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信息系统安全复习

一、信息系统概论

1、什么是信息系统

信息系统是支持数据密集行的软件和硬件系统的集合。

2、信息系统的例子，包括云计算、雾计算、边缘计算

①云计算

是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机各种终端和设备。

②雾计算

是一种分布式的计算模型，作为云数据中心和物联网设备/传感器直接的中间层，它提供了计算、网络和存储设备，让基于云的服务可以里物联网设备和传感器更近。

③边缘计算

是一种通过在数据源附近的网络边缘执行数据处理来优化云计算系统的方法，这通过在数据源处或者附近执行分析和知识生成来减少传感器和中央数据中心之间所需要的通信带宽。

3、信息系统的架构

①什么是架构

架构时针对某种特定目标系统的普遍性而提供的具有体系性质的、通用的解决方案，是对复杂系统的一种共性的体系抽象，目的是帮助人们能够正确、合理的理解、设计和最终构建复杂的系统。

②秒杀架构设计思路

③系统的复杂度

为什么存在架构复杂性问题
- 体系结构是信息系统的基本结构，它的复杂性直接影响着系统的复杂性。

如何度量信息系统的复杂度

体系结构复杂性：
- 结构复杂性：系统中的层次结构给系统建设带来的难度。
- 动态复杂性：由于不同结点之间相互关系的多样性和差异性以及动态运行过程中的不确定性所带来的建设和维护的难度。
- 等级层次结构是复杂性的主要根源。层次很多的话，对于系统结构复杂性的度量就可以转换为对体系结构层次结构复杂性的度量。
度量方法：
- Halstead复杂性度量
- McCabe度量：用程序流程图的圈数来测量。

4、信息系统的发展趋势

与大数据的结合
- 分布式的体系架构
- 以数据为中心
与物联网的结合
- 工业互联网
和5G的结合
和人工智能的结合

5、云计算的架构

二、信息系统安全概论

1、信息系统安全威胁，常见的威胁，攻击致命度

信息系统安全威胁是指对于信息系统的组成要素及其功能造成某种损害的潜在可能

①有意人为威胁

人为错误，后门，程序错误或者缺陷，病毒，逻辑炸弹，搭线窃听，访问假冒，恶意破坏，资源盗用，伪造文件或记录

②自然灾害威胁

自然灾害，电磁谢露，硬设备故障

③攻击分类与致命度

2、信息系统的脆弱性

①信息系统为什么是脆弱的

从硬件组件，软件组件，网络和通信协议三个方向来回答。

1.数据或者说信息的存储密度高

2.数据的可访问性。

3.信息的聚生性。当信息以分离的少量形式出现时，它的价值往往不大，但当将大量信息聚集在一起时，则显示出它的可比较性和重要性。

4.保密的困难性。由于计算机系统内的数据都是可用的，尽管可以利用许多方法在软件内设置一些关卡，但是对一个熟悉的人或者拥有更高水平的人来说，下些功夫就可以突破这些关卡，因此要想彻底保密是非常困难的。

5.介质的剩磁效应。存储介质中的信息有时是擦除不干净或者说是不能完全擦除的，会留下可读信息的痕迹，一旦被利用就会泄密。另外在大多数信息系统中，删除文件仅仅是将文件的文件名删除，并相应地释放存储空间，而文件的真正内容还原封不动地保留在存储介质上。利用这一特性窃取机密信息的案件已有发生。

6.电磁的泄露性。计算机设备工作时能够辐射出电磁波，任何人都可以借助仪器在一定的范围内收到它，尤其是利用高灵敏度仪器可以清晰地看到计算机正在处理的机密信息。

7.通信网络的脆弱性。连接信息系统的通信网络有不少弱点：通过未受保护的外部线路可以从外界访问到系统内部的数据；通信线路和网络可能被搭线窃听或者破坏等。

3、攻防不对称性

①什么是攻防不对称性

时间上：
- 攻击者可以再任意时刻发起攻击，防御者必须随时警惕
攻击点：
- 攻击者可以选择薄弱点进行攻击，防御者必须全线设防
预防：
- 攻击者包含了对未知缺陷的检测，防御只能对已知的攻击防御
一个在明，一个在暗
攻击可以肆意进行，防御必须遵循一定规则。

