(作者:饒曄,北京外國(guó)語(yǔ)大學(xué),德語(yǔ)系2012級(jí)碩士研究生;劉潤(rùn)生,中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所助理研究員,科技參考研究室負(fù)責(zé)人,主要從事科技戰(zhàn)略與政策研究;張麗娟,中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所研究實(shí)習(xí)員,主要研究方向?yàn)榭萍颊吲c管理。)
數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)世界日益融合,網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)越發(fā)嚴(yán)峻。有效保護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全是確保經(jīng)濟(jì)成功的重要條件,也是至關(guān)重要的國(guó)家安全和公民主權(quán)問(wèn)題。近期,德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)向德國(guó)聯(lián)邦教研部部長(zhǎng)和聯(lián)邦內(nèi)政部部長(zhǎng)遞交了《“網(wǎng)絡(luò)安全2020”戰(zhàn)略及意見(jiàn)書(shū)》報(bào)告。
信息通信技術(shù)滲透至生活和工作的每個(gè)領(lǐng)域。數(shù)字世界和現(xiàn)實(shí)世界的界限日益模糊,同時(shí)網(wǎng)絡(luò)犯罪和網(wǎng)絡(luò)間諜越來(lái)越專業(yè)化,傳統(tǒng)的預(yù)防方式已不足以應(yīng)對(duì)新情況,網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn)越發(fā)嚴(yán)峻。特別是斯諾登事件爆發(fā)后,網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題引起全球關(guān)注。
能否擁有可靠、安全的信息通信技術(shù)對(duì)德國(guó)經(jīng)濟(jì)至關(guān)重要。德國(guó)高技術(shù)戰(zhàn)略的未來(lái)項(xiàng)目“工業(yè)4.0”(即“第四次工業(yè)革命”項(xiàng)目)具有典型意義。在“工業(yè)4.0”中,以往的界限都將消失,生產(chǎn)性信息技術(shù)、銷(xiāo)售物流、零部件產(chǎn)業(yè)、商業(yè)信息技術(shù)等領(lǐng)域都將聯(lián)系到一起。因此,信息技術(shù)系統(tǒng)將遇到許多新的挑戰(zhàn),病毒將可能攻擊生產(chǎn)設(shè)備,不夠安全的機(jī)器有可能被遠(yuǎn)程操控,給現(xiàn)實(shí)世界帶來(lái)巨大損失。
在“工業(yè)4.0”中,設(shè)備和產(chǎn)品都將納入智能的物聯(lián)網(wǎng)中。這一網(wǎng)絡(luò)范圍越大、越具活力,就越有必要使每個(gè)系統(tǒng)(從每個(gè)組件到每個(gè)產(chǎn)品)都相互區(qū)別,明確確定其信息,并保證安全的相互交流。隨著網(wǎng)絡(luò)成為最重要的交流媒介,云計(jì)算成為中央系統(tǒng),服務(wù)和人都需要更加安全可靠的身份證明。不僅必須保證交流的安全可靠,而且要在網(wǎng)絡(luò)攻擊情況下保持系統(tǒng)的長(zhǎng)效安全可靠。對(duì)于德國(guó)高科技工業(yè),特別是機(jī)械設(shè)備制造業(yè)的中小企業(yè),采取有力措施應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)間諜行為對(duì)它們的存亡至關(guān)重要。面對(duì)非法攻擊,云端數(shù)據(jù)也應(yīng)得到強(qiáng)有力的安全保障。
“工業(yè)4.0”中的所有要素,包括人、機(jī)器、生產(chǎn)設(shè)備、應(yīng)用程序、產(chǎn)品和服務(wù)都會(huì)不斷產(chǎn)生數(shù)據(jù)。只有保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)整合和高效分析才能優(yōu)化資源和生產(chǎn)鏈。大數(shù)據(jù)給企業(yè)信息保護(hù)和個(gè)人隱私保護(hù)帶來(lái)了無(wú)法回避的問(wèn)題,同時(shí)也帶來(lái)了機(jī)遇。
“工業(yè)4.0”中的工人是靈活的、全球性的和自主的,信息通信技術(shù)對(duì)于工人也應(yīng)該靈活多樣、更易于使用。這一要求給科研帶來(lái)了挑戰(zhàn),包括移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的通信安全和更加安全的運(yùn)營(yíng)方案,例如在生產(chǎn)、維護(hù)、運(yùn)營(yíng)、物流等領(lǐng)域,移動(dòng)終端設(shè)備如何在移動(dòng)商務(wù)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)更加安全可靠的融合。
