容灾 区别选择题坑备份离线保存保存某一时间点快照不能实时保护在线数据容灾保护在线状态异地实时复制灾难发生可以无缝对外提供服务可用性更高纠错码存储器 / 通信差错检测选择题奇偶校验码一维只能检出奇数个位错误不能纠错二维奇偶校验可以纠正 1 位错海明码 SEC-DED可以纠正 1 位错检出 2 位错最小码距 3广泛用于内存 ECC、磁盘阵列、蓝牙局限不能检测两位错并纠错两位错会误判扩展海明码、最佳奇权码码距 4纠错检错能力更强存储器错误硬错误固定单元永久损坏软错误α 粒子、噪声临时造成比特翻转内存最常见 两种硬件纠错方案备份行 / 列方案、纠错编码方案ECC 内存物理安全GB/T 2887—2011《计算机场地通用规范》软考考点整理这是信息安全 / 机房物理安全高频选择题考点房间 4 类划分标准原文分类如下四类房间划分主要工作房间核心设备区主机房、终端室等存放服务器、主机、终端业务直接运行的房间。第一类辅助房间动力 / 供电 / 环境支撑最重要配套低压配电间、不间断电源室UPS 室、蓄电池室、发电机室、气体钢瓶室、监控室、空调机室✅考点坑监控室不是办公室属于一类辅助给机房提供动力、供配电、消防、环境监控保障。第二类辅助房间间接技术支持资料室、维修室、技术人员办公室运维技术办公、资料存放、设备维修。第三类辅助房间后勤、人员配套储藏室、缓冲间、技术人员休息室、盥洗室人员休息、储物、缓冲隔离。标准备注允许一室多用或者酌情增减房间选择题经常挖这个选项一句话记忆逻辑理解好做题不混主要工作房间放计算机设备业务运行本身一类辅助给机房供电、供电保障、监控、动力支撑断电就宕机二类辅助技术办公、维修、资料三类辅助储物、缓冲、休息、盥洗人员生活配套配套补充考点同标准GB/T2887 把机房按中断影响分成A/B/C 三级A 级中断会对国家安全、公共秩序造成严重损害金融、政务核心B 级中断造成较大损害C 级其余不属于 A、B 级机房恶意代码恶意代码命名规则通用命名格式恶意代码前缀.恶意代码名称.恶意代码后缀注意广义上恶意代码 广义的计算机病毒前缀标识恶意代码种类 / 运行平台可多个。Trojan特洛伊木马Worm网络蠕虫BackDoor后门程序Win32/PE/Win95Windows 系统病毒感染 exe、dllMacro宏病毒Office 文档VBS / JS脚本病毒Dropper病毒种植程序Harm破坏性程序Joke玩笑病毒恶作剧Binder捆绑机病毒Script脚本病毒名称家族名家族特征例如Sasser震荡波、MSBlaster冲击波、CIH。后缀1 个或多个一般代表变种字母 / 字母 数字也可以标注传播特性m邮件传播mm邮件群发mass-mailer举例Worm.Sasser.b→ 蠕虫震荡波家族b 变种震荡波 B 变种二、各类前缀含义Win32/PE/Win95/W32/W95系统病毒感染 Windows 的.exe、.dll文件如Win32.cihCIH 病毒Worm网络蠕虫通过网络 / 系统漏洞传播常发送带毒邮件、阻塞网络。例Worm.Sasser.fTrojan特洛伊木马潜入系统并隐藏窃取用户信息。例Trojan.QQ3344Script脚本病毒脚本语言编写网页传播细分前缀VBS、JS。例VBS.Happytime欢乐时光Macro宏病毒属于特殊脚本病毒感染 Office 文档Word/Excel依托 Office 模板传播。例Macro.Melissa美丽莎BackDoor后门程序网络传播给系统开后门留下安全隐患。例BackDoor.Agobot.frtDropper病毒种植程序运行时释放出新病毒到系统目录由释放病毒进行破坏。例Dropper.BingHe2.2C冰河播种者Harm破坏性程序伪装好看图标诱导点击直接破坏计算机。例Harm.format.C.f格式化 C 盘Joke玩笑 / 恶作剧病毒图标诱人仅吓唬用户不会真正破坏电脑。