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淺析網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)（二）
摘要：文中論述了防火墻部署原則，并從防火墻部署的位置詳細(xì)闡述了防火墻的選擇標(biāo)準(zhǔn)。并就信息交換加密技術(shù)的分類及RSA算法作以分析，針對(duì)PKI技術(shù)這一信息安全核心技術(shù)，論述了其安全體系的構(gòu)成。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)安全 防火墻 PKI技術(shù)
1.概述
網(wǎng)絡(luò)防火墻技術(shù)的作為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的第一道安全屏障，是最先受到人們重視的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，就其產(chǎn)品的主流趨勢(shì)而言，大多數(shù)代理服務(wù)器（也稱應(yīng)用網(wǎng)關(guān)）也集成了包濾技術(shù)，這兩種技術(shù)的混合應(yīng)用顯然比單獨(dú)使用更具有大的優(yōu)勢(shì)。那么我們究竟應(yīng)該在哪些地方部署防火墻呢?首先,應(yīng)該安裝防火墻的位置是公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部Internet的接口處,以阻擋來(lái)自外部網(wǎng)絡(luò)的入侵;其次,如果公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大,并且設(shè)置有虛擬局域網(wǎng)(VLAN),則應(yīng)該在各個(gè)VLAN之間設(shè)置防火墻;第三,通過(guò)公網(wǎng)連接的總部與各分支機(jī)構(gòu)之間也應(yīng)該設(shè)置防火墻,如果有條件,還應(yīng)該同時(shí)將總部與各分支機(jī)構(gòu)組成虛擬專用網(wǎng)(VPN)。
安裝防火墻的基本原則是:只要有惡意侵入的可能,無(wú)論是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)還是與外部公網(wǎng)的連接處,都應(yīng)該安裝防火墻。
2.防火墻的選擇
選擇防火墻的標(biāo)準(zhǔn)有很多,但最重要的是以下幾條:
2.1.總擁有成本防火墻產(chǎn)品作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全屏障,其總擁有成本(TCO)不應(yīng)該超過(guò)受保護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可能遭受最大損失的成本。以一個(gè)非關(guān)鍵部門的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為例,假如其系統(tǒng)中的所有信息及所支持應(yīng)用的總價(jià)值為10萬(wàn)元,則該部門所配備防火墻的總成本也不應(yīng)該超過(guò)10萬(wàn)元。當(dāng)然,對(duì)于關(guān)鍵部門來(lái)說(shuō),其所造成的負(fù)面影響和連帶損失也應(yīng)考慮在內(nèi)。如果僅做粗略估算,非關(guān)鍵部門的防火墻購(gòu)置成本不應(yīng)該超過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)總成本,關(guān)鍵部門則應(yīng)另當(dāng)別論。
2.2.防火墻本身是安全的
作為信息系統(tǒng)安全產(chǎn)品,防火墻本身也應(yīng)該保證安全,不給外部侵入者以可乘之機(jī)。如果像馬其頓防線一樣,正面雖然牢不可破,但進(jìn)攻者能夠輕易地繞過(guò)防線進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也就沒有任何安全性可言了。
通常,防火墻的安全性問(wèn)題來(lái)自兩個(gè)方面:其一是防火墻本身的設(shè)計(jì)是否合理,這類問(wèn)題一般用戶根本無(wú)從入手,只有通過(guò)權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)的全面測(cè)試才能確定。所以對(duì)用戶來(lái)說(shuō),保守的方法是選擇一個(gè)通過(guò)多家權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)測(cè)試的產(chǎn)品。其二是使用不當(dāng)。一般來(lái)說(shuō),防火墻的許多配置需要系統(tǒng)管理員手工修改,如果系統(tǒng)管理員對(duì)防火墻不十分熟悉,就有可能在配置過(guò)程中遺留大量的安全漏洞。
2.3.管理與培訓(xùn)
