基于編碼技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

摘要：針對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的脆弱性，本文提出了一種基于編碼技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，以保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安全。在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)時(shí)，本文從安全體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、安全體系的層次劃分、異常流量的檢測(cè)以及代碼植入等四方面進(jìn)行研究，旨在構(gòu)建一個(gè)全面的安全防護(hù)框架。經(jīng)過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，本網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)不僅能夠有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配與分析，而且能夠充分地保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全。說(shuō)明提出的安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理且有效的，可以應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中存在的各種安全威脅。

關(guān)鍵詞：編碼技術(shù)；計(jì)算機(jī)安全；網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；編碼方法；代碼植入

無(wú)論是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)還是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，選擇合適的路由路徑至關(guān)重要。合理的路由選擇不僅可以減少帶寬資源的消耗，還能確保網(wǎng)絡(luò)性能的穩(wěn)定。目前，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用極大地提升了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的便利性，實(shí)現(xiàn)了全天候的數(shù)據(jù)信息傳輸和共享。但這種網(wǎng)絡(luò)極易受到惡意攻擊和病毒侵害，威脅到網(wǎng)絡(luò)安全。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，編碼技術(shù)被提上日程。通過(guò)邏輯層面上的應(yīng)用，它利用鏈路帶寬在發(fā)送端和接收端之間建立同步，實(shí)現(xiàn)對(duì)位錯(cuò)誤的檢測(cè)與糾正，并最小化傳輸能量。常見(jiàn)的編碼技術(shù)包括數(shù)值編碼、圖像編碼以及語(yǔ)言文字編碼等，而二進(jìn)制編碼是提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全性的基礎(chǔ)手段。[1]。

一、常見(jiàn)編碼技術(shù)及方式

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)中存在問(wèn)題時(shí)，研究人員研發(fā)出多種類型編碼方法，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的編碼。如常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)編碼方法有8種：ASCII碼、281Q電平碼、冗余碼（Redundantcode）、Unicode、UTF-8以及非ASCII碼、擾頻（Scramb-ling）和各種數(shù)據(jù)壓縮編碼等方式[2]。針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，只有通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率的加強(qiáng)，才能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸。雙極性編碼方式的應(yīng)用，使目標(biāo)編碼可以有效提高長(zhǎng)遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸?shù)陌踩?。此外，?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)想要實(shí)現(xiàn)近距離的信號(hào)傳輸時(shí)，不僅需要降低網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率，還需要對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備所消耗的網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率以及費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比，選擇最優(yōu)的方案，然后通過(guò)曼徹斯特編碼技術(shù)完成網(wǎng)絡(luò)的近距離傳輸編碼設(shè)計(jì)，且該編碼方法擁有自動(dòng)同步功能。

二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)理研究

（一）緩沖區(qū)的溢出分析

從編碼的安全角度方面來(lái)看，具有標(biāo)記的是最重要的，也就是指緩沖區(qū)溢出（Buffer Overflow），且該區(qū)是程序漏洞的重要源頭。因此在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題處理時(shí)，找到能夠解決緩沖區(qū)溢出問(wèn)題的源頭，就能夠有效降低計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中不安全事件發(fā)生的次數(shù)。溢出作為導(dǎo)致黑客、病毒在網(wǎng)絡(luò)中橫行的根本，該些攻擊手段會(huì)借助緩沖區(qū)溢出位置，進(jìn)行程序運(yùn)行，從中獲得優(yōu)先級(jí)，再借助后門訪問(wèn)點(diǎn)，完成對(duì)其他計(jì)算機(jī)的攻擊和感染。為了防范緩沖區(qū)溢出，可以采用多種措施，例如使用C++流對(duì)象、fgets（）函數(shù)等，它們?cè)试S指定輸入緩沖區(qū)的長(zhǎng)度，從而有效防止內(nèi)存溢出。此外，編寫安全的代碼，確保對(duì)所有用戶輸入進(jìn)行檢查也是非常重要的一環(huán)。總而言之，緩沖區(qū)溢出是一個(gè)嚴(yán)重且普遍存在的安全隱患。通過(guò)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施和編寫更為安全的代碼，可以顯著提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性。

