淺析網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

[摘 要] 當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)安全越來越被人們所重視，特別對(duì)于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)來說，不但要使企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)安全，還要防止受到外部的攻擊。本文闡述了網(wǎng)絡(luò)安全的基本概念與分類，介紹了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的主流產(chǎn)品，同時(shí)，著重評(píng)述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全研究現(xiàn)狀。

[關(guān)鍵詞] 網(wǎng)絡(luò)安全 防火墻 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和越來越廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域和國防建設(shè)和軍事領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)常出現(xiàn)的安全問題日益增多，存在的安全隱患，促使人們采取各種方案保護(hù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全。下面介紹了計(jì)算機(jī)安全技術(shù)的解決方案。

1.物理隔離網(wǎng)絡(luò)

所謂“物理隔離”是指內(nèi)部網(wǎng)不直接或間接地連接公共網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)物理隔離的方法有:

(1)一人雙機(jī):在資金充足的情況下，給需要的人員配備2臺(tái)電腦， 1臺(tái)接入互聯(lián)網(wǎng)， 1臺(tái)只接入內(nèi)部網(wǎng)。

(2)網(wǎng)絡(luò)安全隔離卡:在電腦上加裝1塊網(wǎng)絡(luò)安全隔離卡，并再配備1塊硬盤，隨時(shí)根據(jù)使用者的要求，在內(nèi)外網(wǎng)之間進(jìn)行切換。

(3)隔離計(jì)算機(jī):例如:國內(nèi)首創(chuàng)的神郁3000隔離計(jì)算機(jī)，使用者可以在網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)時(shí)在線、自由地切換，無需重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。

2.防火墻

目前，常見的防火墻主要有三類:

(1)分組過濾型防火墻:數(shù)據(jù)分組過濾或包過濾，包過濾原理和技術(shù)可以認(rèn)為是各種網(wǎng)絡(luò)防火墻的基礎(chǔ)構(gòu)件。

(2)應(yīng)用代理型防火墻:應(yīng)用代理型防火墻是內(nèi)部網(wǎng)與外部網(wǎng)的隔離點(diǎn)，起著監(jiān)視和隔絕應(yīng)用層通信流的作用。

(3)復(fù)合型防火墻:復(fù)合型防火墻將數(shù)據(jù)包過濾和代理服務(wù)結(jié)合在一起使用。

目前出現(xiàn)的新技術(shù)類型主要有以下幾種狀態(tài)監(jiān)視技術(shù)、安全操作系統(tǒng)、自適應(yīng)代理技術(shù)、實(shí)時(shí)侵入檢測系統(tǒng)等?；旌鲜褂脭?shù)據(jù)包過濾技術(shù)、代理服務(wù)技術(shù)和其他一些新技術(shù)是未來防火墻的趨勢。

3.抗攻擊網(wǎng)關(guān)

抗攻擊網(wǎng)關(guān)可以避免拒絕服務(wù)攻擊(DoS)和連接耗盡攻擊等網(wǎng)絡(luò)攻擊帶來的問題，用戶只需將抗攻擊網(wǎng)關(guān)架設(shè)在路由器之前就可以使用，通過獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)就可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警，并可以給出安全事件報(bào)告。目前，抗攻擊網(wǎng)關(guān)的類型主要有入侵檢測、指紋識(shí)別、免疫型等。入侵檢測和指紋識(shí)別需要大量消耗CPU和內(nèi)存才能計(jì)算識(shí)別出攻擊，然后，給出過濾規(guī)則，這種機(jī)制本身就容易遭受拒絕服務(wù)攻擊，因此，免疫型抗攻擊網(wǎng)關(guān)是今后發(fā)展的趨勢。以中網(wǎng)宙斯盾抗攻擊網(wǎng)關(guān)為例，它本身對(duì)攻擊是免疫的，不需要大量計(jì)算，將數(shù)據(jù)包直接轉(zhuǎn)發(fā)過去，但不能產(chǎn)生攻擊。

4.防病毒網(wǎng)關(guān)

防病毒網(wǎng)關(guān)放置在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)連接處。當(dāng)在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)現(xiàn)病毒時(shí)，可能已經(jīng)感染了很多計(jì)算機(jī)，防病毒網(wǎng)關(guān)可以將大部分病毒隔離在外部，同時(shí)具有反垃圾郵件和反間諜軟件的能力。當(dāng)出現(xiàn)新的病毒時(shí)，管理員只要將防病毒網(wǎng)關(guān)升級(jí)就可以抵御新病毒的攻擊。目前，代表性的產(chǎn)品有億郵防病毒網(wǎng)關(guān)、中網(wǎng)電子郵件防病毒網(wǎng)關(guān)、北信源防毒網(wǎng)關(guān)等。