管理和培訓(xùn)是評(píng)價(jià)一個(gè)防火墻好壞的重要方面。我們已經(jīng)談到,在計(jì)算防火墻的成本時(shí),不能只簡(jiǎn)單地計(jì)算購(gòu)置成本,還必須考慮其總擁有成本。人員的培訓(xùn)和日常維護(hù)費(fèi)用通常會(huì)在TCO中占據(jù)較大的比例。一家優(yōu)秀秀的安全產(chǎn)品供應(yīng)商必須為其用戶提供良好的培訓(xùn)和售后服務(wù)。
2.4.可擴(kuò)充性
在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的初期,由于內(nèi)部信息系統(tǒng)的規(guī)模較小,遭受攻擊造成的損失也較小,因此沒有必要購(gòu)置過(guò)于復(fù)雜和昂貴的防火墻產(chǎn)品。但隨著網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的增加,網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)成本也會(huì)急劇上升,此時(shí)便需要增加具有更高安全性的防火墻產(chǎn)品。如果早期購(gòu)置的防火墻沒有可擴(kuò)充性,或擴(kuò)充成本極高,這便是對(duì)投資的浪費(fèi)。好的產(chǎn)品應(yīng)該留給用戶足夠的彈性空間,在安全水平要求不高的情況下,可以只選購(gòu)基本系統(tǒng),而隨著要求的提高,用戶仍然有進(jìn)一步增加選件的余地。這樣不僅能夠保護(hù)用戶的投資,對(duì)提供防火墻產(chǎn)品的廠商來(lái)說(shuō),也擴(kuò)大了產(chǎn)品覆蓋面。
2.5.防火墻的安全性
防火墻產(chǎn)品最難評(píng)估的方面是防火墻的安全性能,即防火墻是否能夠有效地阻擋外部入侵。這一點(diǎn)同防火墻自身的安全性一樣,普通用戶通常無(wú)法判斷。即使安裝好了防火墻,如果沒有實(shí)際的外部入侵,也無(wú)從得知產(chǎn)品性能的優(yōu)劣。但在實(shí)際應(yīng)用中檢測(cè)安全產(chǎn)品的性能是極為危險(xiǎn)的,所以用戶在選擇防火墻產(chǎn)品時(shí),應(yīng)該盡量選擇占市場(chǎng)份額較大同時(shí)又通過(guò)了權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證測(cè)試的產(chǎn)品。
3.加密技術(shù)
信息交換加密技術(shù)分為兩類：即對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密。
3.1.對(duì)稱加密技術(shù)
在對(duì)稱加密技術(shù)中，對(duì)信息的加密和解密都使用相同的鑰，也就是說(shuō)一把鑰匙開一把鎖。這種加密方法可簡(jiǎn)化加密處理過(guò)程，信息交換雙方都不必彼此研究和交換專用的加密算法。如果在交換階段私有密鑰未曾泄露，那么機(jī)密性和報(bào)文完整性就可以得以保證。對(duì)稱加密技術(shù)也存在一些不足，如果交換一方有N個(gè)交換對(duì)象，那么他就要維護(hù)N個(gè)私有密鑰，對(duì)稱加密存在的另一個(gè)問(wèn)題是雙方共享一把私有密鑰，交換雙方的任何信息都是通過(guò)這把密鑰加密后傳送給對(duì)方的。如三重DES是DES（數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)）的一種變形，這種方法使用兩個(gè)獨(dú)立的56為密鑰對(duì)信息進(jìn)行3次加密，從而使有效密鑰長(zhǎng)度達(dá)到112位。
3.2.非對(duì)稱加密/公開密鑰加密
在非對(duì)稱加密體系中，密鑰被分解為一對(duì)（即公開密鑰和私有密鑰）。這對(duì)密鑰中任何一把都可以作為公開密鑰（加密密鑰）通過(guò)非保密方式向他人公開，而另一把作為私有密鑰（解密密鑰）加以保存。公開密鑰用于加密，私有密鑰用于解密，私有密鑰只能有生成密鑰的交換方掌握，公開密鑰可廣泛公布，但它只對(duì)應(yīng)于生成密鑰的交換方。非對(duì)稱加密方式可以使通信雙方無(wú)須事先交換密鑰就可以建立安全通信，廣泛應(yīng)用于身份認(rèn)證、數(shù)字簽名等信息交換領(lǐng)域。非對(duì)稱加密體系一般是建立在某些已知的數(shù)學(xué)難題之上，是計(jì)算機(jī)復(fù)雜性理論發(fā)展的必然結(jié)果。最具有代表性是RSA公鑰密碼體制。
3.3.RSA算法
RSA算法是Rivest、Shamir和Adleman于1977年提出的第一個(gè)完善的公鑰密碼體制，其安全性是基于分解大整數(shù)的困難性。在RSA體制中使用了這樣一個(gè)基本事實(shí)：到目前為止，無(wú)法找到一個(gè)有效的算法來(lái)分解兩大素?cái)?shù)之積。RSA算法的描述如下：
公開密鑰：n=pq(p、q分別為兩個(gè)互異的大素?cái)?shù)，p、q必須保密)
e與（p-1）(q-1)互素
私有密鑰：d=e-1 {mod(p-1)(q-1)}
加密：c=me(mod n),其中m為明文，c為密文。
解密：m=cd(mod n)