德國(guó)弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)是歐洲最大的應(yīng)用研究機(jī)構(gòu),在德國(guó)乃至歐洲信息安全研究中占據(jù)重要地位。它對(duì)德國(guó)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全研究議程“網(wǎng)絡(luò)安全2020”提出了7項(xiàng)建議:
在信息安全這一核心領(lǐng)域,德國(guó)必須絕對(duì)獨(dú)立,必須找出靈活的、第三方檢測(cè)的安全解決方案,作為以信息通信技術(shù)為基礎(chǔ)的基礎(chǔ)設(shè)施的信任基石。不僅在信息通信技術(shù)這一關(guān)鍵領(lǐng)域,也要在跨領(lǐng)域的重大未來(lái)項(xiàng)目(如“工業(yè)4.0”和“互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)”)的服務(wù)中保證德國(guó)信息技術(shù)的獨(dú)立。
信息安全研究必須保證實(shí)用性。要建立和運(yùn)行同企業(yè)保持緊密合作的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室,針對(duì)網(wǎng)絡(luò)犯罪和網(wǎng)絡(luò)間諜行為的系統(tǒng)解決方案的可行性進(jìn)行實(shí)際研究和驗(yàn)證。
要保證產(chǎn)品、服務(wù)和解決方案在全生命周期的安全性。也就是從最開(kāi)始就要考慮到安全問(wèn)題,要促進(jìn)各個(gè)組成系統(tǒng)的融合并明顯提高安全性。
為獲得可信賴的安全,要支持研發(fā)新的技術(shù)方法,對(duì)組件、產(chǎn)品、服務(wù)和解決方案在全生命周期的安全性進(jìn)行檢查,并使已達(dá)到的安全性具有可證性。
要同時(shí)保護(hù)經(jīng)濟(jì)、國(guó)家和個(gè)人隱私,應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)犯罪和網(wǎng)絡(luò)間諜行為,特別要考慮個(gè)人信息保護(hù)的重要意義,如客戶信息對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要意義。必須通過(guò)適當(dāng)辦法,按照“通過(guò)設(shè)計(jì)保護(hù)隱私”原則預(yù)防非法網(wǎng)絡(luò)入侵和信息濫用。
要高效及時(shí)地繪制自身安全形勢(shì)圖,使決策者能夠就安全情況作出可靠評(píng)估,并為負(fù)責(zé)任、可持續(xù)的行為創(chuàng)造前提。
信息安全機(jī)制及方法應(yīng)該人性化,應(yīng)該具有良好的可用性,使研發(fā)人員、信息安全專家和普通人都能完成與安全相關(guān)的任務(wù)。
德國(guó)高校和研究機(jī)構(gòu)對(duì)信息安全研究作出了杰出貢獻(xiàn),德國(guó)企業(yè)開(kāi)展信息安全工作以滿足顧客需求。國(guó)家自身支持信息安全研究,其重點(diǎn)是不安全環(huán)境中的安全研究、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)、嵌入式安全等。自2011年起,有3個(gè)信息安全能力研究中心先后成立。但是,德國(guó)明顯缺乏更加貼近實(shí)際的信息安全應(yīng)用研究,科研發(fā)展也沒(méi)有持續(xù)跟上實(shí)際發(fā)展需求的腳步。在信息安全研究中,新興應(yīng)用領(lǐng)域不斷產(chǎn)生,能源供應(yīng)、交通、隱私保護(hù)等新興應(yīng)用領(lǐng)域引起社會(huì)廣泛關(guān)注。在這些新興應(yīng)用領(lǐng)域,對(duì)信息安全仍甚少涉及,甚至在自動(dòng)化、移動(dòng)系統(tǒng)和云計(jì)算領(lǐng)域也缺少貼近實(shí)際的解決方案。
“信息安全,德國(guó)制造”將為德國(guó)科研和經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大機(jī)遇。德國(guó)迫切需要使基礎(chǔ)研究成果應(yīng)用于實(shí)踐,這具有四項(xiàng)重要意義。一是將基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化成市場(chǎng)歡迎的產(chǎn)品。這樣新興應(yīng)用領(lǐng)域才能從這些貼近實(shí)際并經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的解決方案中直接受益,這樣信息安全將不再是障礙,而會(huì)在國(guó)際市場(chǎng)上為德國(guó)企業(yè)增彩。二是保護(hù)經(jīng)濟(jì)和公民。沒(méi)有哪個(gè)生活領(lǐng)域可以脫離信息技術(shù),許多新興應(yīng)用領(lǐng)域與信息技術(shù)密切相關(guān),重要的基礎(chǔ)設(shè)施、相互依賴的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)都必須通過(guò)安全可靠的信息安全系統(tǒng)來(lái)保護(hù)。三是降低損失。