電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用與安全防護

梁慧敏 閆志濤 劉雪凌 張新超

（防災(zāi)科技學(xué)院 河北省廊坊市 065201）

目前，電子信息工程技術(shù)在不同領(lǐng)域中都展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用價值，因此技術(shù)的普及與發(fā)展是必然趨勢，人們不可能不使用該項技術(shù)，但技術(shù)帶來的信息安全隱患是實際存在的，因安全防護不當(dāng)而導(dǎo)致用戶受損的案例并不罕見。在這種情況下，就有必要對電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用與安全防護進行研究，這樣才能充分發(fā)揮電子信息工程技術(shù)作用，保護用戶信息安全。

1 電子信息工程技術(shù)應(yīng)用

1.1 應(yīng)用領(lǐng)域

電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用面積非常廣泛，如交通領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、教育領(lǐng)域、航海領(lǐng)域等都有涉足，下文將對各領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用情況進行論述。

1.1.1 交通領(lǐng)域應(yīng)用

目前，我國交通情況非常復(fù)雜，人們的出行依賴各種交通工具，而交通工具數(shù)量的增長帶來了比較嚴(yán)重的交通擁堵問題，同時也加大了交通安全風(fēng)險，這反而不利于交通行業(yè)發(fā)展的初衷（即交通行業(yè)的發(fā)展是為了給人們提供出行便利，但現(xiàn)狀顯示人們的出行并不便利）。在這種情況下，電子信息工程技術(shù)能夠給交通領(lǐng)域的相關(guān)部門提供多種幫助：其一在交通管理方面，交通管理部門可以借助電子信息工程技術(shù)對交通道路擁堵情況進行監(jiān)督，做好現(xiàn)場管理調(diào)控，盡可能避免交通擁堵，同時如果發(fā)現(xiàn)擁堵現(xiàn)象，也可以根據(jù)技術(shù)監(jiān)督信息找到擁堵原因，再著手解決，讓交通恢復(fù)暢通；其二在交通建設(shè)方面，交通建設(shè)部門可以將電子信息工程技術(shù)所得信息、數(shù)據(jù)等集中，隨后展開對應(yīng)分析工作，主要目的是了解區(qū)域內(nèi)各時間段的交通需求，這樣能夠根據(jù)交通道路的最大車流容量判斷道路是否滿足各時間段交通需求，如果不滿足就說明道路需要擴建，且依照容量與需求的差值可以計算出準(zhǔn)確的擴建面積，這讓交通建設(shè)的精確性大幅提升，也解決了交通擁堵問題。

1.1.2 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

農(nóng)業(yè)可謂是我國最古老的產(chǎn)業(yè)之一，這讓我國成為了農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)的發(fā)展與國家經(jīng)濟息息相關(guān)。但隨著時代的發(fā)展，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植手段在效率、質(zhì)量方面都已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代國人需求，也很難讓我國在農(nóng)產(chǎn)品出口方面占據(jù)優(yōu)勢，因此我國農(nóng)業(yè)急需在種植效率、產(chǎn)品質(zhì)量方面實現(xiàn)突破。而電子信息工程技術(shù)予以了突破機會，借助該項技術(shù)可以對種植手段進行高度改進，引入各類先進的種植設(shè)備，再由電子信息工程技術(shù)對設(shè)備進行自動化、智能化控制，人工不再需要親身種植，只要對技術(shù)系統(tǒng)進行管理即可，這樣借助技術(shù)與設(shè)備優(yōu)異性能與全天候不停運的工作模式，能大幅提高農(nóng)業(yè)種植效率與產(chǎn)品質(zhì)量，甚至還能幫助我們分析農(nóng)業(yè)種植問題，改變農(nóng)業(yè)種植環(huán)境。