②拟态主动防御

拟态：是自然界中一种生物伪装成另一种生物，或者伪装成环境中其它物体以获取生存优势的能力。
拟态防御理论：8122

4、5G对信息系统安全带来的挑战

物联网，自动驾驶等的威胁，需要退出新的安全防御机制来满足安全需求。
5G网络切片带来的安全挑战
- 切片授权与接入控制
- 切片间的资源冲突
- 切片间的安全隔离
- 切片用户的隐私保护
5G安全风险已经从网络空间全面渗透到物理空间

5、信息系统安全保障体系的要素和能力

①信息系统安全保障体系需要考虑的问题

信息系统安全目标和安全策略的关系
信息系统整体安全和局部安全的关系
信息系统和环境的交互作用，信息系统内部各组成要素之间的相互作用。
时间和空间的耦合作用

②信息系统安全目标

进不来，拿不走，看不懂，改不了，跑不了

③信息系统安全的概念

④信息系统安全的理解

安全=及时的检测和处理（响应）

三、安全需求和安全策略

1、安全需求，一般性的安全需求

①安全需求的定义

就是在设计一个安全系统时期望得到的安全保障，不用的用户、行业和地点以及不同的社会制度有不同的安全需求。

②一般性的安全需求

机密性需求
- 防止信息被泄露给未授权的用户
完整性需求
- 防止未授权用户对信息的修改
可用性需求
- 保证授权用户对系统信息的可访问性
可记账性需求
- 防止用户对访问过某信息或者执行过某一操作以否认

2、安全策略

①访问控制策略

主体：是系统内行为的发起者
- 信息的访问者（用户）
- 信息的拥有者
- 系统管理员
主体属性：
- 用户ID/组ID
- 用户访问许可级别
- 权能表
- 角色
客体：
- 一般客体：在系统内以客观具体的形式存在的信息，比如文件、目录等
- 设备客体：指系统内的设备，如软盘、打印机
- 特殊客体：某些主体
客体属性：
- 敏感性标签
  - 无等级信息
  - 机密信息
  - 秘密信息
  - 绝密信息
- 访问控制列表
  - 用于自主访问控制

②自助访问控制DAC

a 自主的理解：

允许系统中信息的拥有者按照自己的意愿去指定谁（主体）可以以何种访问模式去访问该客体。

b 自主访问控制策略

- 基于系统内用户（用户ID）
- 加上用户的访问授权（权能表）
- 客体的访问属性（访问控制表ACL）

通过以上因素来决定用户是否具有某权限访问该客体

c 自主访问控制模型

访问控制矩阵

Windows中的访问控制模型(Access Control Model)

组成：访问令牌和安全描述符，分别是访问者和被访问者拥有的东西。

作用：通过上面的组成内容，windows可以确定持有令牌的访问者是否能访问持有安全描述符的对象。

d 自主访问控制策略的优缺点

③强制访问控制策略

a 概念与介绍

场景：军事机密及其管理

强制访问控制：主体/客体（贴上标签），引用监视器：比较标签，决定是否许可。

效果：保证完整性或机密性

b 强制访问策略

c 强制访问控制模型

Bell-LaPadula模型

数据和用户划分等级：公开、受限、秘密、机密、高密
两种规则来保障数据的及密度与敏感度：
- 不上读（NRU）：主体不可读安全级别高于它的数据
- 不下写（NWD）：主体不可泄安全级别低于它的数据

