網絡空間安全面臨的挑戰及應對策略

周延森　周琳娜

摘要：當前網絡空間安全威脅包括：大規模分布式拒絕服務攻擊，眾多主機被境外結構控制，關鍵信息存儲在非本國品牌服務器中，用戶借助翻墻軟件逃過監控等。提出了應對網絡空間威脅的措施——自主可控與互聯網應用創新，具體包括自主研發CPU和路由器等核心硬件以及操作系統和數據庫等系統軟件。認為下一代信息技術從內容的深度和廣度挑戰現存的網絡空間，形成了新的安全威脅，這需要國家加快下一代網絡的部署及研發。

關鍵詞：網絡空間；空間主權；大數據；物聯網；云計算

隨著互聯網應用不斷深入，網絡空間逐漸被視為繼陸、海、空、天之后的“第5空間”，成為世界關注的焦點和熱點。網絡在方便和豐富人們生活的同時，也使得網絡攻擊行為廣泛存在。互聯網的應用已深入到社會的方方面面，小到百姓的日常生活，例如網上購物和網絡金融，大到涉及國計民生的行業，例如國家電網等。西方國家已將網絡空間安全提升到國家戰略高度予以重視，中國政府也非常重視網絡空間安全。國家教育部最近將網絡空間安全專業列為一級學科，這說明教育部門正在為國家網絡空間安全提供強大可持續的人才儲備。

從國家層面上看，為了適應網絡安全空間面臨的嚴重挑戰和維護國家的網絡主權安全，2014年中央網絡安全和信息化領導小組正式成立，這為網絡空間安全提供了強大的組織保證。習近平總書記說：“沒有網絡空間安全就沒有國家安全”。這充分說明黨和國家領導人高度重視網絡空間安全，把網絡空間安全提升到國家主權安全的高度[1]。

網絡空間不是一個抽象虛擬的概念，而是實實在在存在于我們的生活當中。從物理結構上分析，網絡空間主要由通信基礎實施、部署在網絡外圍的計算機、移動智能終端以及各種提供共享資源的服務器等組成。此外，各種互聯網應用和提供的服務都是網絡空間重要的組成部分。

當前，中國網絡空間安全形勢非常嚴峻。圖1列出了2014年上半年中國網絡空間安全現狀的一些數據[2]。

1 網絡空間安全面臨的挑戰

隨著信息技術的迅猛發展和互聯網的普及，特別是以微信、Facebook和LINE為代表的新一代即時通信軟件的推廣和普及應用，使得信息傳播的速度、廣度和實時性都達到史無前例。互聯網應用正在深入到國家與社會的各個方面，同時也伴隨著大量的不良信息以及惡意的網絡行為，如計算機木馬、拒絕服務攻擊、垃圾郵件、恐怖主義視頻以及泄露的黨和國家機密信息等。網絡不良信息和網絡惡意行為不僅會造成重大的經濟損失，而且會嚴重威脅國家的政治、經濟、國防、文化等正常秩序，干擾人民群眾的正常生活，甚至會因為惡意散發的網絡謠言會引發國家與社會動蕩。由此可見，網絡空間安全在國家主權安全中的地位和作用也越來越大[3]。

互聯網已經成為黨政機關和企事業單位獲取信息的重要來源，來自于互聯網的海量數據正成為各行各業做出正確決策的重要依據。因此在下一代網絡空間中，針對海量數據基于數據挖掘算法和大數據處理技術以及云計算技術進行深度及時分析處理，是任何國家政府和企事業單位必須解決的關鍵問題。對大數據獲取與智能處理是決定國家和社會發展的一個關鍵問題，是走出“有數據但無知識”困難局面的一個重要的突破口[4]。

（1）大規模分布式拒絕服務攻擊

下一代網絡IPv6只在網絡層進行了深層次的改變[5]，傳輸層和應用層沒有改變。因此，基于傳輸層的分布式拒絕服務攻擊還會存在。據相關結構報告：中國大型的電子商務網站和提供搜索引擎服務的網站屢次遭到大規模的拒絕服務攻擊（DDOS），例如天貓和京東等電網站都曾遭受過此類攻擊，給網站的賣家帶來巨大的經濟損失；百度網站在過去幾年也遭受此類攻擊，由此導致眾多用戶無法使用搜索服務。