1.1.3 在教育領(lǐng)域的應(yīng)用

電子信息工程技術(shù)在教育領(lǐng)域中的表現(xiàn)同樣突出，其最具代表性的成果就是“線上教學(xué)”，即傳統(tǒng)教學(xué)模式依賴現(xiàn)實物理時空，因此物理時空會對教學(xué)工作開展造成限制，如果不滿足物理施工條件，則教學(xué)工作無法開展，或效果將大大折扣，但在物理時空條件下展開教學(xué)又存在效率、質(zhì)量方面的缺陷，說明教學(xué)工作要擺脫現(xiàn)實物理時空限制，這是教育領(lǐng)域發(fā)展的主要目標(biāo)之一。借助電子信息工程技術(shù)，我國現(xiàn)代教育領(lǐng)域成功實現(xiàn)了這一目標(biāo)，“線上教學(xué)”模式橫空出世，在短時間內(nèi)迅速普及，人們發(fā)現(xiàn)借助線上模式教學(xué)不再受現(xiàn)實物理時空限制，可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進行信息交互，還能使用多種功能來提高教學(xué)質(zhì)量，這在傳統(tǒng)教學(xué)模式中不可能實現(xiàn)，可以說電子信息工程技術(shù)的介入，讓教學(xué)工作的效率、質(zhì)量、便捷性、多樣性等都大幅提升，教師不僅能靈活的對學(xué)生進行教學(xué)，學(xué)生也能很好的進行自學(xué)。另外，電子信息工程技術(shù)構(gòu)成的“線上教學(xué)”模式還可以與傳統(tǒng)教學(xué)模式結(jié)合，借助前者彌補后者缺陷，能充分發(fā)揮后者作用，對教學(xué)質(zhì)量作出保障。

1.1.4 航海領(lǐng)域

以往我國航海領(lǐng)域一直存在信息傳輸不暢的問題，一旦船只外出距離較遠，船只就要面臨失聯(lián)的風(fēng)險，且管理部門也很難對船只航行情況進行監(jiān)管，這對我國航海領(lǐng)域的發(fā)展造成了諸多限制。而電子信息工程技術(shù)的出現(xiàn)推動了我國航海領(lǐng)域的發(fā)展，在技術(shù)作用下，無論船只外出多遠都不容易失聯(lián)，使得管理部門能夠時刻對船只航行情況進行監(jiān)管，以防安全事故發(fā)生，這使得我國航海范圍、速度、頻率都大幅提升。

1.2 基本應(yīng)用方案

在不同領(lǐng)域中電子信息工程技術(shù)都是圍繞三種基本方案來應(yīng)用的，方案分別為：

（1）傳感器方案，即該方案一般應(yīng)用于交通、農(nóng)業(yè)這種區(qū)域性比較強，且距離適中的領(lǐng)域中，通常是在區(qū)域內(nèi)根據(jù)需求安裝傳感器，借助傳感器去搜集對應(yīng)信息，再通過信號傳輸渠道將信息傳輸?shù)浇K端，終端在對信號進行轉(zhuǎn)碼（將電信號格式轉(zhuǎn)為數(shù)字格式，以便終端計算機讀?。┖蠹纯筛鶕?jù)信息了解實際情況，再對實際情況作出判斷，判斷環(huán)節(jié)可以由人工負責(zé)，但也可以借助智能技術(shù)等負責(zé)；

（2）互聯(lián)網(wǎng)方案，即該方案非常依賴現(xiàn)代普及的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，在該環(huán)節(jié)中不同用戶所持有的設(shè)備就相當(dāng)于一個用戶機終端，而各終端可以在環(huán)境中發(fā)送信息、接受信息，也能使用互聯(lián)網(wǎng)中不同系統(tǒng)的功能，同時方案中還存在管理員，其能夠?qū)λ邢到y(tǒng)用戶進行管理，保障用戶行為正常。目前互聯(lián)網(wǎng)方案普遍應(yīng)用于教育領(lǐng)域；

（3）衛(wèi)星方案，即該方案適用于信號傳輸環(huán)境較差，且通信距離比較遠的領(lǐng)域中，如航海領(lǐng)域，應(yīng)用中需要在監(jiān)管目標(biāo)上安裝信號收發(fā)器，收發(fā)器與我國衛(wèi)星連接，衛(wèi)星可以在不受干擾的情況下與信號收發(fā)器進行交互，做到獲取信息、發(fā)送信息，這樣衛(wèi)星在通信中就相當(dāng)于信號中轉(zhuǎn)站，能夠?qū)⑿盘柺瞻l(fā)器發(fā)出的信號轉(zhuǎn)發(fā)給終端，也能將終端發(fā)出的信號發(fā)送給信號收發(fā)器，這樣就保持了聯(lián)系[1]。

2 電子信息系統(tǒng)的安全防護方案

面對電子信息工程技術(shù)帶來的信息安全隱患，我們要采取針對性的手段來進行防護，因此下文將以航海領(lǐng)域的船只信息系統(tǒng)為例，介紹該系統(tǒng)面臨的信息安全隱患，再分析對應(yīng)的安全防護方案。