5.認(rèn)證

目前，常用的身份識(shí)別技術(shù)主要是基于RAD IUS的鑒別、授權(quán)和管理(AAA) 系統(tǒng)。RAD IUS ( remote authentica2tion dial in user service)是網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程接入設(shè)備的客戶和包含用戶認(rèn)證與配置信息的服務(wù)器之間信息交換的標(biāo)準(zhǔn)客戶或服務(wù)器模式。它包含有關(guān)用戶的專門簡檔，如，用戶名、接入口令、接入權(quán)限等。這是保持遠(yuǎn)程接入網(wǎng)絡(luò)的集中認(rèn)證、授權(quán)、記費(fèi)和審查的得到接受的標(biāo)準(zhǔn)。華為、思科等廠商都有使用RAD IUS技術(shù)的產(chǎn)品。

6.虛擬專用網(wǎng)

隨著商務(wù)的發(fā)展，辦公形式的改變， 分支機(jī)構(gòu)之間的通信有很大需求，如果使用公用的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行通信，而不是架設(shè)專用線路，這樣，就可以顯著降低使用成本。VPN( virtual p rivate network)即虛擬專用網(wǎng)是解決這一問題的方法。VPN建立一條通過公眾網(wǎng)絡(luò)的邏輯上的專用連接，使得用戶在異地訪問內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)時(shí)，能夠和在本地訪問一樣的資源，同時(shí)，不用擔(dān)心泄密的問題。采用IPSec協(xié)議的產(chǎn)品是市場的主流和標(biāo)準(zhǔn)， 有相當(dāng)多的廠商都推出了相應(yīng)產(chǎn)品。

7.入侵檢測和集中網(wǎng)管

入侵檢測( intrusion detection)是對(duì)入侵行為的發(fā)覺，是一種增強(qiáng)系統(tǒng)安全的有效方法，能檢測出系統(tǒng)中違背系統(tǒng)安全性規(guī)則或者威脅到系統(tǒng)安全的活動(dòng)。目前，入侵檢測系統(tǒng)的產(chǎn)品很多，僅國內(nèi)的就有東軟、海信、聯(lián)想等十幾種;集中網(wǎng)管主要體現(xiàn)在對(duì)網(wǎng)管的集中上，網(wǎng)管集中的實(shí)現(xiàn)方式主要包括存放網(wǎng)管系統(tǒng)的物理平面集中和通過綜合集中網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)對(duì)不同廠商網(wǎng)管系統(tǒng)的集中管控。大唐、朗訊、華勤等廠商各自有不同的集中網(wǎng)管產(chǎn)品上市。

二、WSNs安全技術(shù)

WSNs多用于軍事，特殊現(xiàn)場的警戒保護(hù)、商業(yè)區(qū)域的安防，作為任務(wù)型網(wǎng)絡(luò)，不僅要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而且要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和融合，任務(wù)的協(xié)同控制等，如何保證任務(wù)執(zhí)行的機(jī)密性，數(shù)據(jù)產(chǎn)生的可靠性數(shù)據(jù)融合的高效性以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，是WSNs安全方面需要研究的重要內(nèi)容。在3個(gè)重要的環(huán)節(jié)上，節(jié)點(diǎn)的物理分布和數(shù)據(jù)的采樣和數(shù)據(jù)的傳輸過程，應(yīng)該對(duì)無關(guān)的各方和人員保密。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)性以及信道的不穩(wěn)定性，使傳統(tǒng)的安全機(jī)制無法適用。因此，需要設(shè)計(jì)新型的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制。目前，有關(guān)保證WSNs安全的方案和措施歸納起來主要有以下幾種:

1.對(duì)物理攻擊的防護(hù)

WSNs在開放的環(huán)境中大量分布著傳感器節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)很容易被攻擊者捕獲，然后，破壞其物理結(jié)構(gòu)或是從節(jié)點(diǎn)中提取密鑰、修改程序甚至用攻擊者自己的傳感器來替代它們。

2.實(shí)現(xiàn)機(jī)密性

攻擊者可以以一種低風(fēng)險(xiǎn)、匿名的方式收集來自WSNs的大量可被遠(yuǎn)程訪問的數(shù)據(jù)，同時(shí)監(jiān)視多個(gè)站點(diǎn)。通過監(jiān)聽數(shù)據(jù)，容易發(fā)現(xiàn)通信的內(nèi)容，即消息截取或通過分析得出與機(jī)密通信相關(guān)的信息，即流量分析。