（2）眾多主機和服務器受控制

中國眾多的政府機關、企事業單位以及個人的服務器和主機遭到境外機構的控制。據國家互聯網應急中心發布的數據顯示：2014年，中國有650多萬臺主機因感染了木馬病毒而被境外服務器控制，2萬多個網站被篡改主頁。這些被惡意控制的服務器和主機不僅泄漏了國家機密和私人隱私，而且成為境外機構發動分布式決絕服務攻擊的幫兇[6]。

從這些攻擊的源頭上分析，我們發現大部分參與實際攻擊的是這些被控主機，而實際上真正發起攻擊的源頭在其他一些國家。

（3）翻墻軟件挑戰信息監控

中國非常重視互聯網內容的監管工作[7]，在國家多個關鍵的互聯網接口處都有網絡監控設施。但是，隨著互聯網翻墻軟件的輕易獲取，只要稍微懂得互聯網技術的用戶，就可以通過在計算機和手機上安裝此類軟件，突破網絡監控，隨意訪問一些嚴禁訪問的網站。例如，法輪功組織開發的無界限翻墻軟件，能夠在本地機器實現代理服務器的功能，通過該代理可避開監管，訪問到大智慧等非法網站。另外，通過瀏覽器設置代理服務器的連接方式，能夠完成網絡攻擊源IP地址的隱藏。因為在被攻擊服務器的日志中總是留下代理服務器IP地址作為網絡攻擊行為源IP地址，除非各個國家政府之間進行互聯網安全的協作，否則這種攻擊行為難易完成源頭的定位。

（4）骨干網的高速交換機和路由器受控制

在互聯網技術方面，美國遙遙領先于其他國家[8]，特別是在骨干網的基礎通信設施方面。目前，中國骨干網的大部分通信設備主要由美國思科等公司提供。路由器配有獨立IP地址，路由器人為設置的漏洞等，均會導致這些生產路由器的公司遠程控制這些路由器。這些公司完全可以做到通過遠程切斷中國網絡的通信服務。

（5）網絡空間海量數據處理面臨挑戰

互聯網空間中的大數據包含結構化和非結構化兩種類型[9]。據互聯網相關結構調查發現：在網絡海量數據中，約20%的數據是結構化的，約80%是非結構化或半結構化的，并且非結構化信息增長率是結構化信息增長率的兩倍。對非結構化數據的處理需要大數據處理核心技術，而目前這些技術掌握在西方國家手中。海量數據用現行的檢測過濾技術無法做到實時檢測，因此很多入侵者就可以利用這個漏洞進行渾水摸魚式的系列攻擊。

目前網絡上的加密軟件體現出加密算法強度大、密碼長度超長的特征，暴力破解面臨嚴重挑戰。

（6）基礎設施面臨癱瘓

隨著社會重要基礎設施的高度信息化，社會的“命脈”和核心控制系統有可能面臨損壞和癱瘓。這主要有兩點原因：

·關乎國計民生的海量數據存儲在非本國品牌的數據庫服務器中。數據庫系統軟件主要有微軟的SQL Server、甲骨文的ORACLE以及IBM的DB2以及SYBACE。目前，中國的主要銀行、鐵路、民航、社保和其他關乎國計民生的行業都離不開上述的數據庫系統的支持。由于這些軟件都不是開源的，因此我們對其存在的安全漏洞無從所知。這些數據庫系統軟件公司可以配合所在國政府輕易地刪除或修改中國的核心數據，而這些數據的丟失則會引起社會的恐慌，從而達到“不戰而屈人之兵”的效果。

·涉及國計民生的大型服務器都是西方國家的品牌。美國的IBM、惠普等公司占據中國大型服務器80%以上的市場，目前涉及的主要行業為金融、交通和電力等。這些服務器具有強大的計算能力，每天都在為政府機關和企事業單位以及個人提供各種各樣的金融和電子商務等日常服務。如果這些服務器受到遠程控制的話，可以隨時被切斷服務。這將會導致整個社會的混亂。

（7）根域名服務器受控制

根服務器主要用來管理互聯網的主目錄。所有的根服務器均由美國政府授權的互聯網域名與號碼分配機構——ICANN統一管理。ICANN還負責全球互聯網域名根服務器、域名體系和IP地址等的管理。