BIBA完整性模型

两种规则保障数据的完整性和保密性：
与BLP的对比

SSR模型

d 特征与优缺点

特征

3、访问控制列表

是一系列允许或者拒绝数据的指令的集合

①标准列表----基于源地址

②扩展AC-----基于源地址、目的地之、协议、端口

③通配掩码

通配掩码举例

四、信息系统的风险评估

1、风险的概念

①概念

风险指的是在某一特定环境下，某一特定时间段内，特定的威胁利用资产的一种或者一组薄弱点，导致资产的丢失或损害的潜在可能性，即特定威胁时间发生的可能性与后果的结合。

2、什么是安全风险评估

①定义

对信息系统整体安全态势的感知和对重大安全事件的预警，实现"事前能预防，事中能控制，事后能处理"。

3、风险评估的要素

①风险评估的概念

风险评估是参照国家有关标准对信息系统及由其处理、传输和存储信息的保密性、完整性和可用性等安全属性进行分析和评价的过程。

主要分析：

资产面临的威胁及威胁利用脆弱性导致安全事件的可能性。
根据资产价值来判断安全事件一旦发生对组织造成的影响。

②风险评估的要素

③风险、风险评估、风险管理

4、怎样理解一个信息系统是安全的：安全风险概念模型

①安全风险组成的四要素

信息系统资产、信息系统脆弱性、信息安全威胁、信息系统安全保护措施。

5、风险处置策略

①四个风险处置策略

降低风险（采取措施）、避免风险（内外网隔离）、转移风险（转移给其他责任方，购买商业保险）、接受风险（对于残留的风险，可以接受）。

6、信息系统安全风险计算模型

①风险计算模型是什么

风险计算模型是对通过风险分析计算风险值过程的抽象，它主要包括资产评估、威胁评估、脆弱性评估以及风险分析。

风险分析涉及资产、威胁、脆弱性等基本要素，每个要素有各自的属性：资产的属性是资产价值，威胁的属性是威胁出现的频率，脆弱性的属性是资产弱点的严重程度。

②安全风险评估的框架及流程

对资产进行识别，并对资产的重要性进行赋值。
对威胁进行识别，描述威胁的属性，并对威胁出现的频率进行赋值。
对资产的脆弱性进行识别，并对具体资产的脆弱性的严重程度赋值。
根据威胁和脆弱性的识别结果判断安全事件发生的可能性。
根据安全事件发生的可能性以及安全事件的损失，计算安全事件一旦发生对组织的影响，即风险值。
根据脆弱性的严重程度及安全事件所作用资产的重要性计算安全事件的损失。

③资产价值评估

a 资产分类

分为数据、软件、硬件、服务、人员、其他（企业形象，客户关系）

b 资产保密性赋值

1到5，保密性依次增加

c 资产完整性赋值

1到5，完整性依次增加

d 资产可用性赋值

1到5，可用性价值依次增加

e 资产等级计算公式

④威胁评估

a 威胁来源

环境因素，人为因素（分为恶意和非恶意）

b 威胁赋值

1~5赋值，越大频率越高。

⑤脆弱性评估

a 脆弱性分类识别

物理环境、网络结构、系统软件、应用中间件、应用系统

b 脆弱性赋值

1~5赋值，越大脆弱性越高，系统越脆弱

⑥风险计算方法

目标是确定风险等级：1~5，从一到5，风险从低到高。

a 矩阵法风险计算

b 残留风险评价

绝对安全是不可能的
实施安全控制后会有残留风险或者残存风险
为了确保信息安全，应该确保残留风险在可接收的范围之内

五、信息系统等级保护

1、什么是等级保护，它和分级保护有什么不同

①等级保护的概念

网络安全等级保护是指对国家重要信息、法人和其他组织及公民的专有信息以及公开信息和存储、传输、处理这些信息的信息系统分等级实行安全保护，对信息系统中使用的信息安全产品实行按等级管理，对信息系统中发生的信息安全事件分等级响应、处置。

解读：等级保护针对的对象是信息系统，对信息系统分等级保护。
重要性：信息安全等级保护是基本制度、基本国策、基本方法

2、定级对象

也称为等级保护对象，网络安全等级保护工作的作用对象。
一般包括网络基础设置（广电网、电信网、专用通信网络）、云计算平台系统、大数据平台系统、物联网、工控系统、采用移动互联技术的系统等。

3、等级保护的划分原则及定级建议，定级的流程

①等级保护的划分

②定级建议

③定级流程

确定定级对象->初步确定定级->专家评审->主管部门审核->公安机关备案审查

4、等级保护管理组织

5、等级保护主要工作流程，备案的流程，备案地点

①等级保护的主要工作流程

②备案流程

用户初步定级->编写定级报告->专家定级评审->填写备案表->提交备案材料->收到备案证明

③备案地点

6、等保2.0考虑了哪些新技术及新技术催生的新应用

六、物理安全

1、物理安全的概念

物理安全包括环境、介质、线路、供电安全

①环境安全

安防技术：实时监控，门禁等等
机房的温度湿度洁净度：温度18_{22℃，湿度在40%}60%，洁净度尘埃颗粒直径<0.5um，含尘量<1万颗/升
机房的用电安全技术：防雷击技术，防火防水
指定机房的安全管理技术：控制人员的进出，防盗
机房选址要求：避开电磁场，避免建筑物的高层或者地下室，结构要安全。

