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卿 斯 漢 中國科學院軟體研究所 2003 年 11 月

网络安全纵横谈. 卿 斯 漢 中國科學院軟體研究所 2003 年 11 月. 大綱. 引言 資訊安全民間研究概況 密碼學及相關研究 安全作業系統研究 資訊系統安全研究 小結. 黑客攻擊. 陷門、隱蔽通道. 特洛伊木馬. 電腦病毒. 網路. 資訊丟失、篡改、銷毀. 拒絕服務攻擊. 蠕蟲程式. 內部、外部洩密. 電腦網路安全面臨威脅. 電腦網路安全面臨威脅. 如果 20 分鐘產生一種新病毒，通過因特 網傳播（ 30 萬公里 / 秒）。聯網電腦 每 20 分鐘感染一次，每天開機聯網 2 小 時。 結論

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卿 斯 漢 中國科學院軟體研究所 2003 年 11 月

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  1. 网络安全纵横谈 卿 斯 漢 中國科學院軟體研究所 2003年11月

  2. 大綱 • 引言 • 資訊安全民間研究概況 • 密碼學及相關研究 • 安全作業系統研究 • 資訊系統安全研究 • 小結

  3. 黑客攻擊 陷門、隱蔽通道 特洛伊木馬 電腦病毒 網路 資訊丟失、篡改、銷毀 拒絕服務攻擊 蠕蟲程式 內部、外部洩密 電腦網路安全面臨威脅

  4. 電腦網路安全面臨威脅 • 如果20分鐘產生一種新病毒，通過因特 網傳播（30萬公里/秒）。聯網電腦 每20分鐘感染一次，每天開機聯網2小 時。 • 結論 • 一年以內一台聯網的電腦可能會被最新 病毒感染2190次。

  5. 共性網路安全問題 • 網路安全的基本問題－共性網路安全問題。 • 網路安全目標：建成可信、可靠、可控、可用的網路工作環境。 • 網路安全基本需求：機密性；完整性；不可抵賴性；抗攻擊性。

  6. 共性網路安全問題 • 網路安全防衛的基本要素：安全模型；安全策略；安全機制；安全產品；安全平臺；安全協議；安全通信 • 密碼是核心；安全協議是橋樑；安全體系結構是基礎；安全作業系統是關鍵；監控管理是保障；系統攻擊評測是考驗

  7. 三類基本安全模型 • 網路安全基本需求：機密性；完整性；可用性。 • 機密性模型－ 認識深刻，技術成熟 • 完整性模型－正在發展，技術相對不成熟 • 拒絕服務型模型－無成型的安全模型

  8. 安全作業系統是基礎 • 安全模型通過安全作業系統實現 • 安全作業系統為其他安全產品構成堅固的底座 • Linux為安全作業系統的研製和發展提供了機遇

  9. 民間社團 • 中國密碼學會 • 中國電腦學會電腦安全專委會 • 中國電腦學會資訊保密專委會 • 中國資訊協會資訊安全專委會 • 中國電子學會 • 中國通信學會 • …………

  10. 相關技術組織 • 全國資訊安全標準化技術委員會 • 公安部電腦資訊系統安全產品質量監督檢驗中心 • 國家資訊安全產品測評認證中心 • 網上銀行發展與監管專家組 • 金卡工程專家組，金財工程專家組…… • 國家電腦病毒應急處理中心 • …………

  11. 標準、法律、法規 • 【電子簽名法】的立法準備已經啟動。 • 隱私權保護、資訊公開等法律法規，也在醞釀之中。 • 強制性國標 GB17859—1999《電腦資訊系統安全保護等級劃分準則》 • 推薦性國標 GB/T 18336-2001《資訊技術 安全技術 資訊技術安全性評估準則》，等同採用CC • …………

  12. 著作 • 【密碼學與電腦網路安全】，卿斯漢著，清華大學出版社，2001年。 • 【作業系統安全導論】，卿斯漢，劉文清，劉海峰著，科學出版社，2003年。 • 【資訊系統的安全】，卿斯漢，馮登國編著，科學出版社，2003年。 • 【網路攻防的技術原理與實戰】，卿斯漢，蔣建春編著，科學出版社，即將出版。 • 【安全模型與隱蔽通道分析】，卿斯漢等著，國防工業出版社，2004年出版。 • 【安全協議】，卿斯漢著，清華大學出版社，2004年

  13. 主編論文集 • Springer LNCS1334 • Springer LNCS2229 • Springer LNCS2513 • Springer LNCS2836 • IFIP/Sec2000 Proceedings, Kluwer