2.1 案例概況

某船只信息系統(tǒng)立足于衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中，由地面管理終端、衛(wèi)星管理系統(tǒng)、船只信號收發(fā)器三個部分組成。因為該船只管理中心行業(yè)性質(zhì)特殊，所以經(jīng)常會受到外部攻擊，目的就是竊取或篡改船只通信過程中的信息，若攻擊成功導(dǎo)致信息外泄等問題發(fā)生，將會給該船只管理中心造成巨大的打擊，因此該船只管理中心急需加強自身信息安全防護力度。在這種情況下，本文將以該船只管理中心的信息系統(tǒng)為例提出一種電子信息系統(tǒng)的安全防護方案。

2.2 信息安全隱患

目前，該船只管理中心對以往經(jīng)受的所有外部攻擊進行了統(tǒng)計分類，總體可以分為入侵、干擾兩類，即入侵類是指外部人員用非常規(guī)手段試圖入侵信息系統(tǒng)，會對系統(tǒng)現(xiàn)有的安全防護體系進行攻擊，如果攻擊成功就能入侵到系統(tǒng)內(nèi)部去竊取、篡改信息；干擾類是指外部人員針對系統(tǒng)與船只之間的通信渠道，采用電子干擾手段對渠道中任意環(huán)節(jié)進行攻擊，若干擾成功信息就無法傳遞給對應(yīng)對象，或傳遞后無法被讀取，相當(dāng)于失聯(lián)。

2.3 安全防護方案思路

因為該船只管理中心經(jīng)受的外部攻擊手段都非常高超、攻擊目標(biāo)多樣，所以任意安全防護手段都難以單獨進行防護，說明該管理中心需要一個復(fù)合型的多層次安全防護體系來保障信息安全，結(jié)合該需求，本文遵從分層安全防護策略提出了安全防護方案，方案思路為：設(shè)立一個安全防護系統(tǒng)終端，并在管理中心信息系統(tǒng)的各層次中部署不同的安全防護機制，且各機制層層疊加，預(yù)示著任何攻擊想要獲得成功，就必須破解所有安全防護機制，這使得攻擊難度大幅上升，且即使外部人員有能力破解所有安全防護機制，其也必須消耗大量的時間，最后安設(shè)攻擊巡檢機制，該機制可以在盡可能短的時間內(nèi)對系統(tǒng)進行檢測，確認系統(tǒng)是否正遭受攻擊，若發(fā)現(xiàn)攻擊跡象，就會鎖定攻擊行為展開分析，獲取攻擊源，如果攻擊源不停止攻擊就會暴露，這時管理中心可以直接進行追責(zé)。此外，出于防患于未然的考慮，為了避免系統(tǒng)賬號遺漏等（此類安全隱患在該船只管理中心中雖然還未發(fā)生，但不代表其不可能發(fā)生，因此也有防護的必要）隱患，本方案內(nèi)還設(shè)置了訪問控制機制，目的是認證用戶身份，若身份不符則拒絕訪問[2]。

2.4 方案詳情

結(jié)合安全防護方案思路，本文方案大體可以分為四個步驟，具體見圖1。

2.4.1 安全防護系統(tǒng)終端

該終端可以對多層安全防護機制、攻擊巡檢機制、訪問控制機制的運作情況進行監(jiān)督，并將情況反饋給用戶，用戶如果發(fā)現(xiàn)異?？梢越槿牍芾恚涌彀踩雷o效率，若用戶不介入案例，終端也會根據(jù)系統(tǒng)邏輯（邏輯在思路中已經(jīng)提出）進行合理控制，若控制受阻會向人工發(fā)送預(yù)警，促使人工前來處理。

2.4.2 多層安全防護機制

多層安全防護機制由多個防火墻組成，各防火墻依序分布在系統(tǒng)中的各個層次中，能夠?qū)θ魏涡畔鬏斶M行檢查，依照安全策略中的標(biāo)準(zhǔn)判斷信息傳輸是否合理，若不合理就會杜絕信息傳輸。值得注意的是，各防火墻的安全策略邏輯必須存在差異，如果安全策略一致就代表只有一道防火墻被攻破，其他防火墻在短時間內(nèi)也會被攻破，嚴(yán)重影響多層安全防護機制的效果，這是該機制應(yīng)用時需要注意的實現(xiàn)，本方案中多層安全防護機制內(nèi)總共包含7 道防火墻，分別安置在外網(wǎng)→內(nèi)網(wǎng)通信鏈路之間、內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)總線各環(huán)節(jié)中，完全覆蓋了整個通信流程。經(jīng)測試，在知道防火墻破解方法的情況下要攻破所有防火墻耗時需要3 小時，因此防護效果良好。