（二）節(jié)點(diǎn)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，惡意節(jié)點(diǎn)的存在為設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的連接提供了支持。因此，針對(duì)該問(wèn)題，只有利用多重路徑路由協(xié)議技術(shù)，通過(guò)對(duì)路由路徑的改變，以此來(lái)降低惡意節(jié)點(diǎn)連接網(wǎng)絡(luò)的次數(shù)，并對(duì)其產(chǎn)生的攻擊進(jìn)行防御。鄰近節(jié)點(diǎn)的使用幫助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了本體節(jié)點(diǎn)的認(rèn)證，以及聲望值、信任度的計(jì)算。為了能夠有效避免惡意節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全造成嚴(yán)重的影響，計(jì)算機(jī)在傳遞信息時(shí)，需要對(duì)信息進(jìn)行封包處理。此外，還需要在完成的封包上添加對(duì)應(yīng)的數(shù)字印章，比如節(jié)點(diǎn)身份或信息身份等數(shù)字印章，然后再進(jìn)行信息傳遞。接收方在接收到傳遞的封包之后，只有通過(guò)數(shù)字印章的驗(yàn)證之后，才能夠打開(kāi)封包中的信息，確保信息的安全性和完整性[3]。

（三）代碼植入

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，未經(jīng)驗(yàn)證的變量使用可能導(dǎo)致程序函數(shù)行為異常，并在嚴(yán)重情況下影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。例如，SQL注入攻擊是一種常見(jiàn)的安全威脅，攻擊者通過(guò)插入或修改SQL查詢語(yǔ)句，利用應(yīng)用程序的漏洞來(lái)獲取未授權(quán)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)權(quán)限。這種攻擊通常涉及修改WHERE子句，導(dǎo)致返回錯(cuò)誤的結(jié)果，并危害數(shù)據(jù)庫(kù)的安全運(yùn)行。防止緩沖區(qū)溢出是確保系統(tǒng)安全的關(guān)鍵策略之一。為了抵御此類攻擊，必須對(duì)用戶輸入進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)證，包括檢查輸入的長(zhǎng)度、內(nèi)容，以及它們是否可用于網(wǎng)頁(yè)構(gòu)建。簡(jiǎn)而言之，通過(guò)在用戶輸入流程中嵌入JavaScript代碼，可以在瀏覽器頁(yè)面上顯示腳本，而代碼注入正是為了實(shí)現(xiàn)這一目的。因此，開(kāi)發(fā)者需要采取適當(dāng)?shù)姆烙胧?，如預(yù)編譯SQL語(yǔ)句、使用參數(shù)化查詢、實(shí)施輸入驗(yàn)證和過(guò)濾、設(shè)置最小權(quán)限原則等，以確保網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的安全性。

三、基于編碼技術(shù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

借助編碼技術(shù)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)，不僅確保了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，還避免了信息被泄露的可能性。并且，還能夠充分保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的保密以及互聯(lián)互通。

（一）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

結(jié)合編碼技術(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要由安全對(duì)象和安全機(jī)制等兩個(gè)部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，從安全對(duì)象方面設(shè)計(jì)來(lái)看，主要包含了信息、設(shè)備、系統(tǒng)、挽留以及信息介質(zhì)等方面的安全。從安全機(jī)制方面設(shè)計(jì)來(lái)看，主要包括計(jì)算機(jī)病毒的防御治理技術(shù)。具體安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1所示。

（二）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全體系層次架構(gòu)模型設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全體系層次架構(gòu)模型共有7層組成，具體見(jiàn)圖2所示。其中，網(wǎng)絡(luò)安全全面貫穿了整個(gè)模型。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用平臺(tái)的設(shè)計(jì)為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、Web服務(wù)器等應(yīng)用軟件服務(wù)提供了相應(yīng)的支持。但是，受到平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的影響，只有通過(guò)采用諸如編碼技術(shù)的先進(jìn)方法，才能確保應(yīng)用平臺(tái)的安全。從物理層信息安全的角度來(lái)看，該層的設(shè)計(jì)主要目的是防止物理路徑遭受攻擊、竊聽(tīng)或損壞。操作系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)不僅充分保護(hù)了客戶信息的安全，還確保了用戶對(duì)操作系統(tǒng)的訪問(wèn)控制安全，并具有審計(jì)功能。而網(wǎng)絡(luò)層安全設(shè)計(jì)，從而保障了網(wǎng)絡(luò)路由無(wú)法被攔截與監(jiān)聽(tīng)的作用[4]。

