中学校园网络安全防护及对策初探.doc
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1、昌吉学院 论文(设计)分类号:TP393本科毕业论文(设计)密级:无中学校园网络安全防护及对策初探-以昌吉市一中校园网络为例系 院 物 理 系 学科门类 理 学 专 业 教育技术学 学 号 0925812004 姓 名 李 树 霞 指导教师 孙 杰 教师职称 讲 师 2013年5月10日毕业论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果或作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 年 月 日 毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学院有关保存、
2、使用毕业论文的规定,同意学院保留并向有关毕业论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权本学院及以上级别优秀毕业毕业论文评选机构将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库以资检索,可以采用复印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文。声明人签名: 导师签名: 年 月 日 年 月 日 摘 要 随着信息时代的高速发展,校园网络的应用越来越广泛,而随着网络重要性的提高及校园网络规模的扩大,在计算机使用过程中,校园网络安全也存在着硬件设备及网络技术等方面的隐患。本文主要针对常见的校园网络安全隐患做一分析,构建具有主动防御能力的校园网络安全模型,并在该模型的指导下,利用网
3、络安全防范的相关技术,建立适用于校园网安全模型,从根本上解决来自网络内外部对网络安全造成的各种威胁,使得昌吉市一中校园网络安全稳定运行。关键词:网络安全 校园网络 防范措施 网络安全模型目 录摘 要I引 言11 中学校园网络存在的安全隐患21.1 计算机病毒入侵21.2 网络软件的漏洞21.3 网络协议漏洞造成的威胁21.3.1 数据窃听 (Packet Sniff)21.3.2 Arp欺骗(Address Resolution protocol Spoofing)31.3.3 拒绝服务(DOS)攻击:31.4 网络拥塞31.5 人为因素32 中学校园网络安全的技术策略52.1 病毒防护策略5
4、2.2 网络安全漏洞扫描技术52.3 网络协议漏洞安全技术52.3.1 防火墙技术52.3.2 信息加密技术62.3.3 入侵检测技术(IDS)62.4 预防网络拥塞的措施72.4.1 流量控制72.4.2 访问控制技术72.4.3 VLAN技术72.5 完善网络安全管理制度73 校园网络安全模型94 校园网络安全改进方案104.1 昌吉市一中校园网络拓扑图结构分析104.2 昌吉市一中网络存在主要问题114.2.1 IP地址欺骗、盗用114.2.2 网络拥塞114.2.3 防御系统较为简单114.2.4 管理制度的不严格114.3 基于校园网络安全模型的改进方案114.4 昌吉市一中网络安全
5、改进后效果125 总结与展望13参 考 文 献14致 谢15引 言 随着信息技术的迅猛发展和Internet的快速普及,数字化校园网络得到了蓬勃的发展。校园网作为数字化校园的重要基础,担当着学校教学、科研、管理和对外交流等重要任务,为学校的教育、教学、生活提供了极大的方便1。校园网络具有开放性和互联性的特点,正是由于网络这些特性,使得网络难于管理、敏感信息易泄漏、数据遭到破坏、信息被篡改、计算机病毒发作等问题,因而,网络安全就显得尤为重要。网络安全是指网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护,不因偶然的或者恶意的原因遭到破坏、更改、泄露,系统可以连续可靠正常地运行,网络服务不被中断。校园网
6、络安全就是把上述的网络特定为校园网络,主要包括物理安全和逻辑安全。物理安全指网络系统中各通信、计算机设备及相关设施的物理保护,免于破坏、丢失等;逻辑安全包含网络信息的保密性、完整性、网络服务的可用性、可控性和可审查性。校园网络安全涉及网络、操作系统、数据库、应用系统、人员管理等方方面面的问题,必须要综合考虑2。加强校园网络安全管理建设,一方面关系到学校的整体形象。随着计算机网络的发展,校园网已成为每个学校走向信息化时代的必然发展趋势,使教育管理向智能化发展。网络安全对外关系到学校整体形象和长远发展,对内关系到学生的全面成长和成才。另一方面关系到学校的整体利益。目前在各类学校的网络中都存储着大量