  14. 國際資訊與通信安全會議 ICICS ICICS’97, 北京, Springer LNCS1334 ICICS’99, 悉尼, Springer LNCS1726 ICICS’2001, 西安, Springer LNCS2229 ICICS’2002, 新加坡, Springer LNCS2513 ICICS’2003, 呼和浩特, Springer LNCS2836 ICICS’2004, 西班牙, Springer LNCS

  15. 網路安全的核心－密碼 • 密碼 - 分組密碼, 流密碼, 公開鑰密碼 • 我們分析美國NIST提出的15個AES候選演算法。由此可以看出二十一世紀分組密碼的發展趨勢。

  16. AES 的目標 • 適用於二十一世紀，用於保護敏感的政府資訊 • 演算法用於美國政府。其他人自願採用。 • AES的總目標－－ 二十一世紀的密碼演算法

  17. AES的基本要求 • 對稱分組密碼 • 分組長度128比特 • 支持128, 192,和256比特密鑰長度 • 提供C和Java編程的根源程式 • 速度與安全性優於三重DES

  18. AES 第 2 輪入圍演算法 • MARS by IBM • RC6 by RSA • RIJNDAEL by Daemen & Rijmen • SERPENT by Anderson, Biham & Knudsen • TWOFISH by Schneier, Kelsey, Whiting, Wagner, Hall & Ferguson

  19. Rijndael 最後脫穎而出 Rijndael 是比利時的Joan Daemen 和 Vincent Rijmen設計的一個候選演算法。該演算法的原形是Square演算法，它的設計策略是寬軌跡策略(Wide Trail Strategy)

  20. 我們的估計是正確的 • References • Wenling Wu, Sihan Qing, etc. Brief Commentary on the 15 AES Candidate Algorithms Issued by NIST of USA, Journal of Software, 1999,10(3) : 225-230

  21. 我們的估計是正確的 • Wenling Wu, Sihan Qing, etc. Cryptanalysis of Some AES Candidate Algorithms, Proceedings of Second International Conference on Information and Communications Security (ICICS’99), in LNCS 1726, Springer-Verlag, 1999.

  22. NESSIE －－ 歐洲密碼大計畫 • 17個演算法來自7個國家，其中美國、瑞士和法國各2個，巴西和俄羅斯各1個，比利時4個（均和COSIC研究小組有關），日本提交5個演算法，是提交最多的國家

  23. 安 全 協 議 • 認證協定 • 非否認協定 • 電子商務協定 • 實用協議 －SSL －IPSEC

  24. 安全協議的分析方法 • BAN類邏輯分析方法 • Kailar邏輯分析方法 • Strand Space 分析方法 • CSP分析方法 • Model Checker 分析方法 • 其他分析方法

  25. 安全作業系統的基本元素 安全模型 安全策略 安全機制 安全內核 安全體系結構 安全評測 安全應用

  26. 安全模型分類 • 狀態機模型（State machine model） • 資訊流模型（Information Flow model） • 非干擾模型（Noninterference model） • 不可推斷模型（Nondeducibility model） • 完整性模型（Integrity model） • ...........

  27. 安勝安全作業系統 達到國家標準GB17859—1999《電腦資訊系統安全保護等級劃分準則》第三級《安全標記保護級》，並參考TCSEC的B1級安全功能需求和《電腦資訊系統安全管理條例》的要求設計 基於Linux，自主版權安全內核

  28. 安勝安全作業系統 2000年11月18日，公安部電腦資訊系統安全產品質量監督檢驗中心發佈公告：“國內首家安全作業系統通過檢測”。公告說，安勝安全作業系統V1.0，已於2000年11月17日，首家通過根據國家標準《電腦資訊系統安全保護等級劃分準則》（GB17859-1999）的檢測。實現了國標第三級的全部安全功能要求，並具有第四級的部分安全功能。 2001年2月20日，國內首家通過國家資訊安全測評認證中心的檢測和認證。

  29. 安全作業系統品牌 • IDC認定，安勝安全作業系統是中國兩大安全作業系統品牌之一。

  30. 《結構化保護級》安全作業系統 在美國，從橘皮書的B1到B2的升級，被認為是安全作業系統設計開發中，單級增強最為困難的一個階段。 第四級安全作業系統設計，可以從一個方面反映一個國家安全作業系統的開發水平。

  31. 《結構化保護級》安全作業系統 僅靠“打補丁”加固式的安全性增強，很難達到第四級《結構化保護級》的要求。 應當系統研究高安全級別安全作業系統設計的理論、方法以及技術難點。 重點是：安全模型的設計、證明與形式化驗證；安全體系結構；半形式化設計的理論和技術；隱蔽通道系統分析與處理；高級別安全作業系統評測等。

