校园网网络安全论文

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1网络安全的基本概念

1．1网络安全的定义

国际标准化组织（ISO）将网络安全［2］定义为：为数据处理系统建立相应的安全保护措施，保护运行在网络系统中的硬件、软件以及系统中的数据不被黑客更改、破坏或者泄露，从而保证了网络服务不中断，使得系统可靠安全地运行．上述网络安全的定义包含两方面内容：物理安全和逻辑安全．其中物理安全是指在构建网络系统的时候，保证物理线路能够防雷、放火、防水、防盗等，能够保证物理线路连续的进行数据传输．而逻辑安全通常指的是传输在网络上数据的信息安全，即对网络上传输信息的保密性、可用性和完整性的保护．另一方面，网络安全性的涵义也可以理解成是信息安全的一种引申，即网络安全是对网络信息的保密性、可用性和完整性提供相应的保护．概括的说，可以将网络安全定义为：为保证目前网络中运行的系统、信息数据、信道传输数据和信息内容的安全而采取相应的措施，从而保证网络中信息传输、交换以及处理的保密性、可用性、可控性、可审查性、完整性．

1．2网络安全基本特征

网络安全应具有保密性、可用性、可控性、可审查性、完整性等五个方面的特征．保密性：信息未经授权不泄露给任何用户，而且信息的特性也具有保密性，其它非授权用户、实体或过程无法利用其特征．可用性：用户经过授权后可按需使用，即授权用户当需要该信息时能否正常存取．网络环境下常见的可用性的攻击包括拒绝服务攻击、破坏网络或系统的正常运行等．可控性：对网络中传播的信息及其内容具有控制能力．可审查性：当网络中出现安全问题时可提供相应的依据与手段，便于追踪攻击源．完整性：用户未经授权不能随意改变数据的特性，即信息在保存或者传输的过程中拥有不被修改、破坏或丢失的特性，保证了信息的完整性．

2校园网建设概述及其安全威胁

随着互联网的快速普及，校园网建设已经成为学校的基础建设之一，教育信息化、数字化已经成为教育发展的主方向，校园网已成为学校日常教学、办公、科研、管理、生活主要的工具和手段之一，并发挥着越来越重要的作用［3］．另一方面，随着国家科教兴国战略的实施，政府加强了对学校的投资，由此也加强了学校对校园网的建设．中国教育和科研计算机网（CER－NET）的成立，标志着教育网的形成．CERNET主干网络传输速率已达到2．5Gpbs，总容量达40Gpbs，它吸引超过1000所高校的鼎力加盟，覆盖全国超过200个城市．目前，大部分学校都已建成校园网，实现了校园网的整体覆盖，包括办公楼、教学楼、宿舍楼等．校园网同时与Internet对接，实现了校园办公教学的信息化、自动化．如图1所示，为一个简单的校园网组网模型．随着CERNET的建设不断提高，校园网已经成为互联网的重要组成部分之一，是学校信息化、数字化建设的基础设施，同时担任着科研与教学的重要任务．然而，目前国内大多数学校都缺乏对校园网建设的综合规划、缺乏相应的网络管理措施、以及对校园网络的认识不足，这些都极大阻碍了校园网的发展．因此合理地对校园网络升级，是目前学校校园网工程的首要目标之一［4］．同时，校园网作为学校数字化、信息化的基础设施，安全问题不容忽视．在互联网开放程度很高的今天，校园网往往最容易成为黑客攻击的目标．威胁校园网安全的因素有很多，但主要的安全威胁有以下几类．

2．1TCP／IP协议漏洞造成的威胁

现在互联网上使用最多的协议就是TCP／IP协议了，这几乎是所有校园网采用的网络传输协议．TCP／IP协议在设计之初，就没有考虑安全问题，它只考虑如何把信息互相传输，因此存在很大的安全威胁．虽然国际标准化组织提出的OSI七层协议能够很好的保证网络安全，但是由于TCP／IP协议的开放性和通用性几乎占用了整个市场，使得OSI七层协议无法推广．所以，目前网络黑客针对TCP／IP漏洞攻击有很多，例如：数据窃听、源地址欺骗、ARP欺骗等等．

（1）数据窃听（PacketSniff）．TCP／IP协议从设计之初，就采取的是数据包明码传输，这种传输模式使得数据包很容易被窃听、修改和伪造．黑客可以利用一系列工具获取网络中正在传输的数据包，窃取用户有利用价值的信息，如用户账户和密码等信息．同时，黑客也能修改和伪造数据包，让用户误入钓鱼网站或者窃取网上银行信息，给用户造成直接经济损失．特别是在校园网中，数据包流通比较集中，一旦获取了校园网服务器或管理员账号信息，将会给校园网络造成重大损失．

