网络安全设计知识详解

　　互联网安全从其本质上来讲就是互联网上的信息安全。从广义来说，凡是涉及到互联网上信息的保密性、完整性、可用性、真实性和可控性的相关技术和理论都是网络安全的研究领域。互联网安全是一门涉及计算机科学、网络技术、通信技术、密码技术、信息安全技术、应用数学、数论、信息论等多种学科的综合性学科。

　　摘要：伴随着Internet的日益普及，网络应用的蓬勃发展，网络信息资源的安全备受关注。校园网网络中的主机可能会受到非法入侵者的攻击，网络中的敏感数据有可能泄露或被修改，保证网络系统的保密性、完整性、可用性、可控性、可审查性方面具有其重要意义。通过网络拓扑结构和网组技术对校园网网络进行搭建，通过物理、数据等方面的设计对网络安全进行完善是解决上述问题的有效措施。

　　关键词：校园网；网络搭建；网络安全；设计

　　以Internet为代表的信息化浪潮席卷全球，信息网络技术的应用日益普及和深入，伴随着网络技术的高速发展，各种各样的安全问题也相继出现，校园网被“黑”或被病毒破坏的事件屡有发生，造成了极坏的社会影响和巨大的经济损失。维护校园网网络安全需要从网络的搭建及网络安全设计方面着手。

　　一、基本网络的搭建

　　由于校园网网络特性（数据流量大，稳定性强，经济性和扩充性）和各个部门的要求（制作部门和办公部门间的访问控制），我们采用下列方案：

　　1.网络拓扑结构选择：网络采用星型拓扑结构（如图1）。它是目前使用最多，最为普遍的局域网拓扑结构。节点具有高度的独立性，并且适合在中央位置放置网络诊断设备。

　　2.组网技术选择：目前，常用的主干网的组网技术有快速以太网（100Mbps）、FDDI、千兆以太网（1000Mbps）和ATM（155Mbps/622Mbps）。快速以太网是一种非常成熟的组网技术，它的造价很低，性能价格比很高；FDDI也是一种成熟的组网技术，但技术复杂、造价高，难以升级；ATM技术成熟，是多媒体应用系统的理想网络平台，但它的网络带宽的实际利用率很低；目前千兆以太网已成为一种成熟的组网技术，造价低于ATM网，它的有效带宽比622Mbps的ATM还高。因此，个人推荐采用千兆以太网为骨干，快速以太网交换到桌面组建计算机播控网络。

　　二、网络安全设计

　　1.物理安全设计为保证校园网信息网络系统的物理安全，除在网络规划和场地、环境等要求之外，还要防止系统信息在空间的扩散。计算机系统通过电磁辐射使信息被截获而失密的案例已经很多，在理论和技术支持下的验证工作也证实这种截取距离在几百甚至可达千米的复原显示技术给计算机系统信息的保密工作带来了极大的危害。为了防止系统中的信息在空间上的扩散，通常是在物理上采取一定的防护措施，来减少或干扰扩散出去的空间信号。正常的防范措施主要在三个方面：对主机房及重要信息存储、收发部门进行屏蔽处理，即建设一个具有高效屏蔽效能的屏蔽室，用它来安装运行主要设备，以防止磁鼓、磁带与高辐射设备等的信号外泄。为提高屏蔽室的效能，在屏蔽室与外界的各项联系、连接中均要采取相应的隔离措施和设计，如信号线、电话线、空调、消防控制线，以及通风、波导，门的关起等。对本地网、局域网传输线路传导辐射的抑制，由于电缆传输辐射信息的不可避免性，现均采用光缆传输的方式，大多数均在Modem出来的设备用光电转换接口，用光缆接出屏蔽室外进行传输。

　　2.网络共享资源和数据信息安全设计针对这个问题，我们决定使用VLAN技术和计算机网络物理隔离来实现。VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的新兴技术。

　　IEEE于1999年颁布了用以标准化VLAN实现方案的802.1Q协议标准草案。VLAN技术允许网络管理者将一个物理的LAN逻辑地划分成不同的广播域（或称虚拟LAN，即VLAN），每一个VLAN都包含一组有着相同需求的计算机工作站，与物理上形成的LAN有着相同的属性。