如果企業(yè)對(duì)信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)不力,遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險(xiǎn)就很大,這不僅會(huì)帶來(lái)直接經(jīng)濟(jì)損失,還會(huì)導(dǎo)致難以估量的名譽(yù)損失。四是提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。德國(guó)在信息安全基礎(chǔ)研究方面享有很高聲望,在信息安全、自動(dòng)化、數(shù)據(jù)保護(hù)、能源供應(yīng)等領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。鑒于國(guó)際信息技術(shù)和安全市場(chǎng)不斷發(fā)展,未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)激烈,有必要不斷促進(jìn)應(yīng)用研究,為在國(guó)際市場(chǎng)保持領(lǐng)先地位創(chuàng)造必要條件,并在尚未完全發(fā)展起來(lái)的領(lǐng)域中搶占先機(jī)。
為保持德國(guó)的技術(shù)主權(quán)和獨(dú)立,保持德國(guó)的創(chuàng)新地位,弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)建議特別關(guān)注以下研究主題。
云計(jì)算是信息技術(shù)資源的下一次革命,硬件和軟件向云端轉(zhuǎn)移將成為新的信息技術(shù)范式。借助云計(jì)算,企業(yè)能夠大幅降低成本。由于許多潛在用戶對(duì)云安全有所顧慮,導(dǎo)致拒絕使用云技術(shù),云安全研究勢(shì)在必行。其研究重點(diǎn)應(yīng)包括安全規(guī)則建模、用于安全規(guī)則建模和可信評(píng)測(cè)的衡量標(biāo)準(zhǔn)、云端環(huán)境的認(rèn)證信息管理、云計(jì)算中心威脅評(píng)估模型、安全虛擬環(huán)境機(jī)制、隱私保護(hù)技術(shù)、信任與策略管理、固定設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備通過(guò)云設(shè)施的安全同步、高度敏感信息的云利用模式和方法、云端惡意軟件的識(shí)別和處理、云服務(wù)供應(yīng)商審核控制機(jī)制等。
信息物理融合系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng),借助傳感器或制動(dòng)器來(lái)評(píng)估和儲(chǔ)存信息,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接和人機(jī)接口實(shí)現(xiàn)交流。信息物理融合系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)和信號(hào)加工,已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)制造、化工、能源、醫(yī)療衛(wèi)生、生產(chǎn)及自動(dòng)化、物流、終端服務(wù)等領(lǐng)域。隨著其性能的增強(qiáng)和聯(lián)網(wǎng)程度的提高,迫切需要新的技術(shù)和方法滿足它在安全和保護(hù)上的需求。其研究重點(diǎn)包括網(wǎng)絡(luò)化智能交互技術(shù)的安全、特殊密碼程序和安全技術(shù)、軟硬件結(jié)合的安全機(jī)制、受到攻擊時(shí)的緊急應(yīng)對(duì)、安全等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法、分布式智能傳感機(jī)制等諸多問(wèn)題。
個(gè)人信息非法交易問(wèn)題日益凸顯,許多大公司,如銀行和通訊公司,都遭遇到了這樣的問(wèn)題,這不僅損害公司形象,而且導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。個(gè)人信息保護(hù)已成為科研與社會(huì)的核心話題。
能源互聯(lián)網(wǎng)是極其重要的基礎(chǔ)設(shè)施,智能電網(wǎng)的發(fā)展要求必須注意新的風(fēng)險(xiǎn)。從電力生產(chǎn)者、儲(chǔ)存者、電網(wǎng)到終端用戶的相互聯(lián)系,再到管控,智能電網(wǎng)意味著各環(huán)節(jié)之間存在更多的交流,也會(huì)產(chǎn)生更多的未知風(fēng)險(xiǎn)。該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的建立和保證智能電網(wǎng)的安全。
隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,各種惡意軟件不斷出現(xiàn),信息系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者已很難及時(shí)告知新的威脅并予以保護(hù)。使用信息預(yù)警系統(tǒng)及早應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)意外情況至關(guān)重要,在這方面還有很多問(wèn)題有待解決,例如新興應(yīng)用領(lǐng)域預(yù)警系統(tǒng)、僵尸網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。
