◆張新剛于 波田 燕王保平
(1.南陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院 河南 473061; 2.信陽(yáng)師范學(xué)院政法學(xué)院 河南 464000)
大數(shù)據(jù)時(shí)代高校網(wǎng)絡(luò)空間安全層次化保障體系分析
◆張新剛1于 波2田 燕1王保平1
(1.南陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院 河南 473061; 2.信陽(yáng)師范學(xué)院政法學(xué)院 河南 464000)
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)空間安全日益受到人們的重視。為了保障大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校網(wǎng)絡(luò)空間安全,本文在分析高校網(wǎng)絡(luò)空間新的典型安全威脅—APT、DDoS、大數(shù)據(jù)的隱私泄露和移動(dòng)智能終端安全威脅的基礎(chǔ)上,從設(shè)備安全層、系統(tǒng)安全層、數(shù)據(jù)安全層和內(nèi)容安全層四個(gè)層次,構(gòu)建并分析了高校網(wǎng)絡(luò)空間安全層次化保障體系,為進(jìn)一步提高高校網(wǎng)絡(luò)空間安全保障能力提供了參考。
大數(shù)據(jù); 網(wǎng)絡(luò)空間安全; 網(wǎng)絡(luò)安全; APT; 隱私泄露
當(dāng)前,網(wǎng)絡(luò)空間已成為繼陸、海、空、天之外的第五大戰(zhàn)略空間,也成為世界各國(guó)爭(zhēng)相控制的重要領(lǐng)地。特別是“棱鏡門”事件爆發(fā)以來(lái),各國(guó)在網(wǎng)絡(luò)空間領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。網(wǎng)絡(luò)空間的安全問(wèn)題日益嚴(yán)峻,各國(guó)紛紛將網(wǎng)絡(luò)空間安全提升至國(guó)家戰(zhàn)略[1]。
習(xí)近平總書記指出“沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)安全,就沒(méi)有國(guó)家安全。沒(méi)有信息化,就沒(méi)有現(xiàn)代化。”2014年2,中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化領(lǐng)導(dǎo)小組成立,著眼于推動(dòng)國(guó)家網(wǎng)絡(luò)安全和信息化建設(shè),增強(qiáng)安全保障能力。
為了進(jìn)一步推進(jìn)國(guó)家安全戰(zhàn)略,國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)、教育部于2015年6月批準(zhǔn)增設(shè)了“網(wǎng)絡(luò)空間安全”一級(jí)學(xué)科,并增設(shè)了“網(wǎng)絡(luò)空間安全”一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn),這對(duì)于加強(qiáng)我國(guó)網(wǎng)絡(luò)空間安全領(lǐng)域高層次人才培養(yǎng)具有重要的意義[2]。
大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校網(wǎng)絡(luò)空間安全問(wèn)題日益引起人們的重視。本文首先闡述了網(wǎng)絡(luò)空間安全的概念,然后分析了大數(shù)據(jù)時(shí)代高校網(wǎng)絡(luò)空間的典型安全威脅,最后設(shè)計(jì)并分析了大數(shù)據(jù)時(shí)代高校網(wǎng)絡(luò)空間安全層次化保障體系。
2008年,美國(guó)國(guó)家安全第54號(hào)總統(tǒng)令中對(duì)Cyberspace(網(wǎng)絡(luò)空間)進(jìn)行了定義:“網(wǎng)絡(luò)空間是連接各種信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò),包括互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、嵌入式處理器和控制器系統(tǒng),并涉及人與人之間相互影響的虛擬信息環(huán)境。[3]”