3.私有性問題

保證網(wǎng)絡(luò)中的傳感信息只有可信實(shí)體才可以訪問是保證私有性問題的最好方法，這可通過數(shù)據(jù)加密和訪問控制來實(shí)現(xiàn);另外一種方法是限制網(wǎng)絡(luò)所發(fā)送信息的粒度，因?yàn)樾畔⒃皆敿?xì)，越有可能泄露私有性，比如: 1個(gè)簇節(jié)點(diǎn)可以通過對(duì)從相鄰節(jié)點(diǎn)接收到的大量信息進(jìn)行匯集處理，并只傳送處理結(jié)果，從而達(dá)到數(shù)據(jù)匿名化。

4.防止DoS攻擊

有一種方法是建立基于冗余的防護(hù)機(jī)制，這使得即使有部分節(jié)點(diǎn)被攻陷，也不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)WSNs系統(tǒng)崩潰。防御DoS攻擊的方法沒有一個(gè)固定的方法，它隨著攻擊者攻擊方法的不同而不同。一些跳頻和擴(kuò)頻技術(shù)可以用來減輕網(wǎng)絡(luò)堵塞問題。恰當(dāng)?shù)恼J(rèn)證可以防止在網(wǎng)絡(luò)中插入無用信息，然而，這些協(xié)議必須十分有效，否則，它也會(huì)被用來當(dāng)作DoS攻擊的手段。

5.認(rèn)證和安全路由

認(rèn)證是對(duì)抗假冒節(jié)點(diǎn)或惡意數(shù)據(jù)的有效方法。比如:鏈路層安全體系結(jié)構(gòu)TinySec能發(fā)現(xiàn)注入網(wǎng)絡(luò)的非授權(quán)的數(shù)據(jù)包，提供消息認(rèn)證和完整性、消息機(jī)密性、語義安全和重放保護(hù)等基本安全屬性。最近安全路由提出的方案是入侵容忍路由協(xié)議INSENS，它允許惡意節(jié)點(diǎn)威脅它周圍的少量節(jié)點(diǎn)，但威脅被控制在一定范圍內(nèi)，通過使用冗余機(jī)制來實(shí)現(xiàn)這種功能。

6.據(jù)融合安全

在WSNs中，眾多的節(jié)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的冗余信息，浪費(fèi)十分有限的網(wǎng)絡(luò)資源，而數(shù)據(jù)融合是節(jié)省網(wǎng)絡(luò)通信資源的有效方法。但是，如果融合節(jié)點(diǎn)遭到攻擊，那么，得到的數(shù)據(jù)將可能無效甚至有害。目前的一種解決方法是融合——承諾——證實(shí)的安全數(shù)據(jù)融合方案。但是，總體而言，當(dāng)前對(duì)于安全數(shù)據(jù)融合的研究不多，還有大量的工作需要完成。

7.密鑰管理

與密鑰管理協(xié)議緊密相關(guān)的WSNs應(yīng)用層技術(shù)—內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理。典型的有:

(1)數(shù)據(jù)融合技術(shù)。

(2)數(shù)據(jù)聚集技術(shù)。

(3)被動(dòng)參與技術(shù)(passive participate)。

現(xiàn)有WSNs的密鑰管理協(xié)議大多數(shù)是基于對(duì)稱加密算法的。因?yàn)楣€加密算法(如RSA)是計(jì)算密集型的算法， 每執(zhí)行一個(gè)安全操作都需要CPU執(zhí)行幾百萬甚至更多的乘法指令操作。

三、結(jié)束語

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是近年來，傳感器技術(shù)、MEMS技術(shù)和通信技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了WSNs快速發(fā)展，WSNs已成為當(dāng)今對(duì)人們生活產(chǎn)生重大影響的IT熱點(diǎn)技術(shù)之一。WSNs作為一種起源于軍事領(lǐng)域的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其安全性問題具有特別重要涵義，由于和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之間存在較大的差別，WSNs的安全問題是未來面臨的新的挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn):

[1](美)Ogletree TW 李之棠 李偉明 陳 琳:防火墻原理與實(shí)施[M].北京:電子工業(yè)出版社， 2001

[2](美)GoncalvesM 宋書名 朱智強(qiáng) 徐開勇 防火墻技術(shù)指南[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社， 2000

[3]龔 儉 陸 晟 王 倩:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全導(dǎo)論[M].南京:東南大學(xué)出版社， 2000

[4]戴宗坤:信息系統(tǒng)安全[M].北京:金城出版社， 2000