工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是工業(yè)化國(guó)民經(jīng)濟(jì)良好運(yùn)行的支柱,信息安全是信息技術(shù)融入生產(chǎn)設(shè)備的基石。
網(wǎng)絡(luò)作案者會(huì)留下痕跡。信息技術(shù)取證的任務(wù)就是發(fā)現(xiàn)、確定并分析這些痕跡。主要研究任務(wù)包括:研發(fā)可針對(duì)各種媒體類型自動(dòng)高效識(shí)別禁止內(nèi)容的程序以及在刪除信息后從信息碎片中識(shí)別禁止內(nèi)容的程序;對(duì)大數(shù)據(jù)快速分類以及在大數(shù)據(jù)中快速自動(dòng)檢索圖片和視頻內(nèi)容的辦法。
越來(lái)越多的汽車(chē)功能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。汽車(chē)聯(lián)網(wǎng)并且車(chē)聯(lián)網(wǎng)將逐漸對(duì)外開(kāi)放,既會(huì)給汽車(chē)制造商、供應(yīng)商和服務(wù)商帶來(lái)許多安全問(wèn)題,又帶來(lái)了新市場(chǎng)和新機(jī)遇。
數(shù)字化媒體涉及影片、音樂(lè)、有聲讀物和電子書(shū),重點(diǎn)要進(jìn)行版權(quán)保護(hù)和防操縱保護(hù)。
網(wǎng)絡(luò)與日常生活密不可分,人們?nèi)找嬷匾暰W(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。保證交流基礎(chǔ)設(shè)施的安全意味著保護(hù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù),保護(hù)通訊服務(wù)的連通性、延伸性和可用性,研發(fā)可對(duì)攻擊和安全漏洞進(jìn)行識(shí)別和分類的支持方法。
對(duì)產(chǎn)品、設(shè)備和設(shè)計(jì)的盜版不僅會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大的損失,也會(huì)給消費(fèi)者帶來(lái)安全和質(zhì)量隱患,在機(jī)械制造和電子技術(shù)方面尤其如此。因此急需考慮整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)品生命周期內(nèi)預(yù)防盜版的方法和工具。
物理嵌入式網(wǎng)絡(luò)安全是把物理世界和信息世界聯(lián)系起來(lái)保護(hù)兩者安全。它意味著免受非法攻擊,也意味著面對(duì)意外和系統(tǒng)違規(guī)操作時(shí)提供安全保護(hù)。其研究重點(diǎn)在于信息世界和物理世界以及兩者間節(jié)點(diǎn)的安全保護(hù)、信息世界和物理世界相互聯(lián)系的建立與協(xié)調(diào)。
許多信息技術(shù)產(chǎn)品存在安全缺陷。從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和研發(fā)階段就開(kāi)始考慮安全問(wèn)題并將它延展至產(chǎn)品的整個(gè)生命周期,對(duì)于企業(yè)具有戰(zhàn)略性意義。
智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)設(shè)備越來(lái)越受歡迎,逐漸成為網(wǎng)絡(luò)攻擊目標(biāo)。如果沒(méi)有特定的保護(hù)措施,移動(dòng)設(shè)備更容易受到攻擊,并且其影響范圍遠(yuǎn)大于固定設(shè)備。
隨著越來(lái)越多的事物網(wǎng)絡(luò)化,旁路攻擊明顯增加。采取保護(hù)措施保證長(zhǎng)期的密碼信息安全十分必要,這樣也可以有效處理潛在攻擊。
在信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,信息安全管理面臨巨大挑戰(zhàn)。在云環(huán)境、生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施以及由信息系統(tǒng)控制的重要基礎(chǔ)實(shí)施中急需一體化的安全管理解決方案。研究需求主要包括新興應(yīng)用領(lǐng)域和新興技術(shù)領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)管理方法、一體化信息安全管理系統(tǒng)、跨組織安全管理辦法研究等。
現(xiàn)代計(jì)算系統(tǒng)軟件越復(fù)雜,安全漏洞的風(fēng)險(xiǎn)越大,傳統(tǒng)的病毒掃描和防火墻已經(jīng)無(wú)法滿足安全需求。要重點(diǎn)研究可信系統(tǒng)的虛擬化構(gòu)建方法、硬件安全模塊的運(yùn)用、可信計(jì)算工作組(TCG)方案在嵌入式系統(tǒng)中的運(yùn)用以及在新興應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。