（2）源地址欺骗（SourceAddressSpoofing）．在网络安全中，一个比较重要的安全问题就是源地址欺骗．这里的源地址，能够是IP地址，也能是MAC地址．但是MAC地址随着路由转发，信息会发生变化，而且在实际的网络系统中，也有一定的限制，改造欺骗难度比较大，所以一般的源地址欺骗是指IP地址伪造欺骗．攻击者通常伪造被攻击的主机IP地址，骗取防火墙信任，从而对校园网内部发起攻击．

（3）源路由选择欺骗（SourceRoutingSpoo－fing）．在一个完整的IP数据包中，通常只包含源地址和目的地址，即路由器可以知道数据包从哪个主机发送出来，将要到达哪个主机．源路由是指数据包将会列出所要经过的路由，路由器将会根据这些指定的路由将数据包送达相应的主机，然后根据其反向路由进行应答，从而实现主机之间的通信．而源路由选择欺骗，则是攻击者通过伪造主机源路由，让数据包经过该主机必经路由，使受攻击主机出现错误判断，将某些被保护的数据提供给了攻击者．另一方面，由于路由器一般对接收到的路由信息是不经过检验的，这样就给攻击者提供便利，攻击者可以发送虚假数据包，改变某些重要数据包的传递路径，使得数据在传递到正常主机前，即可抓取分析，从而也达到攻击的目的．

（4）鉴别攻击（AuthenticationAttacks）．由于TCP／IP协议还无法证明网络身份的真实有效性，因此黑客可以伪造他人合法身份入侵到网络系统或者获取密钥信息，从而达到攻击目的．

（5）ARP欺骗（AddressResolutionProtocolSpoofing）．ARP即地址解析协议，作用是将网络中的IP地址转换成MAC物理地址的协议．因为在局域网中，尤其是在校园网中，使用最多的往往是MAC地址进行传输，而不是IP地址进行传输，所以ARP协议能够很快的让局域网中的两台主机进行通信．而黑客只需在局域网中进行网络监听，获取到一台主机A的节点信息（IP地址和MAC地址），就能伪造A的数据包，与B进行通信，获取有用信息．另一方面，黑客可以伪造一个不存在的MAC地址在局域网内传播，形成广播风暴，这样会造成网络不通，给局域网造成致命打击．

（6）DoS攻击（DenialofService）．DoS攻击，即拒绝服务攻击，攻击者的目的是让目标主机或网络无法提供正常服务．因为TCP协议采用三次握手建立一次连接，而任何一次握手失败，则会重新发送．攻击者正是利用这一个协议漏洞，采取不断建立连接，然后丢弃该连接数据包，使得服务器处于等待状态，如果攻击者一直持续连接和丢弃的过程，则服务器和网络所有的资源会被完全消耗，导致计算机或网络无法正常工作，从而达到攻击目的．

（7）DDoS攻击（DistributedDenialofServ－ice）．DDoS攻击，即分布式拒绝服务攻击，它是指攻击者借助一系列工具或手段，联合多个计算机组成攻击平台，对一个或数个目标发动DoS攻击．最基本的DoS是利用合法的服务请求，占用攻击目标主机大量服务资源，使得正常用户无法访问．然而DoS服务需要占用大量带宽，单个计算机攻击肯定无法达到攻击者想要的目标．因此网络黑客会抓取网络“肉鸡”，集合大量网络带宽，组成庞大的攻击平台，可以在瞬间让被攻击目标处于瘫痪状态．

（8）TCP序列号欺骗和攻击（TCPSequenceNumberSpoofingandAttack）．黑客利用一系列工具可以伪造TCP序列号，形成一个TCP封包，对网络中可信节点进行攻击．而且最重要的是，黑客可能利用伪造的TCP封包发动SYN攻击，让服务器无法完成三次握手，造成服务器开放大量等待端口，影响正常网络访问，严重时，可直接造成服务器死机，如果该服务器是WEB服务器或者DNS服务器，那么可能导致网站主页无法链接或者校园网内部用户无法访问外部网络．