　　但由于它是逻辑地而不是物理地划分，所以同一个VLAN内的各个工作站无须放置在同一个物理空间里，即这些工作站不一定属于同一个物理LAN网段。一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其它VLAN中，即使是两台计算机有着同样的网段，但是它们却没有相同的VLAN号，它们各自的广播流也不会相互转发，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。VLAN是为解决以太网的广播问题和安全性而提出的，它在以太网帧的基础上增加了VLAN头，用VLANID把用户划分为更小的工作组，限制不同工作组间的用户二层互访，每个工作组就是一个虚拟局域网。虚拟局域网的好处是可以限制广播范围，并能够形成虚拟工作组，动态管理网络。从目前来看，根据端口来划分VLAN的方式是最常用的一种方式。许多VLAN厂商都利用交换机的端口来划分VLAN成员，被设定的端口都在同一个广播域中。例如，一个交换机的1，2，3，4，5端口被定义为虚拟网AAA，同一交换机的6，7，8端口组成虚拟网BBB。这样做允许各端口之间的通讯，并允许共享型网络的升级。

　　但是，这种划分模式将虚拟网络限制在了一台交换机上。第二代端口VLAN技术允许跨越多个交换机的多个不同端口划分VLAN，不同交换机上的若干个端口可以组成同一个虚拟网。以交换机端口来划分网络成员，其配置过程简单明了。

　　（1）主动攻击：包含攻击者访问所需要信息的故意行为。

　　（2）被动攻击。主要是收集信息而不是进行访问，数据的合法用户对这种活动一点也不会觉察到。

　　被动攻击包括：

　　1、窃听。包括键击记录、网络监听、非法访问数据、获取密码文件。

　　2、欺骗。包括获取口令、恶意代码、网络欺骗。

　　3、拒绝服务。包括导致异常型、资源耗尽型、欺骗型。

　　4、数据驱动攻击：包括缓冲区溢出、格式化字符串攻击、输入验证攻击、同步漏洞攻击、信任漏洞攻击。[3]

　　病毒木马

　　木马病毒一般都是在下载安装一些不安全的软件和浏览一些不安全的网站的时候侵入到电脑中的，建议您不要浏览不安全的网网站和不要安装不安全的软件。

　　伪基站

　　伪基站”即假基站。设备是一种高科技仪器，一般由主机和笔记本电脑组成，通过短信群发器、短信发信机等相关设备能够搜取以其为中心、一定半径范围内的手机卡信息，通过伪装成运营商的基站，任意冒用他人手机号码强行向用户手机发送诈骗、广告推销等短信息。[5]

　　APT攻击

　　APT（AdvancedPersistentThreat）--------高级持续性威胁。利用先进的攻击手段对特定目标进行长期持续性网络攻击的攻击形式。APT攻击的原理相对于其他攻击形式更为高级和先进，其高级性主要体现在APT在发动攻击之前需要对攻击对象的业务流程和目标系统进行精确的收集。在此收集的过程中，此攻击会主动挖掘被攻击对象受信系统和应用程序的漏洞，利用这些漏洞组建攻击者所需的网络，并利用0day漏洞进行攻击。[6]

　　无线网络

　　随着移动设备的爆炸式增长，2011年各种笔记本电脑、上网本、智能手机、平板电脑都将快速融入人们的日常生活。而例如咖啡厅、宾馆等公共场所所提供的无线网络安全问题，也会成为关注焦点。黑客可以很轻易的通过公共无线网络侵入个人移动设备，获取隐私信息等。[2]

　　安全分析编辑

　　互联网安全主要表现在以下几个方面：互联网的物理安全、互联网网络拓扑结构安全、互联网系统安全、应用系统安全和互联网管理的安全等。

　　物理安全

　　网络的物理安全是整个网络系统安全的前提。在校园网工程建设中，由于网络系统属于弱电工程，耐压值很低。因此，在网络工程的设计和施工中，必须优先考虑保护人和网络设备不受电、火灾和雷击的侵害；考虑布线系统与照明电线、动力电线、通信线路、暖气管道及冷热空气管道之间的距离；考虑布线系统和绝缘线、裸体线以及接地与焊接的安全；必须建设防雷系统，防雷系统不仅考虑建筑物防雷，还必须考虑计算机及其他弱电耐压设备的防雷。总体来说物理安全的风险主要有，地震、水灾、火灾等环境事故；电源故障；人为操作失误或错误；设备被盗、被毁；电磁干扰；线路截获；高可用性的硬件；双机多冗余的设计；机房环境及报警系统、安全意识等，因此要尽量避免网络的物理安全风险。[7]