（三）網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)響應(yīng)模塊設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)的響應(yīng)主要指系統(tǒng)在正常運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中檢測(cè)到非法入侵、木馬、病毒等行為時(shí)，給出的及時(shí)反應(yīng)。系統(tǒng)的響應(yīng)方式包含了主動(dòng)響應(yīng)方式和被動(dòng)響應(yīng)兩種。主動(dòng)響應(yīng)是指系統(tǒng)在檢測(cè)到外部非法攻擊時(shí)，主動(dòng)進(jìn)行阻斷、隔離和處理。而被動(dòng)響應(yīng)則指系統(tǒng)在遭受非法攻擊時(shí)，通過(guò)反擊攻擊者、記錄非法行為，并將日志提供給系統(tǒng)管理員或用戶，隨后由管理員采取措施處理非法入侵。盡管主動(dòng)響應(yīng)與被動(dòng)響應(yīng)在實(shí)時(shí)性上有差異，被動(dòng)響應(yīng)由于其較高的安全性，更利于數(shù)據(jù)維護(hù)。本文提出的基于編碼技術(shù)的設(shè)計(jì)方案，融合了主動(dòng)和被動(dòng)響應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到攻擊時(shí)，會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)設(shè)的防御策略進(jìn)行主動(dòng)響應(yīng)和處理。最終，系統(tǒng)采用異常檢測(cè)算法全面監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，判斷是否存在攻擊行為，并在發(fā)現(xiàn)攻擊時(shí)立即進(jìn)行處理。具體設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3所示。

（四）網(wǎng)絡(luò)異常流量行為檢測(cè)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方法中，網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控的方式是相對(duì)初級(jí)的一種。然而在能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)通信的系統(tǒng)以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控方式能夠起到非常好的效果。例如，在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)對(duì)UDP會(huì)話的監(jiān)視時(shí)，無(wú)論是實(shí)時(shí)通信還是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，這兩種傳輸方式都利用UDP連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳輸。因此，該傳輸模型行為可以準(zhǔn)確識(shí)別分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中哪臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備正在進(jìn)行信息傳輸。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)中的網(wǎng)絡(luò)流量行為進(jìn)行監(jiān)控和記錄，就能夠準(zhǔn)確判斷點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸和實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)用戶。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸網(wǎng)絡(luò)中，為了確保用戶通信質(zhì)量，需要通過(guò)不斷發(fā)送封包來(lái)確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化情況。這種行為會(huì)形成獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)流量模式，可用于識(shí)別和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)異常行為。舉例來(lái)說(shuō)，如果某個(gè)IP地址的流量異常增大，或者某個(gè)端口的流量異常增多，可能意味著存在異常行為，比如攻擊、病毒傳播、垃圾郵件發(fā)送等。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控和分析，用戶能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)異常行為。此外，借助UDP協(xié)議傳輸實(shí)現(xiàn)對(duì)Supernode數(shù)據(jù)包的查詢，并利用該協(xié)議的低成本優(yōu)勢(shì)發(fā)送控制數(shù)據(jù)包，以維持Supernode數(shù)量，從而保障網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量[5]。