（9）ICMP攻击（InternetControlMessageProtocolAttacks）．ICMP协议是Internet控制报文协议，它属于TCP／IP协议下的一个子协议，用于在IP主机和路由器之间传递控制消息．其中控制消息是指网络是否畅通、主机是否可连接、路由是否可用等一系列消息，它对数据传输有很重要的作用．而ICMP攻击是指利用操作系统ICMP的尺寸大小不得超过64KB这一规定，发动“PingofDeath”攻击，当主机ICMP数据包尺寸超过64KB时，主机会发生内存分配错误，导致TCP／IP堆栈崩溃，使得目标主机死机．虽然操作系统通过取消ICMP数据包大小限制来解决该漏洞，但是向目标主机发动持续、大规模的ICMP攻击，会消耗主机CPU、内存等资源，严重时也会导致目标主机瘫痪，无法提供正常服务．

2．2漏洞威胁

软件和操作系统是由程序员编写的，而在开发的过程中，多多少少会存在各种各样的漏洞问题，这些漏洞如果不能及时修复，将会对主机造成重大安全威胁．一旦该主机被攻破，同时也会给该主机处在的局域网中的其它机器造成威胁，情况严重时，甚至会造成整个网络瘫痪．近几年来，无论是Windows操作系统，还是Linux操作系统，的补丁数目一直持续增加．特别是Windows操作系统，在校园网内拥有的用户众多，如果没能及时修复各种漏洞，势必会影响整个校园网安全．

2．3病毒、木马威胁

近些年来，随着互联网的普及，网络上各种各样的开源软件繁多，有些开源软件打着免费的旗号，暗留后门或者对操作系统植入木马，稍不注意，就会对整个系统造成重大影响．同时，网络上黑客也会主动攻击，种植木马，抓取网络肉鸡，作为自己攻击的跳板，对互联网上其它的计算机造成严重威胁．

2．4初级黑客攻击

校园网因为自身局限性，其网络管理水平无法与企业相比，因此很容易受到网络上初级黑客的攻击，作为他们试手的目标．另外一方面，互联网出现的一系列黑客教程、黑客工具，这些教程和工具可以自由查阅和下载，加上很多黑客工具属于使用简单，这让许多初级黑客也能在一段时间内对网络造成严重的攻击．且根据心理学研究分析，很多普通攻击者往往有炫耀心理，即把校园网作为自己攻击的目标，以获取所谓的成功感，这让校园网增加更多的威胁．

3目前校园网网络建设中存在的主要安全问题

目前在校园网网络建设中主要存在的安全问题分为人为因素导致的安全问题和非人为因素导致的安全问题．

3．1人为因素导致的网络安全问题

3．1．1校园网用户数量庞大

校园网内用户量众多且处在同一个局域网中，同时，校园网内服务器数量也是别的局域网不能比拟的．用户量加上数目可观、功能强大的服务器，这些条件也吸引着互联网上众多黑客的攻击，因此存在着很大的安全隐患．

3．1．2校园网用户安全意识低

根据调查研究发现，校园网的用户大部分都安全意识不强，用户计算机整体水平偏低，有一部分校园网用户基本上不安装杀毒软件，也没能及时给系统打补丁，系统处于“裸奔”状态．这对于当今如此开放的互联网，将直接为黑客提供攻击目标．而且校园网用户极少学习相应的安全防范知识，在下载和使用软件时，基本上不考虑其风险性，这些都将会给黑客制造攻击机会，影响整个校园网安全［5］．

3．1．3信息泄密

信息泄密是指将信息透漏给非授权用户，它在一定程度上破坏了计算机系统的保密性．目前，常见的信息泄密有：操作系统漏洞、流氓软件、网络监听、病毒、木马、业务流分析、网络钓鱼、电磁、物理入侵、射频截获、非法授权、计算机后门程序．

3．1．4拒绝服务攻击（DoS）

攻击者使用一切办法让被攻击计算机停止提供服务，让合法的信息或资源访问被拒绝或者严重推迟．常见的DoS攻击有：SYNFlood、IP欺骗、UDP洪水攻击、Ping洪流攻击等．