　　拓扑结构

　　网络拓扑结构设计也直接影响到网络系统的安全性。假如在外部和内部网络进行通信时，内部网络的机器安

　　全就会受到威胁，同时也影响在同一网络上的许多其他系统，对此我们首先要监测发现网络中存在的各种安全事件和风险，风险只有做到可知才能可控，要利用各种监测方式和手段，对内部网络中常见存在的各类安全风险如边界安全、网站安全、敏感信息安全、移动存储介质安全、基础安全、运行安全、违规行为等予以第一时间发现，并结合相应的防护手段，予以及时处置，将风险带来的危害降到最低。透过网络传播，还会影响到连上Internet/Intrant的其他的网络；影响所及，还可能涉及法律、金融等安全敏感领域。因此，我们在设计时有必要将公开服务器（WEB、DNS、EMAIL等）和外网及内部其它业务网络进行必要的隔离，避免网络结构信息外泄；同时还要对外网的服务请求加以过滤，只允许正常通信的数据包到达相应主机，其它的请求服务在到达主机之前就应该遭到拒绝。[7]

　　系统安全

　　所谓系统的安全是指整个网络操作系统和网络硬件平台是否可靠且值得信任。没有绝对安全的操作系统可以选择，无论是Microsoft的WindowsNT或者其它任何商用UNIX操作系统，其开发厂商必然有其Back-Door。因此，我们可以得出如下结论：没有完全安全的操作系统。不同的用户应从不同的方面对其网络作详尽的分析，选择安全性尽可能高的操作系统。因此不但要选用尽可能可靠的操作系统和硬件平台，并对操作系统进行安全配置。而且，必须加强登录过程的认证（特别是在到达服务器主机之前的认证），确保用户的合法性；其次应该严格限制登录者的操作权限，将其完成的操作限制在最小的范围内。[7-8]

　　应用系统

　　应用系统的安全跟具体的应用有关，它涉及面广。应用系统的安全是动态的、不断变化的。应用的安全性也涉及到信息的安全性，它包括很多方面。

　　——应用系统的安全是动态的、不断变化的。

　　应用系统是不断发展且应用类型是不断增加的。在应用系统的安全性上，主要考虑尽可能建立安全的系统平台，而且通过专业的安全工具不断发现漏洞，修补漏洞，提高系统的安全性。

　　——应用的安全性涉及到信息、数据的安全性。

　　信息的安全性涉及到机密信息泄露、未经授权的访问、破坏信息完整性、假冒、破坏系统的可用性等。在某些网络系统中，涉及到很多机密信息，如果一些重要信息遭到窃取或破坏，它的经济、社会影响和政治影响将是很严重的。因此，对用户使用计算机必须进行身份认证，对于重要信息的通讯必须授权，传输必须加密。采用多层次的访问控制与权限控制手段，实现对数据的安全保护；采用加密技术，保证网上传输的信息（包括管理员口令与帐户、上传信息等）的机密性与完整性。[7]

　　管理安全

　　管理是网络中安全最最重要的部分。责权不明，安全管理制度不健全及缺乏可操作性等都可能引起管理安全的风险。当网络出现攻击行为或网络受到其它一些安全威胁时（如内部人员的违规操作等），无法进行实时的检测、监控、报告与预警。同时，当事故发生后，也无法提供黑客攻击行为的追踪线索及破案依据，即缺乏对网络的可控性与可审查性。这就要求我们必须对站点的访问活动进行多层次的记录，及时发现非法入侵行为。

　　建立全新网络安全机制，必须深刻理解网络并能提供直接的解决方案，因此，最可行的做法是制定健全的管理制度和严格管理相结合。保障网络的安全运行，使其成为一个具有良好的安全性、可扩充性和易管理性的信息网络便成为了首要任务。一旦上述的安全隐患成为事实，所造成的对整个网络的损失都是难以估计的。因此，网络的安全建设是校园网建设过程中重要的一环。[7-8]