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網(wǎng)絡(luò)安全是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護(hù),不因偶然的或者惡意的原因而遭受到破壞、更改、泄露,系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運(yùn)行,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不中斷。網(wǎng)絡(luò)安全包含網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安全、網(wǎng)絡(luò)信息安全、網(wǎng)絡(luò)軟件安全。從廣義來(lái)說(shuō),凡是涉及到網(wǎng)絡(luò)上信息的保密性、完整性、可用性、真實(shí)性和可控性的相關(guān)技術(shù)和理論都是網(wǎng)絡(luò)安全的研究領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)安全是一門(mén)涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、密碼技術(shù)、信息安全技術(shù)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、數(shù)論、信息論等多種學(xué)科的綜合性學(xué)科。
主要特性:
保密性
信息不泄露給非授權(quán)用戶、實(shí)體或過(guò)程,或供其利用的特性。
完整性
數(shù)據(jù)未經(jīng)授權(quán)不能進(jìn)行改變的特性。即信息在存儲(chǔ)或傳輸過(guò)程中保持不被修改、不被破壞和丟失的特性。
可用性
可被授權(quán)實(shí)體訪問(wèn)并按需求使用的特性。即當(dāng)需要時(shí)能否存取所需的信息。例如網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下拒絕服務(wù)、破壞網(wǎng)絡(luò)和有關(guān)系統(tǒng)的正常運(yùn)行等都屬于對(duì)可用性的攻擊;
可控性
對(duì)信息的傳播及內(nèi)容具有控制能力。
出現(xiàn)安全問(wèn)題時(shí)提供依據(jù)與手段,從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和管理者角度說(shuō),希望對(duì)本地網(wǎng)絡(luò)信息的訪問(wèn)、讀寫(xiě)等操作受到保護(hù)和控制,避免出現(xiàn)“陷門(mén)”、病毒、非法存取、拒絕服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)資源非法占用和非法控制等威脅,制止和防御網(wǎng)絡(luò)黑客的攻擊。對(duì)安全保密部門(mén)來(lái)說(shuō),他們希望對(duì)非法的、有害的或涉及國(guó)家機(jī)密的信息進(jìn)行過(guò)濾和防堵,避免機(jī)要信息泄露,避免對(duì)社會(huì)產(chǎn)生危害,對(duì)國(guó)家造成巨大損失。從社會(huì)教育和意識(shí)形態(tài)角度來(lái)講,網(wǎng)絡(luò)上不健康的內(nèi)容,會(huì)對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定和人類的發(fā)展造成阻礙,必須對(duì)其進(jìn)行控制。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,在計(jì)算機(jī)上處理的業(yè)務(wù)也由基于單機(jī)的數(shù)學(xué)運(yùn)算、文件處理,基于簡(jiǎn)單連接的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部業(yè)務(wù)處理、辦公自動(dòng)化等發(fā)展到基于復(fù)雜的內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)、企業(yè)外部網(wǎng)(Extranet)、全球互聯(lián)網(wǎng)(Internet)的企業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)和世界范圍內(nèi)的信息共享和業(yè)務(wù)處理。
在系統(tǒng)處理能力提高的同時(shí),系統(tǒng)的連接能力也在不斷的提高。但在連接能力信息、流通能力提高的同時(shí),基于網(wǎng)絡(luò)連接的安全問(wèn)題也日益突出,整體的網(wǎng)絡(luò)安全主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:網(wǎng)絡(luò)的物理安全、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)安全、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全、應(yīng)用系統(tǒng)安全和網(wǎng)絡(luò)管理的安全等。
因此計(jì)算機(jī)安全問(wèn)題,應(yīng)該像每家每戶的防火防盜問(wèn)題一樣,做到防范于未然。甚至不會(huì)想到你自己也會(huì)成為目標(biāo)的時(shí)候,威脅就已經(jīng)出現(xiàn)了,一旦發(fā)生,常常措手不及,造成極大的損失。