  32. 《結構化保護級》安全作業系統 國標第四級和第三級之間的一個明顯區別在於，需要建立形式化的安全模型。 安全模型是對其安全策略所表達的安全需求的簡單、抽象和無歧義的描述。 目的在於明確地表達系統的安全需求，為設計開發安全作業系統提供方針，並保證當設計和安全模型一致時，實現的系統是安全的。

  33. 《結構化保護級》安全作業系統 高安全等級作業系統的設計趨勢是：安全體系支持多安全策略。 真實的安全環境有兩個特徵，其一，安全威脅的多樣性，它們可能威脅資訊的機密性、完整性、可用性等，因此要求系統要支援安全策略的多樣性，滿足多種安全目標。其二，安全環境的變化性，一種是週期性變化；一種是環境的突然變化。

  34. 《結構化保護級》安全作業系統 從接近真實環境的程度來看，系統對安全策略的支援研究可以分為四個階段： 支持單一安全策略→支持多安全策略→支援動態安全策略→適應環境變化 1993年，DoD在TAFIM (Technical Architecture for Information Management)計畫中推出新的安全體系結構DGSA，強調對多種安全策略的支援，為安全作業系統的研究提出了新的挑戰。

  35. 《結構化保護級》安全作業系統 在支援多策略的安全體系結構中，一些本質的問題還沒有得到解決。 （1）合成策略的安全性問題。例如，一般的安全性（如：Goguen及Meseguer的互不干涉性）往往不是一個可合成的性質。因此，兩個安全策略合成後的安全性需要證明。 （2）現有的多策略的安全體系對動態授權的支援還不是很清楚。

  36. 多安全策略支持框架 • 存取控制廣義框架（GFAC）－提供表達和支援多安全策略（構件）的框架 • FAM框架－基於策略描述語言的多安全策略支援框架 • 配置RBAC模型支援多策略 • FLASK框架－側重動態安全策略支援

  37. 《結構化保護級》安全作業系統 GB17859第四級及以上的系統，提出了分析與處理隱蔽通道（Covert Channel）的硬性要求。 美國TCSEC、歐洲ISO/IEC 15408也把隱蔽通道作為評估高等級安全資訊系統的關鍵指標。 國際標準CC和我國GB/T18336也在安全保證部分對隱蔽通道分析做了明確規定

  38. 《結構化保護級》安全作業系統 其他相關問題： 存取控制和密碼服務的有機結合 將系統中安全相關的功能與安全無關的功 能分離，以利於驗證和說明 強制存取控制與網路安全有機融合 機密性與完整性的融合 可信通路問題

  39. 以安全作業系統為核心的安全應用 防火牆 安全閘道 入侵檢測 安全網管系統 安全WEB 安全評測

  40. 網路安全的第一道屏障－防火牆 IP 包過濾 代理伺服器

  41. 受保護網 外部網 堡壘主機 堡壘主機（雙穴主機閘道） 堡壘主機中有兩塊網卡

  42. 遮罩路由器 受保護網 外部網 堡壘主機 被遮罩主機閘道

  43. 遮罩路由器 遮罩路由器 受保護網 被遮罩子網 堡壘主機 被遮罩子網 外部網

  44. 防火牆的綜合評價 主要優點是： 提供一個集中的安全檢查點，並具有審計功能 主要缺點是： (1)有可能繞過防火牆 (2)對於內部用戶無能為力。亦即只防外不防內

  45. 高保障防火牆 高保障防火牆 滿足以下條件： (1)無法繞過防火牆 (2)防火牆具有防止內部敏感資訊洩漏的機制（既防外又防內） (3)具有傳統防火牆的全部功能 (4)支援主流平臺 ??

  46. 安勝高保障防火牆 支援B級安全作業系統，包括DG公司B2級作業系統、HP公司B1級作業系統、安勝安全作業系統等 底座堅固，且防火牆與作業系統無縫連接，因而難以繞過防火牆 支援主流平臺 應用國產密碼演算法

  47. 安勝高保障防火牆 實現了類似B級作業系統的機制，如標記, MAC, 強實體認證等。入關具有入關證，出關具有出關證。建立了防止內部敏感資訊洩漏的機制，達到既防外又防內的目標 實現了傳統防火牆的全部功能: 包過濾, 代理, NAT, VPN，日誌，審計，強身份認證等

  48. 國家級推廣專案 • 【安勝】防火牆被列為科技部【九五】國家級科技成果重點推廣項目。編號：99030226A • 【安勝】防火牆在全國31個省均有應用。

  49. 其他安全措施 入侵檢測系統 不良資訊防範系統 安全WEB伺服器 網路安全管理系統 網際網路安全監視器 網路化病毒防護系統

  50. 資訊安全保障 PDRR原則 Protect － 保護 Detect － 檢測 React － 反應 Recovery － 恢復

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