目前對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間還沒(méi)有統(tǒng)一的定義,方濱興院士認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)空間是“所有由可對(duì)外交換信息的電磁設(shè)備作為載體,通過(guò)與人互動(dòng)形成的虛擬空間,包括互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。[4]”
隨著高校信息化的快速發(fā)展,以及云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、MOOC等技術(shù)的推廣應(yīng)用,數(shù)據(jù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。高校師生在校園網(wǎng)、一卡通網(wǎng)、電視網(wǎng)、監(jiān)控網(wǎng)、傳感網(wǎng)、電視網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)空間,通過(guò)應(yīng)用一卡通、教學(xué)、科研等復(fù)雜多樣化的業(yè)務(wù)系統(tǒng),積聚了海量數(shù)據(jù),海量數(shù)據(jù)不斷匯聚,促進(jìn)了高校大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)[5]。與普通的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)空間相比,高校網(wǎng)絡(luò)空間具有群體同步、輿論聚集的特征。
大數(shù)據(jù)環(huán)境下,高校網(wǎng)絡(luò)空間面臨著新型的安全問(wèn)題,典型的安全問(wèn)題主要包括APT(高級(jí)可持續(xù)性威脅)、DDoS(分布式拒絕服務(wù))、大數(shù)據(jù)的隱私泄露、移動(dòng)智能終端安全威脅等。
2.1 高級(jí)可持續(xù)性威脅
APT(Advanced Persistent Threat)即高級(jí)可持續(xù)性威脅,其不同于傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊入侵,利用0day漏洞、社會(huì)工程學(xué)原理等多種方式,綜合運(yùn)用多種網(wǎng)絡(luò)滲透技術(shù),對(duì)政府核心信息資源、工業(yè)控制系統(tǒng)等特定組織實(shí)施持續(xù)性攻擊[6]。據(jù)國(guó)家計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急技術(shù)處理協(xié)調(diào)中心發(fā)布的《2015年中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全報(bào)告》,統(tǒng)計(jì)表明2015年針對(duì)我國(guó)境內(nèi)科研教育、政府機(jī)構(gòu)等發(fā)起的APT攻擊的黑客組織近30個(gè),由于APT的隱蔽性強(qiáng),這其中可能還有相當(dāng)一部分APT攻擊事件未被識(shí)別,這表明針對(duì)我國(guó)科研教育行業(yè)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)攻防對(duì)抗日趨激烈。APT通常有以下幾個(gè)特征:攻擊目標(biāo)性強(qiáng)、攻擊隱蔽性強(qiáng)、攻擊持續(xù)性強(qiáng)、攻擊手段多樣化和攻擊威脅性強(qiáng)等。APT攻擊過(guò)程一般經(jīng)由情報(bào)搜集、外部滲透攻擊、獲得內(nèi)部控制權(quán)、內(nèi)部橫向滲透、價(jià)值獲取、實(shí)施攻擊行為、持續(xù)滲透等6個(gè)環(huán)節(jié)[7]。為了實(shí)現(xiàn)攻擊目的,APT會(huì)綜合利用多種攻擊技術(shù),特別是各種網(wǎng)絡(luò)滲透技術(shù),典型的攻擊手段有:(1)利用SQL注入等方式入侵WEB Server; (2)以被入侵的WEB Server為跳板,對(duì)內(nèi)網(wǎng)的其他服務(wù)器或者終端進(jìn)行滲透; (3)利用社會(huì)工程學(xué)手段發(fā)送帶有惡意程序的郵件進(jìn)行定向攻擊; (4)通過(guò)在目標(biāo)主機(jī)植入木馬、后門等回傳敏感文件; (5)通過(guò)對(duì)目標(biāo)郵箱發(fā)送XSS郵件進(jìn)行攻擊,目標(biāo)郵箱自動(dòng)向攻擊者發(fā)送郵件副本,從而獲得相關(guān)信息。