這些邏輯根服務器可以指揮Internet Explorer這樣的Web瀏覽器和電子郵件程序控制互聯網通信。自互聯網成立以來，世界對根域名服務器的依賴性非常大，美國通過控制根服務器而控制了整個互聯網。從理論上說，任何形式的標準域名要想被解析，按照技術流程，都必須經過全球“層級式”域名解析體系的工作，才能完成。層級式域名解析體系第1層就是根服務器，它負責管理世界各國的域名信息；在根服務器下面是頂級域名服務器，即相關國家域名管理機構的數據庫，如中國的CNNIC。美國可以通過其控制的根域名服務器，隨時切斷中國對外的互聯網服務。

（8）計算機和智能手機的核心部件受控制

CPU是計算機和智能手機的核心部件和主要計算單元。在PC端，CPU主要有Intel和AMD兩大品牌；智能手機所使用的CPU都由高通公司提供。如果在這些CPU上植入木馬，現存的任何檢測軟件都無法檢測到此類硬件木馬和病毒，并且它們可根據需要隨時引發病毒，造成計算機系統停止工作。

操作系統是軟件之母，所有其他軟件的運行必須依附在操作系統正常工作的基礎上。在PC端，目前主要品牌有Windows操作系統；手機操作系統主有IOS和Android。此外，現有的信息安全軟件無法檢測到存在于CPU之上的硬件木馬，也無法檢測到存在于操作系統核心模塊的軟件木馬，但其他國家研制這些軟硬件的公司可以輕易遠程控制這些木馬。

2 網絡空間安全挑戰的應對策略

針對上述網絡空間安全的一系列挑戰，我們提出了應對策略——自主可控與創新。具體包括以下幾個方面。

（1）自主研制CPU

到目前為止，世界上90%以上的CPU芯片都由美國的Intel、AMD和高通公司控制。為了擺脫這方面的被動局面，中國現有的研發與生產CPU的公司需要進行整合，爭取在未來5年設計出1～2款具有國際競爭力的CPU，特別要為軍隊和黨政機關研發自主可控的CPU。中國應該在未來十年，投入更多的資金加強這方面的研究和設計，以擺脫有機無芯的被動局面。

（2）自主研發操作系統

操作系統是計算機與智能手機的大腦，它們能夠指揮多個進程協同和并發工作。經過中國計算機科學家多年的努力，在基于開源操作系統Linux的基礎上，先后研發出紅旗、銀河麒麟和中國操作系統（COS）等，但目前這些系統在應用的廣度和深度方面還有很多欠缺。中國應該制訂操作系統研發的中長期國家計劃，加大在操作系統研發方面的投入，特別是在手機操作系統方面。

（3）自主研制可控的服務器和大型數據庫系統軟件

服務器與國民經濟息息相關[10]，關乎國計民生的數據都存放在大型數據庫系統當中。因此，中國需要在未來十年，通過市場化等手段，加快國外知名品牌在高速服務器的核心技術轉讓。另外，還應該加強數據庫等系統軟件的研發和投入，組織1～2個核心科研團隊，力爭研發出具有市場競爭力的數據庫系統。中國應該繼續支持以山東浪潮為代表的生產大型服務器的高科技公司，在資金、市場等方面給予傾斜。

（4）使用國產品牌的路由器和交換機組織骨干網

目前，中國骨干網上的路由器和交換器主要由思科公司提供[11]。但是，隨著中國國內以中興通訊為代表的通信設備公司的崛起，中國應下定決心用國產的先進品牌逐漸替換非國產的品牌。為此，中國應該加大對這些產業的投入，在市場上加以引導，讓大型的國有通信企業在采購設備中加大國產品牌的比重。

（5）加強互聯網內容的管理以及控制

目前，以百度、阿里和騰訊為代表的互聯網公司在搜索引擎、電子商務和即時通信等新興網絡應用方面走在世界的前列。在帶來可觀的經濟收入的同時也將大量的互聯網數據留在了中國的服務器當中，減少了數據流量進入其他國家導致可能泄密的情況發生[12]。因此，中國需要通過扶持互聯網新型應用，爭取出現更多的大型互聯網公司。