　　安全措施编辑

　　技术手段

　　物理措施：例如，保护网络关键设备(如交换机、大型计算机等)，制定严格的网络安全规章制度，采取防辐射、防火以及安装不间断电源（UPS）等措施。

　　访问控制：对用户访问网络资源的权限进行严格的认证和控制。例如，进行用户身份认证，对口令加密、更新和鉴别，设置用户访问目录和文件的权限，控制网络设备配置的权限，等等。

　　数据加密：加密是保护数据安全的重要手段。加密的作用是保障信息被人截获后不能读懂其含义。防止计算机网络病毒，安装网络防病毒系统。

　　其他措施：其他措施包括信息过滤、容错、数据镜像、数据备份和审计等。围绕网络安全问题提出了许多解决办法，例如数据加密技术和防火墙技术等。数据加密是对网络中传输的数据进行加密，到达目的地后再解密还原为原始数据，目的是防止非法用户截获后盗用信息。防火墙技术是通过对网络的隔离和限制访问等方法来控制网络的访问权限，从而保护网络资源。其他安全技术包括密钥管理、数字签名、认证技术、智能卡技术和访问控制等等。[8]

　　防范意识

　　拥有网络安全意识是保证网络安全的重要前提。许多网络安全事件的发生都和缺乏安全防范意识有关。

　　3.计算机病毒、黑客以及电子邮件应用风险防控设计我们采用防病毒技术，防火墙技术和入侵检测技术来解决相关的问题。防火墙和入侵检测还对信息的安全性、访问控制方面起到很大的作用。

　　第一，防病毒技术。病毒伴随着计算机系统一起发展了十几年，目前其形态和入侵途径已经发生了巨大的变化，几乎每天都有新的病毒出现在INTERNET上，并且借助INTERNET上的信息往来，尤其是EMAIL进行传播，传播速度极其快。计算机黑客常用病毒夹带恶意的程序进行攻击。

　　为保护服务器和网络中的工作站免受到计算机病毒的侵害，同时为了建立一个集中有效地病毒控制机制，天下论文网需要应用基于网络的防病毒技术。这些技术包括：基于网关的防病毒系统、基于服务器的防病毒系统和基于桌面的防病毒系统。例如，我们准备在主机上统一安装网络防病毒产品套间，并在计算机信息网络中设置防病毒中央控制台，从控制台给所有的网络用户进行防病毒软件的分发，从而达到统一升级和统一管理的目的。安装了基于网络的防病毒软件后，不但可以做到主机防范病毒，同时通过主机传递的文件也可以避免被病毒侵害，这样就可以建立集中有效地防病毒控制系统，从而保证计算机网络信息安全。形成的整体拓扑图。

　　第二，防火墙技术。企业防火墙一般是软硬件一体的网络安全专用设备，专门用于TCP/IP体系的网络层提供鉴别，访问控制，安全审计，网络地址转换（NAT），IDS，VPN，应用代理等功能，保护内部局域网安全接入INTERNET或者公共网络，解决内部计算机信息网络出入口的安全问题。

　　校园网的一些信息不能公布于众，因此必须对这些信息进行严格的保护和保密，所以要加强外部人员对校园网网络的访问管理，杜绝敏感信息的泄漏。通过防火墙，严格控制外来用户对校园网网络的访问，对非法访问进行严格拒绝。防火墙可以对校园网信息网络提供各种保护，包括：过滤掉不安全的服务和非法访问，控制对特殊站点的访问，提供监视INTERNET安全和预警，系统认证，利用日志功能进行访问情况分析等。通过防火墙，基本可以保证到达内部的访问都是安全的可以有效防止非法访问，保护重要主机上的数据，提高网络完全性。校园网网络结构分为各部门局域网（内部安全子网）和同时连接内部网络并向外提供各种网络服务的安全子网。防火墙的拓扑结构图。

　　内部安全子网连接整个内部使用的计算机，包括各个VLAN及内部服务器，该网段对外部分开，禁止外部非法入侵和攻击，并控制合法的对外访问，实现内部子网的安全。共享安全子网连接对外提供的WEB，EMAIL，FTP等服务的计算机和服务器，通过映射达到端口级安全。外部用户只能访问安全规则允许的对外开放的服务器，隐藏服务器的其它服务，减少系统漏洞。

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