2.2 分布式拒絕服務(wù)
DDoS(Distributed Denial of Service,分布式拒絕服務(wù))一般是利用UDP、DNS、NTP等協(xié)議的某些特性或漏洞,對(duì)攻擊對(duì)象進(jìn)行流量放大攻擊。近年來(lái)DDoS攻擊的方式不斷變化,特別是自2014年起,利用網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)缺陷發(fā)起的反射型DDoS攻擊更加頻繁,這進(jìn)一步增加了DDoS溯源和防御的難度。另外,隨著主干網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加和攻擊技術(shù)難度的降低,針對(duì)高校門戶網(wǎng)站的DDoS攻擊呈現(xiàn)上升趨勢(shì),攻擊者通過(guò)僵尸網(wǎng)絡(luò)輕易發(fā)起大流量DDoS攻擊,從而導(dǎo)致校園網(wǎng)出口堵塞甚至網(wǎng)絡(luò)崩潰、DNS暫停服務(wù)等情況。
2.3 大數(shù)據(jù)的隱私泄露
隱私泄露是大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校網(wǎng)絡(luò)空間的重要安全問(wèn)題。由于大數(shù)據(jù)時(shí)代個(gè)人數(shù)據(jù)存在潛在的巨大商業(yè)價(jià)值,從而導(dǎo)致針對(duì)個(gè)人數(shù)據(jù)的隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)激增[8]。大數(shù)據(jù)時(shí)代,高校師生在使用移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)、搜索引擎等各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時(shí)會(huì)將大量個(gè)人敏感隱私信息暴露在互聯(lián)網(wǎng)上,不經(jīng)意間在互聯(lián)網(wǎng)上留下了使用痕跡,包括位置隱私、身份隱私等信息,這些痕跡信息具有一定的關(guān)聯(lián)性和累積性,如果將這些海量信息匯聚進(jìn)行組合分析,隱私風(fēng)險(xiǎn)泄露概率將成倍增加,很可能能夠挖掘出個(gè)人的行為習(xí)慣、行動(dòng)軌跡、社交網(wǎng)絡(luò)等隱私信息,為惡意分子利用這些信息進(jìn)行精準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)詐騙和敲詐勒索提供了可能[9]。個(gè)人隱私的泄露會(huì)威脅到高校師生的生活安全,也成為影響高校安全穩(wěn)定的重要因素。
2.4 移動(dòng)智能終端安全威脅
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和智能終端的普及,高校師生使用智能手機(jī)的比例不斷提高。由于智能手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)終端設(shè)備具有便攜性、互聯(lián)性等特點(diǎn),能夠方便地通過(guò)多種形式接入互聯(lián)網(wǎng),滿足了師生移動(dòng)學(xué)習(xí)、移動(dòng)辦公、社交、網(wǎng)購(gòu)等需求,還可以與其他設(shè)備互聯(lián)互通實(shí)時(shí)分享信息。然而,正是由于移動(dòng)智能終端多樣化的網(wǎng)絡(luò)接入方式和豐富的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,其已成為惡意軟件重點(diǎn)攻擊的目標(biāo),主要攻擊方式有無(wú)線攻擊、木馬攻擊、蠕蟲攻擊等。
3.1 網(wǎng)絡(luò)空間安全基本要素結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)空間安全基本要素由安全主體、安全威脅和安全保障組成,網(wǎng)絡(luò)空間安全基本要素立體結(jié)構(gòu)如圖1所示。三者之間的關(guān)系是:安全主體是要保護(hù)的實(shí)體,也是潛在被攻擊的對(duì)象; 安全威脅是針對(duì)安全主體的潛在攻擊; 安全保障是針對(duì)潛在威脅而采取的保護(hù)安全主體的措施方法[10]。具體來(lái)說(shuō),安全主體是指需要保護(hù)的實(shí)體。