例Joke.Girlghost女鬼病毒Binder捆绑机病毒病毒和正常软件QQ、IE捆绑运行正常程序后台悄悄执行病毒。例Binder.QQPass.QQBin额外后缀标识DoS进行 DoS 攻击Exploit漏洞溢出传播 / 溢出攻击工具HackTool黑客攻击工具CARO 命名规则计算机反病毒研究组织 CARO完整格式malware_type://platform/family_name.group_name.infective_length.sub_variantdevolutionmodifiers✅只有家族名 family_name 是必须的其余全部可选表格组成部分作用malware_type 恶意代码类型病毒、木马、蠕虫、Rootkit、投放器、工具包等platform 平台运行环境Win32、Linux、MS Officefamily_name 家族名核心关键标识group_name 组名大家族的细分分组infective_length 感染长度同家族内用病毒字节长度区分寄生病毒variant 变种名同家族、感染长度相同微小修改的病毒devolution 退化标识多用于宏病毒宏子集可递归复制但无法还原完整宏modifiers 修饰符多态引擎、语言版本、加壳器、邮件标记等修饰符细分locale specifier宏病毒依赖特定语言版本 Office。例virus-://WM/Concept.B:Fr仅法语 Word 生效packer 加壳器UPX 等工具加壳压缩m / mm邮件 / 邮件群发病毒最广泛使用vendor-specific comment厂商自定义后缀如复合病毒标记!mp恶意代码按照传播方式分为两大类被动传播、主动传播被动传播需要用户操作 / 宿主执行才能触发自身不能主动扩散计算机病毒依附在宿主文件文件被复制、运行时才感染。特洛伊木马伪装软件必须用户主动点击安装才会激活。间谍软件一般捆绑在软件里用户安装软件时悄悄安装。逻辑炸弹潜伏在程序内部等待特定时间 / 条件触发不会主动传播。✅ 共同点不能自己主动寻找主机进行传播依赖人或者宿主程序主动传播可以自主扫描漏洞、自我复制不需要用户干预网络蠕虫典型代表利用系统漏洞自动扫描网络中的其他主机主动复制、感染其他电脑不需要用户执行文件。其他其他具备主动传播能力的恶意代码。操作系统安全安全操作系统基础1. 安全三要素CIA保密性 Secrecy防止信息非授权泄露完整性 Integrity保护信息不被非法篡改、破坏可用性 Availability保证授权用户可以正常使用系统✅ 安全操作系统除普通 OS 功能外保障资源 CIA上线前要做安全性评测。操作系统安全表达安全需求无漏洞、无后门、防非法存取操作系统的安全性指 OS具备的安全功能存储保护、审计、身份鉴别2. 操作系统安全目标5 大方面身份认证口令、数字证书核验用户身份访问控制细粒度权限限制访问数据保密性敏感数据加密保护数据完整性数字签名防篡改系统可用性抵御病毒、缓冲区溢出攻击审计记录行为事后追溯、故障恢复3. 操作系统面临安全威胁1威胁产生的 6 类途径不合理授权违反最小特权原则权限过大职责分离。不恰当代码执行缓冲区溢出、移动代码风险。不恰当主体控制对进程创建 / 删除 / 挂起管控不足。不安全进程间通信 IPC。网络协议安全漏洞。服务不当配置。2威胁行为 4 种常考表格类型含义破坏目标切断资源被破坏不可使用可用性截取未授权获取资源保密性篡改未授权修改数据完整性伪造伪造虚假对象放入系统合法性 / 完整性3威胁表现形式5 种计算机病毒自我复制阶段潜伏→传播→触发→执行逻辑炸弹嵌入程序满足条件触发破坏不能自我复制特洛伊木马表面合法后台恶意行为不自我复制后门非法代码留特权入口绕过正常认证隐蔽通道违反安全策略的秘密信息传输通道隐蔽存储通道靠存储单元传递信息不需要时钟隐蔽定时通道利用时序、系统时钟传递信息防护思路预防检测、识别、清除入侵检测技术审计日志分析二、安全模型【⭐重中之重必考】安全模型对安全系统抽象形式化描述。 