7、的信息资料,许多方面的工作也越来越依赖网络,一旦网络安全方面出现问题,造成信息的丢失或不能及时流通,或者被篡改、增删、破坏、窃用,都将带来难以弥补的损失。所以在校园网络建设的同时,我们更应该重视网络系统在运行时的安全管理问题3。通过笔者在昌吉市一中担任信息技术教师并参与网络管理的实习经历,结合文献、走访等,发现昌吉市一中校园网络和大多数中学校园网络一样,存在着对IP地址的盗用、黑客攻击、病毒攻击、系统漏洞、信息泄露等方面的网络安全隐患,在中学校园网络中,如果对这些存在的安全隐患不加以控制和防护,会造成各种问题,例如阻塞网络流量、降低网络速度、网络瘫痪等,更加严重的是校园网络上的一些不健康的或者
8、反动的娱乐、暴力及色情内容,会对学生的身心健康发展及成长造成巨大的危害。因此,综合利用各种网络安全技术保障本校的校园网络的安全、稳定、高效运行尤为重要。1 中学校园网络存在的安全隐患网络用户在享受网络带来的巨大便利的同时,网络安全也正受到前所未有的考验。从网络本质而言,校园网络系统的安全隐患大部分都是利用其网络系统本身存在的弱点,而安全系统在管理、使用过程中的失误和疏漏更是加剧问题的严重性。概括起来,影响计算机网络安全的因素主要表现在以下几个方面:1.1 计算机病毒入侵计算机病毒是能自我复制的一组计算机指令或者程序代码,从而破坏计算机功能或者窃取数据信息,严重影响了计算机的正常工作。计算机病毒
9、的入侵是以系统漏洞为切入点进行病毒的传播4。计算机病毒一般潜藏在网络游戏、垃圾邮件、网页、应用软件中,用户在浏览不正常网页,查看邮件或打开一些应用软件都可能感染病毒。最近几年,伴随着网络技术高速发展,使得病毒获得了更迅捷的传播途径,庞大数量的新病毒在网络上蔓延。一些基于网络漏洞的病毒,通过系统漏洞进行传播和破坏,造成了巨大损失。校园网中也常会出现一些不明的网址,包括 QQ 等通讯软件,使用者警惕性不高都可以随意传播病毒。病毒的攻击危害极大,它常盗取用户账号密码等重要信息。如果校园网管理员信息被盗,那么给学校带来的后果和损失将不堪设想5。1.2 网络软件的漏洞 网络软件的漏洞是指用户在使用过程中
10、,下载的一些软件,被不法分子或黑客利用,将病毒植入计算机内部,从而破坏校园网络。应用软件或操作系统软件在逻辑设计上的缺陷或在编写时产生的错误,这个缺陷或错误可以被不法者或者电脑黑客利用,通过木马植入、感染病毒等不同的方式来攻击或操控整个电脑,从而窃取到存储在电脑里的资料和信息,甚至破坏整个的操作系统。网络软件不可能没有一点的缺陷或者漏洞,然而,这些存在的缺陷和漏洞就正好成为了所有黑客攻击的第一目标6。1.3 网络协议漏洞造成的威胁 网络系统内运行着很多种不同的网络协议(TCP/IP,UDP,BGP等),而这些不同的网络协议自身并不是专为安全通讯所设计的,所以网络本身存在着巨大的安全威胁。而大多
11、数的校园网络是基于TCPIP协议7。TCP/IP协议簇具有开放性和通用性等特点,并且在因特网最初的设计中基本没有考虑网络的安全问题,因此存在着很大的安全隐患,缺乏强健的安全机制,任何组织或个人都可以研究、分析及使用网络,因此,TCP/IP协议的任何漏洞都可能被利用。TCP/IP协议主要存在的安全问题有:1.3.1 数据窃听 (Packet Sniff) 由于TCP/IP协议传输数据流的方式为明文传输,因此攻击者利用捕获工具,捕获网络上传输的数据包,从而获取有价值的信息,如用户账号、口令及其它机密信息等,从而达到数据窃听的攻击目的。因此TCP/IP协议传输的数据信息非常容易被窃听、篡改和伪造。1
12、.3.2 Arp欺骗(Address Resolution protocol Spoofing) ARP(地址解析)就是在主机发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。在装有TCP/IP协议的主机系统中都有IP地址与MAC地址的相对应转换表,主机在发送数据帧前会查询转换表,将目标MAC地址更改为目标IP所对应的MAC地址。然而ARP欺骗就是向被攻击的主机发送虚假的IPMAC对应信息,从而达到欺骗的目的。1.3.3 拒绝服务(DOS)攻击:拒绝服务攻击即攻击者想办法让目标机器停止提供服务,是黑客常用的攻击手段之一。它可以针对任何加密系统进行攻击,由于加密和验证运算都需要消耗大量的资源(包
13、括占用CPU的时间)。如果攻击者组织大量数据同时访问被攻击者主机,使得该主机在验证数据合法性的同时,做大量不相干的事,完全可能使该主机陷入瘫痪,而无法响应正常的数据访问。攻击者进行拒绝服务攻击,实际上让服务器实现两种效果:一是迫使服务器的缓冲区满,不接收新的请求;二是使用IP欺骗,迫使服务器把合法用户的连接复位,影响合法用户的连接8。1.4 网络拥塞 拥塞的发生是一种网络数据持续过载的网络状态,此时用户对网络资源(包括网络带宽、网络存储空间和处理器能力等)的需求超过了网络所固有的容量。就Internet的体系而言,网络拥塞的发生是其固有的属性。因为在没有任何协商和请求许可机制的资源共享网络中,