例如,校園網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施、路由器、終端主機(jī)、應(yīng)用系統(tǒng)、支撐軟件、應(yīng)用平臺(tái)、子網(wǎng)等。任何安全都是相對(duì)的安全,有限的安全,因此對(duì)于安全主體應(yīng)當(dāng)劃清安全的層次邊界,進(jìn)行有限地保護(hù)。安全威脅是指攻擊安全實(shí)體的方式。例如電磁破壞、DDoS、漏洞利用、僵尸網(wǎng)絡(luò)、APT、情報(bào)竊取、支付冒充、隱私挖掘等。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟硬件設(shè)備漏洞的不斷發(fā)現(xiàn),安全威脅的方式層出不窮,攻擊手段不斷翻新。對(duì)于不同的安全威脅,要深入分析其攻擊意圖和攻擊過(guò)程,只有做到有的放矢才能夠有效防范[11]。安全保障是指為了應(yīng)對(duì)安全威脅而采取的防護(hù)措施。主要有電磁屏蔽、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、訪問(wèn)控制、VPN部署、防火墻部署、安全傳輸、數(shù)字簽名、情報(bào)對(duì)抗、隱私保護(hù)等方式。安全威脅與安全保障是對(duì)抗關(guān)系,總處于一種動(dòng)態(tài)的演進(jìn)過(guò)程,沒(méi)有一勞永逸的安全保障措施。只有實(shí)時(shí)研判安全主體的安全威脅,掌握網(wǎng)絡(luò)攻防態(tài)勢(shì),才能有的放矢采取適當(dāng)方式做好安全保障。
圖1 網(wǎng)絡(luò)空間安全基本要素立體結(jié)構(gòu)圖
3.2 高校網(wǎng)絡(luò)空間安全層次化保障體系
將網(wǎng)絡(luò)空間中的信息系統(tǒng)自下向上分為設(shè)備安全層、系統(tǒng)安全層、數(shù)據(jù)安全層和內(nèi)容安全層,每層都面臨著不同的安全威脅,整合起來(lái)就形成了網(wǎng)絡(luò)空間安全的層次化模型[12]。按照大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校網(wǎng)絡(luò)空間安全保護(hù)的對(duì)象、安全保護(hù)的層次、安全威脅的類型和對(duì)應(yīng)的安全保護(hù)技術(shù),構(gòu)建了高校網(wǎng)絡(luò)空間安全層次化保障體系模型如圖2所示。
圖2 高校網(wǎng)絡(luò)空間安全層次化保障體系模型
下面結(jié)合大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校網(wǎng)絡(luò)空間實(shí)際,分別對(duì)設(shè)備安全層、系統(tǒng)安全層、數(shù)據(jù)安全層和內(nèi)容安全層的安全威脅和安全防御技術(shù)進(jìn)行分析。
(1)設(shè)備安全層
設(shè)備安全層主要涉及網(wǎng)絡(luò)空間中信息系統(tǒng)設(shè)備的安全問(wèn)題,包括電磁破壞、設(shè)備失效、終端被攻、電子干擾等威脅。設(shè)備安全是信息系統(tǒng)安全的物質(zhì)基礎(chǔ),設(shè)備的任何安全故障都將會(huì)影響信息系統(tǒng)的安全。大數(shù)據(jù)在設(shè)備安全層主要面臨設(shè)備失效的威脅,可以對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行災(zāi)備。針對(duì)高校網(wǎng)絡(luò)空間中設(shè)備安全層的安全威脅,可以采取電磁屏蔽(如防雷擊)容災(zāi)備份(如遠(yuǎn)程備份、雙擊熱備等)、可靠供電(如UPS)、終端安全、探針安全等相關(guān)安全技術(shù)措施來(lái)應(yīng)對(duì)。
(2)系統(tǒng)安全層
系統(tǒng)安全層在網(wǎng)絡(luò)空間中面臨著信息系統(tǒng)自身的安全威脅,主要包括黑客攻擊、木馬病毒、僵尸網(wǎng)絡(luò)、傳輸干擾、運(yùn)行干擾、軟件故障等問(wèn)題。應(yīng)對(duì)技術(shù)和策略主要包括風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、傳輸安全、網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗、網(wǎng)絡(luò)防竊、運(yùn)行安全等。大數(shù)據(jù)環(huán)境下,系統(tǒng)安全層主要面臨著運(yùn)行干擾問(wèn)題。例如,當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)由于某種故障停止服務(wù)時(shí),相應(yīng)的計(jì)算任務(wù)要進(jìn)行轉(zhuǎn)移,此時(shí)大數(shù)據(jù)計(jì)算能否可靠運(yùn)行是一個(gè)重要問(wèn)題。