（6）大力支持目前中國的網絡安全公司

中國網民的技術涵養近幾年得到了很大的提高[13]，但是和西方發達國家相比，在網絡安全意識方面還有一定的差距。另外，過去許多殺毒軟件公司在升級病毒庫時需要收取一定的服務費，許多用戶不安裝殺毒軟件。上述這些因素都可能導致多達千萬的中國的主機被其他國家機構與組織控制。以360為代表的新型網絡安全公司，提供了一種全新的、免費的網絡安全服務，使得中國大部分主機都安裝了360的殺毒和防護軟件，這些安全軟件能夠為用戶提供絕大部分的安全服務，避免了更多的主機成為肉雞。因此，中國應該加大以360為代表的網絡安全公司的支持力度。

（7）部署根域名服務器于國際組織中管理

除了部分根域名服務器在歐洲與日本之外，大部分根域名服務器主要受控于美國商務部。由于美國參眾兩院的阻攔，美國遲遲無法將域名服務器轉交給聯合國等國際組織。隨著信息技術實力的增強，廣大發展中國家國家應該聯合起來，要求美國交出根域名服務器的管理權限，將眾多的域名服務器部署在一些發展中國家。中國應該在這個事件中起主導作用。

（8）建立國家級網絡空間攻防專業技術隊伍

中央網絡安全領導小組的成立為網絡空間的安全提供了組織上的保證，同時也還需要從技術上為網絡空間的安全提供保障。中國應該整合國內所有研究網絡空間安全的企事業單位以及科研院所，從中抽調精英，組建具有中國特色的網絡安全部隊，加強互聯網翻墻軟件的破譯工作，對其他國家的代理服務器進行有效攔截。

3 下一代信息技術對網絡空間安全的影響和應對措施

以下一代網絡、物聯網、大數據處理以及云計算為代表的新一代信息技術的最大特點就是促進了海量數據在更大范圍的交流和超范圍的信息共享[14]。新一代信息技術在給廣大用戶帶來便利的同時，也給中國維護網絡空間安全帶來全新的挑戰。

3.1 下一代信息技術對網絡安全的影響

（1）下一代網絡技術

下一代網絡超快的網速為信息的交互帶來極大的方便，但加密機制也給網絡偵控帶來了深遠的影響。過去，國家機關可以借助網絡監聽技術，從不法分子的網絡通信中獲取犯罪證據；現在，對下一代網絡存在的海量信息的監測，肯定會漏掉部分重要的敏感信息。由于通信協議中有強大的加密功能，大量的通信信息采用加密的方式，因此采用常規的監聽和破解手段無法實現對加密信息有效的破解。如果敵對分子利用通信協議中的加密技術而導致信息加密無法破解，這就會給國家安全帶來一定的危害。

（2）云計算

云計算是未來信息技術的一個重要發展方向。目前，云計算核心技術主要由美國幾大IT巨頭控制，包括核心的數據處理和海量數據的存儲技術[15]。

目前，中國在云計算中心的建設發展沒有國家統一的規劃，發展有些混亂，如地方政府紛紛建設云計算平臺，但因缺乏大數據處理的核心技術支持，導致云計算應用能力不夠，缺乏業務數據。因此，中國應該制訂科學合理的規劃，對全國的云計算平臺進行資源整合，構建具有自主核心技術、大規模的和具有核心競爭力的云計算平臺，確保國家的核心數據能夠留在本國的云計算中心進行處理。

另外一個問題就是云計算中心數據存儲的安全。由于云計算的操作系統、數據處理技術以及存儲的核心技術都在美國IT巨頭手中，如果云端存在漏洞和后門，就無法確保在云端的數據安全。

（3）物聯網技術

物聯網基于下一代網絡技術提供的通信服務和云計算中心提供的強大運算能力。物聯網打破了之前網絡通信的信息來源，目前其主要信息來源是人與物之間的交互信息。通過鏈路層的一些新創的通信協議，能夠實現將地球上需要監控的實體信息聯網，從而將原來虛擬的互聯網空間變成了可感知的真實世界[16]。