14、不同的IP分组数据流同时到达路由器网关,同时期望经同一个输出端口同一时间进行转发的要求是存在的,显然,并不是所有的分组数据都可以同时接受处理,必须经过服务顺序,传输节点上的缓存为所有等候服务的分组数据提供了一定保护作用。然而,假如这种状况存在持续性时,所有的缓存空间都被消耗殆尽时,路由器只有丢弃某些分组数据。这种网络过载的状态发生时,网络性能就会陡然直线下降。1.5 人为因素中学校园内计算机网络用户并不能都对网络技术有所了解,这种特定的人为因素增加了网络安全隐患,加上使用校园网络最多的人群是学生和教师,学生对于网络这样的新鲜事物非常感兴趣,可能会下载一些黑客软件或带有病毒的软件,从而破坏校园网
15、络系统,同时学生不懂得爱惜,对于暴露在外界的网络设备造成一定破坏,据统计,80%的校园网络的攻击都来自于校园网内部9。最主要原因是,校园网络的用户,网络安全意识不强,对网络攻击和防范了解又很少,往往在使用中疏于防范,在不知不觉中就遭到了安全攻击。综上所述,校园网络存在着诸多安全隐患,这些隐患对网络的安全运行,保障用户资料数据的隐私性有着极大的危害,因而在开放式网络环境下保护网络安全性显得尤为重要。2 中学校园网络安全的技术策略2.1 病毒防护策略针对计算机病毒极大的危害性,建立统一的整体网络病毒防范体系是对校园网络整体有效防护的解决办法。(1)安装统一的网络杀毒软件对网络进行监管;(2)对邮件
16、服务器实施统一管理和病毒扫描,杜绝病毒通过邮件传播; (3)通过文件监控、网页监控、邮件监控、注册表监控、引导区监控、漏洞攻击监控对网络系统内的各个服务器、客户机进行全面病毒监控防范,监视病毒可能的来源;(4)集中病毒报警和报告,包括感染节点的主机名、地址、病毒名称、清除情况、被感染文件的路径等报告导入数据库,方便管理员统计和查询,有针对性的制定防毒和杀毒的策略。(5)制定客户端强制保护,设密码保护,防止内部用户修改防毒策略或删除杀毒客户端程序,影响网络的整体防护;(6)统一集中更新最新系统补丁,减少病毒通过计算机漏洞感染计算机的机会。然而,计算机病毒总是不断地更新,常常使用户措手不及,无法及
17、时应对病毒的危害。2.2 网络安全漏洞扫描技术针对网络软件的诸多漏洞。网络安全扫描技术是通过对网络的扫描,网络管理员可以了解网络的安全配置和运行的应用服务,及时发现安全漏洞,客观评估网络风险等级。安全扫描技术与防火墙、入侵检测系统互相配合,能够有效提高网络的安全性10。安全扫描技术主要分为两类:主机安全扫描技术和网络安全扫描技术。网络安全扫描技术主要针对系统中不合适的设置脆弱的口令,以及针对其它同安全规则抵触的对象进行检查等;而主机安全扫描技术则是通过执行一些脚本文件模拟对系统进行攻击的行为并记录系统的反应,从而发现其中的漏洞。随着网络的发展和内核的进一步修改,新的端口扫描技术及对入侵性的端口
18、扫描的新防御技术还会诞生,而到目前为止还没有一种完全成熟、高效的端口扫描防御技术;同时,漏洞扫描面向的漏洞包罗万象,而且漏洞的数目也在继续的增加;自动化的漏洞扫描无法得以完全实现,而且新的难题也将不断涌现。因此网络安全扫描技术仍有待更进一步的研究和完善。2.3 网络协议漏洞安全技术针对网络最常用的TCP/IP协议造成的漏洞,主要由防火墙技术、入侵检测技术、密码技术等技术相结合。2.3.1 防火墙技术防火墙是一种网络安全部件,是国际互连网(Internet)和局域网之间的一道安全屏障,如图2-1所示,能够阻止用户对信息资源的非法访问。它是用一个或者一组网络硬件设备将两个网络连接在一起,用于检测和
19、控制两个网络之间的通信流,根据对流经的信息包的合法性判断,实现对重要信息资源的访问控制,达到保护信息系统安全的目的。因此,防火墙不仅能够保护内部网络资源不受外网非法用户的入侵,而且对从内网向外传输的非法信息也可以进行有效的拦截。防火墙的作用是防止不希望的、未经授权的信息进出被保护的内部网络,通过边界控制强化内部网络的安全性,对两者之间的通信进行全面管理,以保障内部和外部网络之间安全、通畅的信息交换。防火墙保护的内部网络被认为是安全和可信赖的,因此,防火墙无法防范内部网络用户的攻击。防火墙可以很好地防止外部用户获得敏感数据,但是它无法防止内部用户偷窃数据、破坏硬件设备和软件等恶意行为。防火墙技术
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