計算機網絡安全技術的影響因素與防范措施

李超塵

引言

計算機網絡安全技術的發展與應用對于保護互聯網應用和用戶信息具有重要意義。然而，隨著網絡威脅的不斷演變和攻擊手段的不斷提升，網絡安全面臨著日益嚴峻的挑戰。因此，深入了解計算機網絡安全技術的影響因素，并采取有效的防范措施勢在必行。

一、計算機網絡安全技術存在的基本問題

（一）操作系統的脆弱性

網絡安全的脆弱性主要體現在實際部署中操作系統未能達到與數據庫管理系統（DBMS）安全級別一致的水平。盡管DBMS可能具有較高的安全級別（如B2級），但操作系統往往沒有跟上同樣的安全標準。這可能導致安全風險的增加。

（二）協議安全的脆弱性

協議安全的脆弱性主要是因為基于TCP/IP的服務存在一些安全缺陷。TCP/IP是Internet上數據傳輸的基礎協議，而人們比較熟悉的服務如WWW、FTP、電子郵件等都是基于TCP/IP的。這些服務在設計和實現時往往沒有充分考慮安全性，導致存在各種程度的安全漏洞。

（三）應用系統和軟件安全漏洞

沒有任何軟件是完全無缺陷和漏洞的。黑客通常將軟件安全漏洞作為攻擊的首選目標，黑客利用這些漏洞來獲取非法訪問權限或者執行惡意操作。黑客利用公開協議和工具，對網絡和子網進行掃描，以發現存在系統安全缺陷的主機。一旦找到一個脆弱的目標，可能會通過木馬程式（Trojan）等手段實施入侵。

二、針對計算機網絡安全技術問題的防范措施

（一）提升系統安全配置與網絡協議防護

首先，加強操作系統的安全配置和管理。對操作系統進行嚴格的安全配置，關閉或禁用不必要的服務和功能，限制遠程訪問權限，確保只有授權的用戶才能進行操作。及時安裝操作系統提供的安全更新和補丁，修復已知的漏洞。

這些操作系統中的安全策略和認證機制可以幫助管理員實施嚴格的安全策略，并限制對系統資源的訪問。這些功能可以防止未經授權的訪問和活動，保護系統免受黑客攻擊和數據泄露的風險。

其次，加強對網絡協議的安全性管理。使用安全的通信協議，如HTTPS替代HTTP，FTPS替代FTP，以加密通信內容[1]。配置防火墻和入侵檢測系統（IDS）來監控和過濾網絡流量，入侵檢測系統（IDS）是一種關鍵的網絡安全設備，用于監視和識別可能的入侵行為。

通常，IDS可以分為主機型入侵檢測系統（HIDS）和網絡型入侵檢測系統（NIDS）。

主機型入侵檢測系統如圖1所示，主機型入侵檢測系統是一種部署在主機上的安全軟件，用于保護所在的系統免受入侵的威脅[2]。它主要以系統日志、應用程序日志等作為數據源，并可以通過其他手段，如監督系統調用，從所在主機收集信息進行分析。主機型入侵檢測系統可以識別未經授權的訪問、異常的文件操作、惡意進程等潛在的入侵行為。通過分析主機上的活動和行為，主機型IDS可以提供更詳細和準確的入侵檢測，并提供對主機系統的保護。

圖1 主機型入侵檢測系統

網絡型入侵檢測系統則是部署在網絡中的設備，其數據源是網絡上的數據分組。網絡型入侵檢測系統如圖2所示[3]。通常，網絡型IDS會將一臺機器的網卡設為混雜模式（PromiscMode），以監聽整個網段內的數據分組，并對其進行分析和判斷。網絡型IDS的工作重點在于監視和保護整個網段，識別可能的入侵行為。它可以識別來自未經授權的IP地址的連接、異常的網絡流量模式、惡意的網絡請求等潛在的入侵行為。網絡型IDS可以提供對整個網絡的安全保護，幫助防止未經授權的訪問和攻擊。