基于美國IBM主導的“智慧地球”戰略，其目的就是利用IBM掌握的核心技術資源，不斷推出基于互聯網的新技術、新產品和新應用。該戰略的核心就是要建立網絡社會，將現實世界的所有活動全部納入互聯網管理。隨著現實生活對互聯網的依賴，美國不僅可以掌握中國經濟、政治、軍事的信息，甚至可以隨時實施信息干預和制裁。這不僅意味著中國的產業和經濟安全無法得到保障，還意味著政府的執政能力也將受到來自美國IT巨頭的嚴重挑戰。

物聯網的應用使得最為封閉的電力網絡也進入了互聯網時代。由于電力網絡關乎百姓的日常生活和國民經濟的生產活動，如果電力網絡遭到攻擊，會給國民經濟造成重大的損失。

（4）智能手機即時通信軟件的相關應用

智能手機作為移動互聯網終端的重要組成部分，可以作為下一代信息技術研究的重點。傳統基于PC機之上的QQ、微博等通信軟件和互聯網應用，正在被智能手機上的即時通信軟件和其他APP所替代。以朋友圈和公眾微信號為代表的應用能夠大面積傳播各種未經證實的信息，容易引起社會的恐慌，還有可能引發群體性事件。

3.2 應對策略

下一代信息技術對網絡空間安全影響的應對策略主要有以下幾個方面。

（1）加快下一代網絡通信基礎設施的部署

下一代網絡技術在通信協議方面主要基于IPv6技術，并對網絡層協議進行重大的改變。如果不借助過度技術，IPv6和IPv4則無法在網絡層進行兼容。目前只在高等院校和科研院所存在著一些IPv6的信息孤島。中國應該對下一代網絡骨干網的建設投入巨額資金，爭取在“十三五”期間完成大中城市基于下一代網絡骨干網的建設，讓中國在下一代網絡的建設中走在世界大國的前列。

通過下一代網絡的建設，能夠讓中國擁有足夠多的獨立IP地址，以推進物聯網的應用。另外，通過下一代網絡的建設還可以扶持以中興通訊為代表的眾多高科技網絡通信公司，自主研發出高性能的下一代高速路由器和交換器，搶占世界市場。

（2）自行研制云計算的核心技術

云計算技術在中國方興未艾，雖然中國擁有眾多的云計算中心，但是這些中心缺乏核心的云計算技術，包括計算技術和存儲技術。中國應該整合現有的云計算平臺，為研發云計算核心技術提供開發、測試與實驗提供可靠強大的平臺。

（3）制訂基于物聯網技術的“互聯網+”的戰略工程

在國家“十三五”規劃中，主推“互聯網+”戰略工程。在中國經濟轉型過程中，物聯網技術能夠為“互聯網+”工程提供強有力的支撐平臺和技術保證。

（4）對智能手機的即時通信進行有效管控

對基于智能手機的即時通信軟件推行實名制，對朋友圈和公眾號的的發布信息進行實時監控，對敏感的關鍵詞進行有效過濾與實時預警，防止不良信息的廣泛傳播。

（5）從國家戰略的高度重視下一代信息技術標準的制訂

制訂下一代信息技術通信與應用標準，例如移動通信5G技術和移動支付標準等，能夠為中國經濟帶來巨額的收入。例如，美國高通公司通過標準和專利，每年高達80億美元的利潤。

（6） 大力支持國家下一代信息技術自主創新支撐體系

推進國家高等院校和科研院所協作建立下一代信息技術自主創新體系和標準，并建立下一代信息技術研發和測試平臺，為中國下一代信息產業的發展和應用提供強有力的物質支撐。

以應用推進下一代技術向廣度和深度二維方向發展，以應用推進技術的發展，推進更廣泛的用戶的應用，使得技術發展與用戶的應用進入良性循環，這是所有信息技術強國的必由之路。

4 結束語

網絡環境的復雜性、多變性，以及信息系統的脆弱性，決定了網絡空間安全威脅的客觀存在。隨著中國的日益開放，網絡空間安全監管的加強和保護屏障的建立變得不可或缺。網絡空間安全是涉及中國經濟發展、社會發展和國家安全的重大問題。通過自主可控和創新才能從技術上應對網絡空間安全面臨的威脅與挑戰。中國應該從戰略高度重視下一代網絡技術對網絡空間主權的威脅與挑戰，并采用相應的技術與政策及時應對。

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