利用目前已經(jīng)掌握的知識(shí)和理論，分解2048bit的大整數(shù)已經(jīng)超過(guò)了64位計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力，因此在目前和預(yù)見的將來(lái)，它是足夠安全的。
4.PKI技術(shù)
PKI（Publie Key Infrastucture）技術(shù)就是利用公鑰理論和技術(shù)建立的提供安全服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施。PKI技術(shù)是信息安全技術(shù)的核心，也是電子商務(wù)的關(guān)鍵和基礎(chǔ)技術(shù)。由于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子事務(wù)等活動(dòng)缺少物理接觸，因此使得用電子方式驗(yàn)證信任關(guān)系變得至關(guān)重要。而PKI技術(shù)恰好是一種適合電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子事務(wù)的密碼技術(shù)，他能夠有效地解決電子商務(wù)應(yīng)用中的機(jī)密性、真實(shí)性、完整性、不可否認(rèn)性和存取控制等安全問(wèn)題。一個(gè)實(shí)用的PKI體系應(yīng)該是安全的易用的、靈活的和經(jīng)濟(jì)的。它必須充分考慮互操作性和可擴(kuò)展性。它是認(rèn)證機(jī)構(gòu)（CA）、注冊(cè)機(jī)構(gòu)（RA）、策略管理、密鑰（Key）與證書（Certificate）管理、密鑰備份與恢復(fù)、撤消系統(tǒng)等功能模塊的有機(jī)結(jié)合。
4.1.認(rèn)證機(jī)構(gòu)
CA（Certification Authorty）就是這樣一個(gè)確保信任度的權(quán)威實(shí)體，它的主要職責(zé)是頒發(fā)證書、驗(yàn)證用戶身份的真實(shí)性。由CA簽發(fā)的網(wǎng)絡(luò)用戶電子身份證明—證書，任何相信該CA的人，按照第三方信任原則，也都應(yīng)當(dāng)相信持有證明的該用戶。CA也要采取一系列相應(yīng)的措施來(lái)防止電子證書被偽造或篡改。構(gòu)建一個(gè)具有較強(qiáng)安全性的CA是至關(guān)重要的，這不僅與密碼學(xué)有關(guān)系，而且與整個(gè)PKI系統(tǒng)的構(gòu)架和模型有關(guān)。此外，靈活也是CA能否得到市場(chǎng)認(rèn)同的一個(gè)關(guān)鍵，它不需支持各種通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，能夠很好地和其他廠家的CA產(chǎn)品兼容。
4.2.注冊(cè)機(jī)構(gòu)
RA（Registration Authorty）是用戶和CA的接口，它所獲得的用戶標(biāo)識(shí)的準(zhǔn)確性是CA頒發(fā)證書的基礎(chǔ)。RA不僅要支持面對(duì)面的登記，也必須支持遠(yuǎn)程登記。要確保整個(gè)PKI系統(tǒng)的安全、靈活，就必須設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、安全的且易于操作的RA系統(tǒng)。
4.3.策略管理
在PKI系統(tǒng)中，制定并實(shí)現(xiàn)科學(xué)的安全策略管理是非常重要的這些安全策略必須適應(yīng)不同的需求，并且能通過(guò)CA和RA技術(shù)融入到CA 和RA的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中。同時(shí)，這些策略應(yīng)該符合密碼學(xué)和系統(tǒng)安全的要求，科學(xué)地應(yīng)用密碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全的理論，并且具有良好的擴(kuò)展性和互用性。
4.4.密鑰備份和恢復(fù)
為了保證數(shù)據(jù)的安全性，應(yīng)定期更新密鑰和恢復(fù)意外損壞的密鑰是非常重要的，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)健全的密鑰管理方案，保證安全的密鑰備份、更新、恢復(fù)，也是關(guān)系到整個(gè)PKI系統(tǒng)強(qiáng)健性、安全性、可用性的重要因素。
4.5.證書管理與撤消系統(tǒng)
證書是用來(lái)證明證書持有者身份的電子介質(zhì)，它是用來(lái)綁定證書持有者身份和其相應(yīng)公鑰的。通常，這種綁定在已頒發(fā)證書的整個(gè)生命周期里是有效的。但是，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)已頒發(fā)證書不再有效的情況這就需要進(jìn)行證書撤消，證書撤消的理由是各種各樣的，可能包括工作變動(dòng)到對(duì)密鑰懷疑等一系列原因。證書撤消系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是利用周期性的發(fā)布機(jī)制撤消證書或采用在線查詢機(jī)制，隨時(shí)查詢被撤消的證書。