②线路安全

线路保护，防止窃听。

光纤通信技术
海底电缆窃听

2、电磁泄露

电磁泄露的途径：以电磁波形式的辐射泄露，电源线、控制线、信号线和地线造成的传导泄露。
电磁谢露应用：密码破解，侧信道攻击。

3、电源调整器，不间断电源（UPS）

4、电磁战，防磁柜

5、GB/T 2887-2000规定的三类供电方式

6、电源防护措施

七、信息系统的可靠性

包括硬件、软件和网络的可靠性

1、可靠性及其度量指标（MTBF，MTTF，失效率，可靠度）

①可靠性的概念

可靠性是一门研究如何发现故障、分析故障、应对故障的科学。
可靠性的定义：
- 在规定的条件下、在给定的时间内、系统能实施应有功能的能力。

②可靠性的参数

2、可维修产品、不可维修产品的可靠性指标，可用度

①可维修产品

可维护性由平均维修时间来度量（MTTR，Mean Time To Repair）
可靠性指标：
- 可用性
- MTBF

②不可维修产品

平均寿命
- 平均无故障时间（MTTF）
- 系统的可靠性越高，MTTF越大。

3、网络可靠性，计算机网络可靠性故障特征

4、容错技术，故障检测和诊断技术、故障屏蔽技术，冗余技术

①容错技术

容错技术的主要内容

故障检测和诊断技术
故障屏蔽技术、冗余技术

②故障检测和诊断技术

③故障屏蔽技术

利用冗余

③冗余技术

5、RAID

6、纠删码（Erasure Code）

纠删码可以用于存储、数据分块恢复、通信传输

7、失效率的规律，失效率、寿命、可靠度三者之间关系的推导

①寿命

寿命的不同定义

②可靠度R

③失效率

失效率的浴缸形曲线

可靠度与失效率的而关系

④例题

8、可靠性模型：串联、并联、表决，储备。串联、并联模型的寿命、可靠度推导

一个复杂的系统总是由许多基本元件、部件组成，如何在保证完成功能的前提下组成一个高可靠性的系统对产品设计是很有意义的。一方面需要知道组成系统的基本元器件或部件在相应使用条件下的可靠性，另一方面还要知道这些基本元器件、部件的可靠性和由其构成的系统的可靠性的关系

①可靠性模型

描述了系统及其组成单元之间的故障逻辑关系。

②串联系统

③并联系统

④表决系统

⑤冷储备系统

9、硬件可靠性和软件可靠性的不同及各自特点

硬件可靠性
- 因素：设计（结构优化，功能合理）、环境，使用（人为）
软件可靠性

10、软件的四种常见的可靠性模型

11、网络可靠性迫切需要解决的关键性问题

①计算机网络可靠性故障特征

②迫切需要解决的关键性问题

12、三模冗余（硬件冗余）原理及优缺点

13、时间冗余技术

14、信息冗余技术

八、操作系统安全

操作系统的安全是计算机系统安全的基础

1、操作系统面临的安全威胁

2、隐通道

提出：1973年，B.W.Lampson研究程序的限制问题时候提出隐通道概念。
概念：隐通道是一类不易被发现的数据泄密途径。
- 按照常规来说，不会用于传送信息的渠道但是却被利用造成了泄露信息，成为信息传送渠道。
程序的限制问题：程序的调用与信息的传送
- 设程序B是由程序A调用运行的
- 所谓对程序B的限制是指：制止程序B在运行期间向其他程序（程序A除外）传递信息。
- 程序B向它自己的owner传送有关程序A的信息就属于信息泄露