2.4.3 攻擊巡檢機制

本方案的攻擊巡檢機制由入侵檢測技術(shù)實現(xiàn)，該項技術(shù)具有主動性，能夠自主保護系統(tǒng)，且追蹤攻擊源。該項技術(shù)主要是從系統(tǒng)中收集攻擊信息，并對信息分析，隨后對系統(tǒng)內(nèi)所有信息、行為等進行檢測，任何有可能破壞系統(tǒng)資源完整性的信息或行為都會被控制，著手檢測行為是否符合安全策略要求，若不符合就判定該行為屬于攻擊行為，因此將繼續(xù)保持控制狀態(tài)，并追蹤攻擊源。本方案應(yīng)用中，首先對船只管理中心系統(tǒng)進行了入侵漏洞、干擾漏洞檢測，確認了攻擊巡檢機制的運作路線，隨后構(gòu)建了多個入侵檢測子系統(tǒng)對在系統(tǒng)內(nèi)進行巡檢，可以對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線、交換機等部位提供安全防護。其次對入侵檢測子系統(tǒng)的運作流程進行了設(shè)計：

（1）檢測規(guī)則生成，本方案的入侵檢測子系統(tǒng)初始檢測規(guī)則是從預(yù)處理開始的，即外部發(fā)送而來的數(shù)據(jù)信息并不會直接進入系統(tǒng)，而是會被子系統(tǒng)控制，隨后進行預(yù)處理，預(yù)處理過程將根據(jù)數(shù)據(jù)信息情況模擬其進入系統(tǒng)后的運作邏輯，如果邏輯中存在任意符合入侵特征、干擾特征的文件，就會將該數(shù)據(jù)信息定義為攻擊或疑似攻擊行為，在保持控制的狀態(tài)下向用戶發(fā)出預(yù)警，由用戶決定數(shù)據(jù)信息的去留；

（2）入侵檢測方法，本方案中主要采用了兩種入侵檢測方法，其一是誤用檢測，該檢測方案的準(zhǔn)確率更高，主要適用于預(yù)處理中，其二是異常檢測，該檢測方案能夠不斷學(xué)習(xí)新出現(xiàn)的外部攻擊特征，加強入侵檢測識別能力，方案中這兩種方法可交互使用。

2.4.4 訪問控制機制

本方案的訪問控制機制主要由四個板塊組成：

（1）用戶角色管理模塊，該模塊在系統(tǒng)接受到訪問請求之后，會在系統(tǒng)用戶信息儲存庫中搜索訪問請求中能代表用戶身份的信息項目，如果請求中相關(guān)信息項目的信息內(nèi)容在信息儲存庫中沒有，就說明該用戶不是本系統(tǒng)的已有用戶，訪問請求會被駁回；

（2）用戶行為監(jiān)控模塊，該模塊主要針對本系統(tǒng)已有用戶，會對所有登錄系統(tǒng)的用戶行為進行監(jiān)控，依照用戶以往行為特征判斷當(dāng)前用戶行為是否存在異常，若存在異常會對用戶后續(xù)行為進行限制，并延長監(jiān)控時間，除非管理員取消限制或監(jiān)控；

（3）決策授權(quán)模塊，該模塊為系統(tǒng)管理員操作模塊，主要就是讓管理員了解其他模塊的運作情況，并利用管理員權(quán)利對訪問控制機制進行控制；

（4）用戶身份識別模塊，該模塊主要會對獲取用戶的登錄IP，并將當(dāng)前IP 與以往常登錄IP 進行匹配，若不匹配會要求用戶輸入驗證碼，驗證碼將發(fā)送到用戶手機，在驗證碼輸入、審核通過之前，用戶無法對系統(tǒng)進行任何操作，也無法查看任何信息。

3 結(jié)語

綜上，本文對電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用與安全防護進行了分析。通過分析了解到，電子信息工程技術(shù)的應(yīng)用面非常廣泛，是一項通用性技術(shù)，文中介紹了該項技術(shù)在不同領(lǐng)域中的三種基本應(yīng)用方案，結(jié)合實際情況進行選擇即可。同時為了保障技術(shù)應(yīng)用下的信息安全，文中結(jié)合案例提出了一種安全防護方案，該方案被攻破難度小、概率低，且即使能夠被攻破也需要大量時間，在這一條件下借助攻擊巡檢機制能夠讓外部攻擊知難而退，結(jié)合訪問控制機制可以有效保障系統(tǒng)信息安全。