5.安全技術(shù)的研究現(xiàn)狀和動(dòng)向
我國(guó)信息網(wǎng)絡(luò)安全研究歷經(jīng)了通信保密、數(shù)據(jù)保護(hù)兩個(gè)階段，正在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)信息安全研究階段，現(xiàn)已開發(fā)研制出防火墻、安全路由器、安全網(wǎng)關(guān)、黑客入侵檢測(cè)、系統(tǒng)脆弱性掃描軟件等。但因信息網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域是一個(gè)綜合、交叉的學(xué)科領(lǐng)域它綜合了利用數(shù)學(xué)、物理、生化信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的諸多學(xué)科的長(zhǎng)期積累和最新發(fā)展成果，提出系統(tǒng)的、完整的和協(xié)同的解決信息網(wǎng)絡(luò)安全的方案，目前應(yīng)從安全體系結(jié)構(gòu)、安全協(xié)議、現(xiàn)代密碼理論、信息分析和監(jiān)控以及信息安全系統(tǒng)五個(gè)方面開展研究，各部分相互協(xié)同形成有機(jī)整體。
國(guó)際上信息安全研究起步較早，力度大，積累多，應(yīng)用廣，在70年代美國(guó)的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)基礎(chǔ)理論研究成果“計(jì)算機(jī)保密模型”（Beu& La padula模型）的基礎(chǔ)上，指定了“可信計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全評(píng)估準(zhǔn)則”（TCSEC），其后又制定了關(guān)于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)方面和系列安全解釋，形成了安全信息系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)則。安全協(xié)議作為信息安全的重要內(nèi)容，其形式化方法分析始于80年代初，目前有基于狀態(tài)機(jī)、模態(tài)邏輯和代數(shù)工具的三種分析方法，但仍有局限性和漏洞，處于發(fā)展的提高階段。作為信息安全關(guān)鍵技術(shù)密碼學(xué)，近年來(lái)空前活躍，美、歐、亞各洲舉行的密碼學(xué)和信息安全學(xué)術(shù)會(huì)議頻繁。1976年美國(guó)學(xué)者提出的公開密鑰密碼體制，克服了網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)密鑰管理的困難，同時(shí)解決了數(shù)字簽名問(wèn)題，它是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。而電子商務(wù)的安全性已是當(dāng)前人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)，目前正處于研究和發(fā)展階段，它帶動(dòng)了論證理論、密鑰管理等研究，由于計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的不斷提高，各種密碼算法面臨著新的密碼體制，如量子密碼、DNA密碼、混沌理論等密碼新技術(shù)正處于探索之中。因此網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)在21世紀(jì)將成為信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，21世紀(jì)人類步入信息社會(huì)后，信息這一社會(huì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源需要網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的有力保障，才能形成社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)力。在我國(guó)信息網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的研究和產(chǎn)品開發(fā)仍處于起步階段，仍有大量的工作需要我們?nèi)パ芯�、開發(fā)和探索，以走出有中國(guó)特色的產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合發(fā)展之路，趕上或超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，以此保證我國(guó)信息網(wǎng)絡(luò)的安全，推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。
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