3、存储隐通道和时间隐通道的原理

TCSEC提出了存储隐通道和时间隐通道：可以被进程利用来通过违反系统安全策略的方式进行非法传输信息的通信通道

4、Symbian OS 体系结构及安全机制，Symbian 内核安全性的三个要素

体系架构：进程是保护的基本单元，核心思想是控制进程的行为

三个要素：可信计算单元、能力模型、数据锁定

5、Symbian OS的能力模型，数据锁定

能力模型：访问敏感性系统资源的权限标志（进程的能力）

数据锁定：防止对文件系统非法的写操作

6、资源管理模式：工作组，域，域控制器

详解1

详解2

7、操作系统的一般性安全机制（隔离机制、访问控制、信息加密、审计机制等）

①隔离机制

隔离控制：
- 物理（不同的硬件设备分配给不同的用户）、时间（不同安全级别的程序在不同的时间使用计算机）、加密（把文件，数据加密）、逻辑隔离（把各个进程的运行限制在一定的空间，使得相互之间不感到其他进程或程序的存在）

②访问控制

访问控制是操作系统的安全控制核心。提供身份认证，确定访问权限，实施访问控制的权限的功能。

③信息加密

用于安全传输：IPSec
用于文件安全

④审计机制

要求任何影响系统安全性的行为都被跟踪和记录在案，安全系统拥有把用户标识与它被跟踪和记录的行为联系起来的能力。

8、身份认证的常见方式和协议，一次性口令（OTP），Kerberos协议的原理

①常见方式和协议

常见方式：
- 知识，口令，密码
- 身份证，信用卡，钥匙，智能卡，令牌。
基于个人特征（生物认证，虹膜等）

②OTP

③Kerberos协议

登录工作站时候，请求票据许可票据
AS发放票据许可票据和会话密钥
Client请求服务器票据
TGS发放服务器票据和会话密钥
工作站将票据和认证符发给服务器
服务器验证票据和认证符中的匹配，然后许可访问服务。

9、目录服务，活动目录，schema，目录服务提供的好处

①域

一个域中可有一个或者多个域控制器，各个域控制器之间可以相互复制活动目录。

②活动目录

③架构

④目录服务

活动目录的本质，就是一种采用LDAP（轻量级目录访问协议）的目录服务。

活动目录：
- 目录：
  - 是存储各种对象的容器，保存集中管理的共享资源信息，包括服务器信息、文件信息、打印机信息、用户账号等信息。
- 目录服务：
  - 维护目录信息、数据赋值、查询机制、合理组织信息的结构
  - 方便管理，访问和使用

10、活动目录的逻辑结构和物理结构，为什么需要活动目录的物理结构？

①逻辑结构

②AD的物理结构

物理结构主要偏重于拓扑，考虑到的还是整个域的网络优化问题。
为管理员登录到域控主机，提供一个可靠的、告诉的连接通道。

11、组策略

组策略是微软Windows NT家族操作系统的一个特性，它可以控制用户账户和计算机账户的工作环境。组策略提供了操作系统、应用程序和活动目录中用户设置的集中化管理和配置。

12、组策略的主要优势，组策略和 OU 的关系

关系：

一个GPO可以连接在多个Site、域、和OU上
一个Site、域、和OU上可以连接多个GPO

13、ACL 默认的执行顺序，配置时遵循的原则

14、站点（site）

15、物联网和虚拟化技术对操作系统带来的安全挑战

身份验证和访问控制。
设备有时部署在可能无法提供物理安全的区域。
软件堆栈和协议
缺乏物联网的安全标准

虚拟化技术
- 如何运用虚拟化技术给终端客户提供一个安全、稳定、高效的桌面环境。
- 宿主机和虚拟环境的隔离

九、数据库安全

1、例程

例程就是一个中间进程，是由内存结构和一系列的进程组成的。

2、进程结构，存储结构，内存结构

3、Oracle客户端通过例程和后台数据库的交互方式

4、Oracle数据库物理存储结构

Oracle数据库结构详解

5、物理结构包括的三种文件：控制文件（.ctl），数据文件（.dbf），重做日志

控制文件：一个较小的二进制文件，描述数据库结构
数据文件：是物理存储Oracle数据库数据的文件
- 每一个数据文件只与一个数据库相联系
- 一个表空间可以包含一个或者多个数据文件
- 一个数据文件只能属于一个表空间
重做日志文件：记录所有对数据库数据的修改，以备恢复数据时使用
- 每一个数据库至少包含两个日志文件组
- 日志文件组以循环方式进行写操作
- 每一个日志文件成员对应一个物理文件