圖2 網絡型入侵檢測系統

響應單元是對事件分析結果作出響應的組件。入侵檢測系統響應單元基本原理如上圖3所示，根據事件分析器的結論和指令，響應單元會采取相應的措施，如發出警告通知、阻斷可疑的網絡連接或隔離受感染的主機，以保障計算環境的安全。

圖3 入侵檢測系統響應單元基本原理

事件數據庫是存儲各種中間和最終數據的重要組件。該數據庫能夠存儲事件數據、結論、指令、日志、規則以及報告等。事件數據庫提供了數據查詢和分析的功能，支持對歷史數據進行審計、統計和故障排查等，基于數據庫協議標準分析和SQL解析技術，詳細記錄用戶對數據庫進行增刪改查、查詢、登錄等操作行為及返回結果，通過配置安全規則實現對危險操作的實時告警和事后追溯，從而達到保護數據庫安全的防護效果。

（二）加強傳輸層協議安全性

首先，配置和管理網絡中的防火墻和入侵檢測系統（IDS）。防火墻可以過濾和監控網絡流量，減少可能的攻擊，設置有效規則，只允許特定IP或端口進行訪問，并對惡意流量進行阻止[4]。入侵檢測系統能夠實時監控網絡流量，發現和響應潛在的攻擊行為，及時采取措施阻止攻擊行為的發生。

如上表1所示，區分了入站規則（針對流入網絡的數據）和出站規則（針對流出網絡的數據），還有攻擊檢測規則。入侵檢測系統會按照設置的規則進行網絡流量監控，并根據規則來判斷是允許還是阻止特定IP地址和端口號的訪問。例如，對于192.168.0.1和80端口的訪問，將被允許；但對于192.168.0.2和443端口的訪問，則會被阻止。出站規則也是類似的原理。在攻擊檢測規則中，使用通配符＊表示對所有IP地址和端口號的流量進行阻止，以防止潛在的攻擊行為。通過設置這樣的有效規則，并實時監控網絡流量，入侵檢測系統可以發現潛在的攻擊行為并采取相應的阻止措施，從而保護網絡安全。根據實際需求和環境，可以進一步擴展和配置規則表，以滿足特定的安全要求和網絡策略。

表1 入侵檢測系統的有效規則和對惡意流量的阻止措施

其次，加強應用層協議的安全性。應用層協議是基于TCP/IP的服務所依賴的協議，例如Web服務的HTTP協議、電子郵件服務的SMTP/POP3/IMAP協議等。在應用層協議的設計和實現中，應注重安全性的考慮。例如，在郵件服務中，可以啟用SSL/TLS來實現郵件內容的加密傳輸。通過SSL/TLS協議，可以對發送的郵件進行加密，確保只有合法的收件人能夠解密并查看郵件內容。啟用SSL/TLS后，郵件的傳輸過程將被加密，從而防止敏感信息被惡意竊取。如下公式可用于表示啟用SSL/TLS后郵件傳輸過程的加密：

在公式中，郵件傳輸加密使用了SSL/TLS協議和公鑰基礎設施（PKI）來加密郵件傳輸過程。郵件客戶端與郵件服務器建立連接時，利用SSL/TLS協議，首先進行握手過程，雙方互相驗證身份并協商加密算法[5]。隨后，在傳輸數據過程中，郵件內容將通過加密算法加密，并使用服務器的公鑰進行加密。只有具備私鑰的服務器能夠解密并讀取郵件內容。這樣即使敏感信息被惡意竊取，也無法被解密和獲取到明文。