分类状态机模型、信息流模型、无干扰模型、不可推断模型、完整性模型1. 状态机模型用状态变量描述系统状态转换规则描述状态变化。访问控制矩阵 ACM 是典型状态机模型BLP 模型属于状态机模型2. 信息流模型管控客体之间信息传输不是单纯检查存取用来寻找隐蔽通道。3. 无干扰模型 Non-Interference高安全级主体操作不能干扰低安全级主体。4. 不可推断模型 Non-Deducibility低级别用户不能推断出高级用户的行为。5. 完整性模型两大代表Biba、Clark-Wilson✅ Biba 模型完整性对应 BLP 对偶Biba 模型目标保护完整性防止低可信数据污染高可信数据和 BLPBell-LaPadula保机密性是镜像反过来的强制访问控制模型 主体进程 / 用户客体文件 / 数据完整性级别越高 可信度越高三条特性简单安全特性简单完整性特性No Read Down不能向下读主体对客体读访问的必要条件主体完整性级别 ≥ 客体完整性级别主体范畴集合包含客体全部范畴。 含义高完整性主体不能读取完整性级别更低的客体避免高可信程序读到脏数据被污染。* 特性星完整性特性No Write Up不能向上写如果主体完整性级别 客体完整性级别不能修改写客体。 含义低完整性主体不能去改写高完整性的文件 / 数据防止不可信程序篡改系统核心文件。调用特性No Invoke Up不能向上调用如果主体完整性级别 另一个主体完整性级别则不能调用该高完整性主体。 含义低可信进程不能直接调用高可信进程防止借高完整性主体间接提权、篡改数据。一句话记忆Biba防篡改不下读、不上写✅ Clark-Wilson 模型商务环境完整性核心良构事务 职责分离规则验证者不能同时是执行者防止一人作弊保障业务数据一致性。6. BLP 模型 Bell-LaPadula⭐高频最早多级安全模型经典保密性模型军事场景状态机模型目标保护保密性防止信息泄露主体进程 / 用户客体文件、数据安全规则简单安全特性ss-property不可上读主体不能读取更高安全级别的客体高密不能被低密读特性-property不可下写主体不能往更低安全级别客体写入高密信息不能写到低密自主安全性自主访问控制口诀BLP 保保密不上读、不下写缺点只关注保密性不保护完整性高→低流动会破坏完整性容易被病毒利用不够灵活。7. RBAC 基于角色访问控制引入角色用户分配角色角色分配权限优点实现最小特权、职责分离适合权限管理8. DTE 模型域类型增强进程绑定域 Domain文件绑定类型 Type控制域和类型之间访问保护完整性。9. 中国墙模型 BN 模型商业场景解决利益冲突核心主体只能访问没有利益冲突的数据集。 一旦访问某企业数据集不能再访问同冲突组里其他企业的数据。身份鉴别系统架构 3 组件鉴别服务器 Authentication Server负责身份鉴别存放用户密钥、鉴别方式等信息鉴别系统用户端软件 Authentication Client Software登录设备具备和鉴别服务器协同的鉴别协议鉴别设备 Authenticator用户用来产生 / 计算密码的软硬件设备安全身份鉴别协议 2 个条件 ① A 能向 B 证明他是 A ② B 拿到证明信息后不能伪装成 A 向第三方证明自己是 A典型协议一次一密、X.509、Kerberos、零知识身份鉴别二、访问控制基础概念访问信息在主体和客体间流动。访问控制阻止未授权用户获取数据。1. 3 个基本概念主体主动实体发起访问改变系统状态。例用户、用户组、终端、主机、应用客体被动、承载信息的实体被访问。例文件、记录、程序、存储器、网络节点授权访问系统允许主体访问客体由安全策略决定权限读、写、执行、删除、追加访问控制三大任务授权确定哪些主体可以存取客体确定存取权限读写执行等组合实施存取权限✅ 重要主体客体是相对的。A 访问 BB 是客体如果 B 去访问 CB 就变成主体。2. 