（五）身份認(rèn)證

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)型局域網(wǎng)安全結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般是由單個(gè)或者是多個(gè)檢測(cè)設(shè)備、主控臺(tái)等部分構(gòu)成。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)封包進(jìn)行分析，并將分析結(jié)果與已知攻擊特征進(jìn)行對(duì)比，一旦滿足相應(yīng)攻擊特征后，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)防御功能。此外，在計(jì)算機(jī)中應(yīng)用身份認(rèn)證系統(tǒng)能夠確保計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全。利用面部識(shí)別技術(shù)、虹膜識(shí)別技術(shù)以及指紋識(shí)別技術(shù)等建立身份認(rèn)證系統(tǒng)。選擇利用用戶名、密碼、指紋等方式對(duì)用戶的身份進(jìn)行驗(yàn)證，這種認(rèn)證方式最常見(jiàn)。此外，還可以選擇利用短信驗(yàn)證或動(dòng)態(tài)口令驗(yàn)證的方式進(jìn)行身份認(rèn)證，以提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和身份認(rèn)證系統(tǒng)的安全性，降低系統(tǒng)被攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。在應(yīng)用計(jì)算機(jī)時(shí)，只有用戶提供的信息與認(rèn)證系統(tǒng)中存儲(chǔ)的信息完全吻合，才能夠完成用戶身份認(rèn)證，并進(jìn)入到系統(tǒng)中，進(jìn)一步提升計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性。

四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全處理

由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的IP地址范圍能夠得到確定，且擁有明確的閉合邊界。其IP地址包含了FTP、DNS以及WWW等。進(jìn)入主干網(wǎng)的局域網(wǎng)具有自己的IP地址，因此可以配置訪問(wèn)控制列表在路由器上，禁止它們經(jīng)過(guò)路由器訪問(wèn)外部網(wǎng)。允許局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)訪問(wèn)指定的外部網(wǎng)絡(luò)地址，如本部門的網(wǎng)站或必要的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。這樣，外部網(wǎng)絡(luò)無(wú)法直接訪問(wèn)該局域網(wǎng)，從而提高安全性。企業(yè)的局域網(wǎng)出口位置可以結(jié)合網(wǎng)絡(luò)防火墻的安全需求和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)濾防火墻配置，以達(dá)到隔離內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)、主要服務(wù)器的目的，從而有效避免外部對(duì)內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器和內(nèi)部局域網(wǎng)的攻擊。此外，過(guò)濾防火墻設(shè)計(jì)還能夠動(dòng)態(tài)有效過(guò)濾進(jìn)出代理服務(wù)器的數(shù)據(jù)分組，當(dāng)監(jiān)測(cè)到異常行為時(shí)，系統(tǒng)可以及時(shí)處理并報(bào)警。為了更好地確保計(jì)算機(jī)主機(jī)局域網(wǎng)的安全性，應(yīng)在計(jì)算機(jī)主機(jī)上安裝Agent，并實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)部程序運(yùn)行情況的全面監(jiān)控與記錄，與攻擊特征數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比分析，判斷計(jì)算機(jī)主機(jī)是否遭受不法攻擊行為。

五、測(cè)試及結(jié)果

基于編碼技術(shù)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)，其需求標(biāo)志了安全代碼的產(chǎn)生，那么測(cè)試則代表了標(biāo)志的另一個(gè)邊界。因此針對(duì)安全結(jié)構(gòu)的測(cè)試階段（Testing Phase）則是用戶對(duì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤之間判斷軟件是否可以正常運(yùn)行的最終手段。為了能夠有效避免用戶在應(yīng)用過(guò)程中遭受計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的攻擊，需要進(jìn)一步加強(qiáng)每個(gè)階段的測(cè)試，如模塊測(cè)試和子系統(tǒng)測(cè)試等。只有這樣才能夠進(jìn)一步保障應(yīng)用程序的完整性和安全性。最后，當(dāng)代碼完成移交后，糾正錯(cuò)誤的成本相對(duì)較高?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況選擇對(duì)應(yīng)的方法來(lái)降低糾正錯(cuò)誤的成本，并且還能夠有效保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全細(xì)節(jié)得到充分的測(cè)試[5]。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全變得越來(lái)越重要。基于編碼技術(shù)提出的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，能夠進(jìn)一步加強(qiáng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性和鏈路寬帶的應(yīng)用效果，保障最小錯(cuò)誤檢測(cè)敏感度和精準(zhǔn)度，使發(fā)送端能夠及時(shí)糾正錯(cuò)誤，確保接收端與發(fā)送端的同步進(jìn)行。同時(shí)，還提高了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力。基于編碼技術(shù)的應(yīng)用使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全結(jié)構(gòu)具備多重功能，提高了其安全性能和系數(shù)。

作者單位：王志幫 中核四〇四有限公司

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