(3)數(shù)據(jù)安全層
網(wǎng)絡(luò)空間中數(shù)據(jù)安全層主要面臨數(shù)據(jù)處理過(guò)程中所帶來(lái)的安全威脅,主要包括信息篡改、密碼破解、操作抵賴、非法程序、情報(bào)竊取等問(wèn)題。數(shù)據(jù)安全層涉及到信息的完整性、真實(shí)性、機(jī)密性、可用性、不可抵賴性等安全屬性。應(yīng)對(duì)的安全技術(shù)主要包括數(shù)字簽名、新型密碼、情報(bào)對(duì)抗、可信云服務(wù)等。大數(shù)據(jù)環(huán)境下,數(shù)據(jù)安全層主要面臨數(shù)據(jù)混亂的問(wèn)題。這是由于大量的噪聲數(shù)據(jù)可能與有價(jià)值的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一起,如果不能有效地識(shí)別噪聲數(shù)據(jù),將會(huì)導(dǎo)致有價(jià)值的海量數(shù)據(jù)不能有效利用。例如,在網(wǎng)絡(luò)輿情中,如何從海量的輿論中識(shí)別網(wǎng)絡(luò)水軍發(fā)布的大量虛假言論,這就需要構(gòu)建科學(xué)合理的識(shí)別機(jī)制,加強(qiáng)對(duì)大數(shù)據(jù)的可信技術(shù)研究。
(4)內(nèi)容安全層
網(wǎng)絡(luò)空間中內(nèi)容安全層主要面臨著應(yīng)用所帶來(lái)的安全威脅,主要包括有害信息,制造輿論、隱私挖掘、支付冒充等安全威脅。應(yīng)對(duì)的安全技術(shù)有輿情研判、隱私保護(hù)、可控云服務(wù)等。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下,內(nèi)容安全層主要面臨著不當(dāng)?shù)碾[私挖掘帶來(lái)的信息泄露問(wèn)題。這是由于在大數(shù)據(jù)環(huán)境下,通過(guò)關(guān)聯(lián)性能夠從非結(jié)構(gòu)化的海量數(shù)據(jù)中挖掘出有價(jià)值的信息,包括用戶的隱私信息。因此,針對(duì)大數(shù)據(jù)的隱私挖掘,應(yīng)建立嚴(yán)格的隱私保護(hù)機(jī)制,確保大數(shù)據(jù)應(yīng)用規(guī)范有序。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和推廣應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)空間安全面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和威脅。大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校網(wǎng)絡(luò)空間安全面臨著高級(jí)可持續(xù)性威脅、分布式拒絕服務(wù)、大數(shù)據(jù)的隱私泄露、移動(dòng)智能終端安全威脅等典型問(wèn)題,結(jié)合高校網(wǎng)絡(luò)空間實(shí)際,設(shè)計(jì)了高校網(wǎng)絡(luò)空間安全層次化保障體系模型,分別對(duì)模型中的設(shè)備安全層、系統(tǒng)安全層、數(shù)據(jù)安全層和內(nèi)容安全層的安全威脅和應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了分析,該模型對(duì)提高高校網(wǎng)絡(luò)空間安全保障能力具有一定的參考價(jià)值。今后隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)等新技術(shù)和新應(yīng)用的發(fā)展,高校網(wǎng)絡(luò)空間將會(huì)面臨更復(fù)雜、更嚴(yán)峻的安全問(wèn)題,下一步需要考慮從主動(dòng)防御、縱深防御、協(xié)同防御、等級(jí)保護(hù)、態(tài)勢(shì)感知等角度,構(gòu)建立體化、動(dòng)態(tài)化的綜合防御體系,不斷提高高校網(wǎng)絡(luò)空間安全保障能力和水平。
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