访问控制 6 种类型按控制性质防御型阻止不良事件发生事前探测型探测已经发生的不良事件事中检测矫正型矫正已经发生的不良事件事后修复管理型系统开发、维护、使用策略、角色、人事安全决策技术型软硬件自动保护手段操作型操作系统、应用日常规程人的操作安全方法3. 访问控制矩阵ACM二维矩阵行 主体列 客体单元格 权限缺点大系统矩阵稀疏、大量空单元格浪费存储很少直接实现。 矩阵分解成 4 种实现方式访问控制列表 ACL按列分解以客体为中心每个客体附带列表哪些主体、拥有什么权限。Linux 文件权限就是 ACL。 ✅优点很方便看某个文件谁能访问❌缺点查某个用户能访问哪些文件要遍历全部客体。权能列表 Capability List能力表按行分解以主体为中心每个主体附带列表该用户可以访问哪些客体、权限。 ✅优点快速查询一个用户全部权限❌缺点查找某个文件所有可访问主体需要遍历所有用户。教材原话分布式系统适合用权能表集中式适合 ACL。权能表更容易实现最小特权、选择性授权、责任分离。前缀表 Profiles给每个主体分配前缀包含客体名 访问权限保护位 Protection Bits简单访问模式集合表达能力弱很少使用三、三大访问控制模型【必考】1. DAC 自主访问控制 Discretionary Access Control用户可以自主授权资源拥有者可以决定其他人能不能访问自己资源。特点用户自主、灵活商用系统大量使用权限可以传递A 授权 BB 可以再转发给 C缺点安全性弱无法阻止信息转发不能抵御特洛伊木马分类身份型、用户指定型常用 ACL 实现2. MAC 强制访问控制 Mandatory Access Control系统强制控制用户不能干预、不能自主修改权限。系统给主体、客体绑定安全标签。安全级别从高到低绝密 T 秘密 S 机密 C 无级别 U读写 4 条规则核心考点下读 read down用户级别 文件级别可读高读低上写 write up用户级别 文件级别可写低写高→ 保证保密性下写 write down用户级别 文件级别可写高写低上读 read up用户级别 文件级别可读低读高→ 保证完整性记住上写下读 保机密上读下写 保完整适用场景军事、政府、涉密多级安全 MLS 就是 MAC 的数学描述。3. RBAC 基于角色访问控制 Role-Based Access Control权限分配给角色角色分配给用户用户和权限解耦逻辑用户 → 角色 → 权限优点人员变动只需要更换角色不用逐个改权限好管理天然支持最小特权、职责分离支持角色层次继承例子员工离职 / 调岗只需要删除旧角色、新增新角色。Windows、Netware、SELinux 都有 RBAC。四、最小特权 Least Privilege主体用户 / 进程只拥有完成任务必不可少的特权不多给目的减少误操作、入侵带来的损失。实现拆分超级用户权限不要给完整 root只在需要时启用高权限。例子SELinux 取消传统超级用户把权限拆分成多个管理角色。五、安全审计机制审计记录、检查、审核系统安全活动属于事后分析访问控制的补充安全最后一道防线。审计目标确定责任人、责任追查重建事件、评估损失发现系统问题、故障恢复依据取证提供违规证据审计三大功能模块审计事件收集过滤审计事件记录查询审计分析与告警日志 syslog日志作用审计 监测作为电子证据要保证完整性长期保存、定期备份syslog日志服务配置/etc/syslogd和/etc/syslog.conf日志一般存/var/log日志 4 字段时间戳、主机名、子系统名称、消息内容日志越多攻击者越难清除证据但 syslog 服务器本身是黑客重点攻击目标。快速对比记忆选择题表格模型全称核心特点典型场景DAC自主访问控制资源所有者自主授权权限可传递Windows、普通商用系统MAC强制访问控制安全标签系统强制用户不能改军事、涉密、MLS 多级安全RBAC基于角色用户 - 角色 - 权限解耦岗位角色企业 OA、大型信息系统