3．1．5完整性破坏

攻击者通过系统漏洞、病毒、木马、后门程序等方式破坏信息的完整性，使得信息乱码．

3．1．6网络滥用

由于授权的用户因操作或行为不当，导致网络滥用，从而导致网络安全威胁，例如非法外联、非法内联、设备滥用、业务滥用、移动风险等等．

3．2非人为因素导致的网络安全问题

网络安全除去人为因素外，很大一部分安全威胁来自安全工具和操作系统自身的局限性．其具体特征为：每一种安全工具（如：杀毒软件）都有其自身的应用范围和环境，同时安全工具受到人为因素、系统漏洞、程序BUG的影响，这些因素反而给攻击者带来了一定的便利．对于操作系统而言，没有绝对安全的操作系统，无论是微软的Windows系列操作系统，还是开源的Linux操作系统，都有存在后门或漏洞的可能．世界上没有绝对安全的操作系统，因此在搭建校园网时，要选择安全性尽可能高的操作系统，而且要随时提供校园网用户漏洞补丁下载，以及杀毒软件，保证用户系统安全性始终最高．由上所述，我们可以说网络安全问题绝大部分是由人为因素引起的．现在，国家也制定了相应的法律来保护网络安全，打击相应的网络犯罪活动．但是校园网作为一个庞大的用户群，如何防范这些网络犯罪活动显得尤为重要．我们不能等着整个网络被攻击导致瘫痪后再想着去防范，而是要在攻击之前做好准备工作，让校园网在安全中运行．

4加强校园网网络安全建设的对策和建议

加强校园网网络安全建设主要从以下几个方面来进行．

4．1应重视校园网网络的安全搭建

在校园网工程的建设中，网络系统的搭建是属于弱电工程，它的耐压值比较低．由此，在校园网工程的设计和建设中，一定要首先考虑人以及网络中物理设备的防火、防电以及防雷等安全问题；考虑网络中布线系统与通信线路、照明线路、动力线路、空气对流管道以及暖气管道之间的距离；考虑网络中物理电路的接地安全；考虑建设合理的防雷系统，保证建筑物、计算机以及其它物理设备的防雷［6］．

4．2应加强校园网网络的安全维护技术

从技术层面来说，网络安全主要是由防火墙系统、入侵检测系统、病毒监测系统等多个安全组件组成，单独的一个组件是无法保证当前网络信息安全的．最早的网络安全技术是采用边界阈值控制法，即通过对网络边界的数据包进行监测，符合规定的数据包可通过，不符合规定的数据包就抛弃，这种方式在一定程度上能阻止对网络的入侵和攻击，但是不能有效防止网络攻击．目前，应用比较广泛的网络安全基本技术有：防火墙技术、防病毒技术、数据加密技术等．防火墙［7］指的是一个由硬件和软件混合组成的设备，用于将内部网络和外部网络隔离起来，建立一层安全保护屏障，它是一种隔离控制技术．常见的防火墙有包过滤技术、技术、状态监测技术等．相对于防火墙来说，防病毒技术将是从计算机网络内部进行防控，主要预防病毒程序、后门程序、网络监听等．目前采取比较多的防病毒手段是对系统进行监听，阻止不合规定进程．而且防病毒技术永远是滞后性的，即防病毒工具一直在病毒出现后才能组织．现在的防病毒技术和云平台技术结合，已经对病毒起到了一定的控制作用．相对前面两种技术来说，数据加密技术就比较灵活了．可以将用户的信息经过加密后，再在网络上传输，及时数据被黑客截获，没有有效的密钥，数据对黑客来说也只是一堆无效数据而已．在开放的互联网平台，数据加密能够有效的保证了用户的隐私以及数据的安全［8］．

4．3应建立科学的校园网网络管理人员岗位职责

计算机网络安全绝大部分是人为因素引起的．因此在校园网搭建过程中，关于对计算机系统管理员的培训及管理，是校园网网络安全中最重要的一部分．一个不合理的操作，很有可能让整个网络系统瘫痪，因此必须建立健全管理规范，明确管理员责任和权利．同时，要记录管理员操作信息，当发现不合规定的记录时，可以及时分析，如果发现黑客入侵，则及时采取必要措施杜绝黑客进一步入侵，必要时需向当地公安机关报案，减少学校损失．另外一方面，建立健全的管理制度以及严格的管理模式，可以保证校园网的正常、安全运行．总而言之，网络安全涉及的领域很多，是一个综合性的问题．只有合理的运用相关技术以及人员培训，才能尽最大可能的把安全威胁降到最低．

5结语

校园网络安全面临的威胁是多种多样的，在分析清楚网络安全威胁的同时，从校园网络的安全搭建开始，全面综合考虑各项因素．加强网络安全的各项维护技术，高效合理的降低校园网络的攻击和威胁，对网络技术人员的培训也要定期进行，不断的拓展网络管理人员的视野，拓宽他们的知识面，及时了解最新前沿的信息，构建一个安全高效的校园网．为学校发展信息化、数字化校园建设提供一个较好的平台．

作者：齐菊红1李春霞2工作单位：1．兰州文理学院师范学院2．兰州文理学院网络管理中心