例如，“HelloWorld!”這一郵件內容，選擇了AES加密算法，并使用機器學習模型A生成了一個名為Key123的加密密鑰。通過傳入郵件內容和Key123，加密算法將郵件內容轉換為密文形式，并生成了相應的密文。對于“ConfidentialDocument”這個郵件內容，選擇了RSA加密算法，并使用機器學習模型B。在非對稱密鑰加密中，以公鑰和私鑰作為加密參數。通過使用機器學習模型來生成或選擇合適的加密密鑰或加密參數，我們能夠增強加密過程的安全性和隨機性。如此，即使在敏感信息被竊取的情況下，未經授權的人或系統便無法解密和獲取明文內容。

第三，對系統進行安全配置和管理。操作系統作為基礎設施，也需要進行安全配置。關閉或禁用不必要的服務和功能，限制遠程訪問權限，確保只有授權的用戶才能進行操作。及時安裝操作系統提供的安全更新和補丁，修復已知的漏洞。使用支持安全策略和認證機制的操作系統，如Windows中的GroupPolicy和Linux中的SELinux，以增強系統的安全性。

最后，進行定期的安全審計和漏洞掃描。對系統、網絡和應用程序進行定期的安全審計和漏洞掃描，發現潛在的漏洞和弱點，并及時修補，以減少黑客攻擊的風險。定期進行安全審計和漏洞掃描有助于確保系統和網絡的安全性。通過對潛在問題的及時發現和修復，可以減少黑客入侵和數據泄露的風險。

（三）增強軟件系統安全性，保護用戶數據

針對黑客利用軟件系統漏洞進行入侵和攻擊的問題，我們需要采取一系列的防范措施來加強軟件系統的安全性，保護用戶的數據。

首先，定期更新軟件是非常重要的，及時安裝供應商發布的安全補丁，以修復已知的漏洞。由于沒有任何軟件是完全無缺陷和漏洞的，軟件供應商通常會及時發布針對已發現漏洞的安全更新，系統管理員應該跟蹤這些更新并盡快安裝，以減少被黑客攻擊的風險。除了及時更新軟件，開發人員也應遵循安全編碼的最佳實踐，這包括輸入驗證、輸出編碼、訪問控制、錯誤處理等。在軟件開發過程中，應實施安全開發周期和代碼審查過程，以減少潛在漏洞的存在，并確保在代碼中沒有明顯的安全風險[6]。

其次，在網絡層面上，配置強大的網絡防火墻是必不可少的。通過設置規則來限制對系統的訪問，只允許合法流量通過，能夠及時阻止惡意流量。網絡防火墻可以通過實時監測網絡流量，識別和攔截可疑的連接和攻擊，從而增加系統對黑客攻擊的抵御能力。對于敏感數據的傳輸，采用安全協議（如HTTPS）進行加密通信是一種有效的防范措施。通過使用加密算法，可以防止竊聽者在數據傳輸過程中獲取用戶敏感信息，同時確保數據的完整性，防止數據被篡改。

再次，在文件傳輸過程中，使用加密的FTP協議（如FTPS或SFTP）也是保證文件傳輸安全的一種方式。這樣可以確保文件在傳輸過程中不會被黑客獲取、篡改或破壞。在用戶權限管理方面，遵循最小權限原則是很重要的。為用戶和管理員分配適當的權限，禁用不必要的服務和功能，可以大大降低系統被黑客入侵的風險。同時，定期審查用戶權限，及時刪除或修改不再需要的權限，可以有效避免權限濫用和非法訪問。

綜上所述，通過提升系統安全配置與網絡協議防護、加強傳輸層協議安全性和增強軟件系統安全性，可以有效保護用戶數據和提高整體系統的安全性。

結語

總之，在信息化浪潮的推動下，計算機網絡安全技術的實施對企業和組織的長期發展至關重要。通過不斷創新和升級網絡安全技術，共同構建更安全、穩定的網絡環境，保護用戶信息和維護數字社會的健康發展。未來，網絡安全技術將更加注重數據隱私的保護，引入更強大的加密算法和隱私保護技術，確保用戶信息在傳輸、存儲和處理過程中的安全性和隱私性。