计算机网络安全技术 笔记1

一、课程概论

无处不在的通信

人类的基本需求

• 通信的基本要素: 信源、信道、信宿.

• 三网合一:

  • 一个多世纪前——电信网络;

  • 半个多世纪前——计算机网络;

  • 单向广播式的网络——有线电视网.

    

电信网的发展历程

有线电报

• 电磁电报机:

  • 基本技术条件: 电池、铜线、电磁感应器.
  • 通过专用的交换线路以电信号发送信息.

• 摩尔斯电码:

  

• 局限性: 手续麻烦, 不能及时双向交流信息.

  • 发送: 报文译成电码, 电报机发送;
  • 接收: 电码译成报文, 送到收报人.

电话

• 送话器: 声音变成电信号.

  • 贝尔送话器: 电磁感应, 贝尔获得发明电话专利.
  • 格雷送话器: 液体电阻的变化;
  • 爱迪生送话器: 活性炭的振动.

• 受话器: 电信号变成声音.

  • 电磁感应.

• 传输导线: 铜; 电话线: 双绞线.

• 步进制交换机问世, 标志交换技术从人工时代迈入机电交换时代.

• 由计算机控制的程控电话交换机在美国问世, 标志着电话新时代的开始.

  

• 局限性: 电信号通过金属线传送的, 信息无法无线传播.

无线电报

• 科学家的努力:
  • 电磁感应: 麦克斯韦.
  • 电磁能量越过空间传播: 赫兹 (无线电技术萌芽).
  • 无线电通信创始人: 俄国人波波夫和意大利人马可尼.
  • 无线电广播之父: 美国人巴纳特•史特波斐德.
• 二战是基于无线电的信息战.
• 电子管——对讲无线电样机; 晶体管——专用无线电话系统.

移动电话

• 载波: 振荡器产生, 在通讯信道上传输, 调制后传送语音或数据.

• 贝尔实验室: 提出小区制、蜂窝组网理论, 改变了移动通信发展史.

• AMPS: 先进移动电话业务系统, 第一个具有随时随地通信能力的大容量蜂窝移动通信系统.

• 蜂窝移动通信系统: 由交换网路子系统 (NSS), 无线基站子系统 (BSS) 和移动台 (MS) 组成.

  

• 移动通讯:

  • 1G: 面向语音的模拟无线系统, FDMA 技术.
    • 美国 AMPS、欧洲 TACS.
  • 2G: 面向语音的数字无线系统, TDMA 或窄带 CDMA 技术.
    • 欧洲 GSM、北美 IS-54 和 IS-95、日本 JDC.
  • 3G: 用分组交换数据业务综合在高语音质量、容量、速率的网络系统.
    • W-CDMA 和 CDMA2000.
  • 4G: 提高无线访问速率与无线通信速度.
    • TD-LTE 和 FDD-LTE.

计算机网络的发展历程

计算机孤岛

• 1950 年前: 没有网络, 计算成本昂贵, 资源不能共享.

终端出现

• 1954 年: 终端出现, 收发器终端, 通过电话线传输, 打孔卡片上的数据发送到远地计算机.

• 计算机网络的基本原型: 星型拓扑结构.

  • 集中式结构;

  • 集中控制、脆弱性高.

    

计算机和计算机互联

• 第一代计算机网络: 主机——通信线路——终端, 多个用户共享资源服务.

  

• ARPANET:

  • 传送方式: 存储转发;
  • 通信技术: 分组交换;
  • 网络结构划分: 通信子网, 资源子网;
  • 组成元素:
    • 接口报文处理机 IMP;
    • 主机 Host;
    • 分组 Packet;
  • 计算机网络的结构、概念发生变化.

网络与网络互联

• 网络互连特征: 网络体系结构的形成, 网络协议的标准化.
• Internet 诞生标志: 采用标准统一的 TCP/IP 协议.
• 计算机网络: 地理位置分散, 具有独立功能的多个计算机系统, 利用通信设备和传输介质互相连接, 配以相应的网络软件, 实现数据通信和资源共享.
• 逻辑功能 (物理连接):
  • 资源子网 (计算机系统, 进行数据处理);
  • 通信子网 (通信链路和网络节点, 提供通信功能).

无处不在的安全

• 信息安全变革:
  • 计算机的应用;
  • 分布式系统、网络的应用.
• 核心技术难题:
  • 路由劫持;
  • 路由泄露;
  • 源地址伪造.
• 诈骗产业链:
  • 漏洞挖掘、代码编写、信息窃取、信息贩卖、窃取诈骗.
• 信息窃取:
  • 蛮力破解攻击:
    • 字典文件, 提高攻击成功几率; 撞库攻击.
  • 中间人攻击:
    • 网络链路间, 进行数据监听和数据篡改.
  • 拒绝服务攻击:
    • 压跨或使计算机崩溃, 阻止提供服务, 最容易实施的且最为有效.
    • SYN 洪泛, UDP 洪泛, DNS 反射.
  • 病毒攻击:
    • 利用系统、软件的漏洞运行, 或伪装成正常程序.

揭开现象看本质

• Arthur: 加密机 Enigma.

  • 多表代换密码.

  • 转轮式: 防止字频统计, 增加可能的不重复方向.

  • 反射器: 使译码过程和编码过程完全一样.

  • 连接板: 增加加密可能性.

    

• Turing: 破译机 Bomber.

  • 继电器构成, 80 个电子管, 光电阅读器读入密码.

• Turing Machine:

  • 图灵机: 完全虚拟, 忽略硬件因素, 思考焦点是逻辑结构.
  • 阿坦纳索夫: 第一台电子计算机 ABC, 图灵机的第一个硬件实现.
  • 冯·诺依曼: 功能更好、用途更广的通用电子计算机.
  • 图灵: 《机器能思考吗》, 提出人工智能的概念.