计算机网络安全技术的影响因素与防范措施

李超尘

引言

计算机网络安全技术的发展与应用对于保护互联网应用和用户信息具有重要意义。然而，随着网络威胁的不断演变和攻击手段的不断提升，网络安全面临着日益严峻的挑战。因此，深入了解计算机网络安全技术的影响因素，并采取有效的防范措施势在必行。

一、计算机网络安全技术存在的基本问题

（一）操作系统的脆弱性

网络安全的脆弱性主要体现在实际部署中操作系统未能达到与数据库管理系统（DBMS）安全级别一致的水平。尽管DBMS可能具有较高的安全级别（如B2级），但操作系统往往没有跟上同样的安全标准。这可能导致安全风险的增加。

（二）协议安全的脆弱性

协议安全的脆弱性主要是因为基于TCP/IP的服务存在一些安全缺陷。TCP/IP是Internet上数据传输的基础协议，而人们比较熟悉的服务如WWW、FTP、电子邮件等都是基于TCP/IP的。这些服务在设计和实现时往往没有充分考虑安全性，导致存在各种程度的安全漏洞。

（三）应用系统和软件安全漏洞

没有任何软件是完全无缺陷和漏洞的。黑客通常将软件安全漏洞作为攻击的首选目标，黑客利用这些漏洞来获取非法访问权限或者执行恶意操作。黑客利用公开协议和工具，对网络和子网进行扫描，以发现存在系统安全缺陷的主机。一旦找到一个脆弱的目标，可能会通过木马程式（Trojan）等手段实施入侵。

二、针对计算机网络安全技术问题的防范措施

（一）提升系统安全配置与网络协议防护

首先，加强操作系统的安全配置和管理。对操作系统进行严格的安全配置，关闭或禁用不必要的服务和功能，限制远程访问权限，确保只有授权的用户才能进行操作。及时安装操作系统提供的安全更新和补丁，修复已知的漏洞。

这些操作系统中的安全策略和认证机制可以帮助管理员实施严格的安全策略，并限制对系统资源的访问。这些功能可以防止未经授权的访问和活动，保护系统免受黑客攻击和数据泄露的风险。

其次，加强对网络协议的安全性管理。使用安全的通信协议，如HTTPS替代HTTP，FTPS替代FTP，以加密通信内容[1]。配置防火墙和入侵检测系统（IDS）来监控和过滤网络流量，入侵检测系统（IDS）是一种关键的网络安全设备，用于监视和识别可能的入侵行为。

通常，IDS可以分为主机型入侵检测系统（HIDS）和网络型入侵检测系统（NIDS）。

主机型入侵检测系统如图1所示，主机型入侵检测系统是一种部署在主机上的安全软件，用于保护所在的系统免受入侵的威胁[2]。它主要以系统日志、应用程序日志等作为数据源，并可以通过其他手段，如监督系统调用，从所在主机收集信息进行分析。主机型入侵检测系统可以识别未经授权的访问、异常的文件操作、恶意进程等潜在的入侵行为。通过分析主机上的活动和行为，主机型IDS可以提供更详细和准确的入侵检测，并提供对主机系统的保护。

图1 主机型入侵检测系统

网络型入侵检测系统则是部署在网络中的设备，其数据源是网络上的数据分组。网络型入侵检测系统如图2所示[3]。通常，网络型IDS会将一台机器的网卡设为混杂模式（PromiscMode），以监听整个网段内的数据分组，并对其进行分析和判断。网络型IDS的工作重点在于监视和保护整个网段，识别可能的入侵行为。它可以识别来自未经授权的IP地址的连接、异常的网络流量模式、恶意的网络请求等潜在的入侵行为。网络型IDS可以提供对整个网络的安全保护，帮助防止未经授权的访问和攻击。

图2 网络型入侵检测系统

响应单元是对事件分析结果作出响应的组件。入侵检测系统响应单元基本原理如上图3所示，根据事件分析器的结论和指令，响应单元会采取相应的措施，如发出警告通知、阻断可疑的网络连接或隔离受感染的主机，以保障计算环境的安全。

图3 入侵检测系统响应单元基本原理

事件数据库是存储各种中间和最终数据的重要组件。该数据库能够存储事件数据、结论、指令、日志、规则以及报告等。事件数据库提供了数据查询和分析的功能，支持对历史数据进行审计、统计和故障排查等，基于数据库协议标准分析和SQL解析技术，详细记录用户对数据库进行增删改查、查询、登录等操作行为及返回结果，通过配置安全规则实现对危险操作的实时告警和事后追溯，从而达到保护数据库安全的防护效果。

（二）加强传输层协议安全性

首先，配置和管理网络中的防火墙和入侵检测系统（IDS）。防火墙可以过滤和监控网络流量，减少可能的攻击，设置有效规则，只允许特定IP或端口进行访问，并对恶意流量进行阻止[4]。入侵检测系统能够实时监控网络流量，发现和响应潜在的攻击行为，及时采取措施阻止攻击行为的发生。

如上表1所示，区分了入站规则（针对流入网络的数据）和出站规则（针对流出网络的数据），还有攻击检测规则。入侵检测系统会按照设置的规则进行网络流量监控，并根据规则来判断是允许还是阻止特定IP地址和端口号的访问。例如，对于192.168.0.1和80端口的访问，将被允许；但对于192.168.0.2和443端口的访问，则会被阻止。出站规则也是类似的原理。在攻击检测规则中，使用通配符＊表示对所有IP地址和端口号的流量进行阻止，以防止潜在的攻击行为。通过设置这样的有效规则，并实时监控网络流量，入侵检测系统可以发现潜在的攻击行为并采取相应的阻止措施，从而保护网络安全。根据实际需求和环境，可以进一步扩展和配置规则表，以满足特定的安全要求和网络策略。

表1 入侵检测系统的有效规则和对恶意流量的阻止措施

其次，加强应用层协议的安全性。应用层协议是基于TCP/IP的服务所依赖的协议，例如Web服务的HTTP协议、电子邮件服务的SMTP/POP3/IMAP协议等。在应用层协议的设计和实现中，应注重安全性的考虑。例如，在邮件服务中，可以启用SSL/TLS来实现邮件内容的加密传输。通过SSL/TLS协议，可以对发送的邮件进行加密，确保只有合法的收件人能够解密并查看邮件内容。启用SSL/TLS后，邮件的传输过程将被加密，从而防止敏感信息被恶意窃取。如下公式可用于表示启用SSL/TLS后邮件传输过程的加密：

在公式中，邮件传输加密使用了SSL/TLS协议和公钥基础设施（PKI）来加密邮件传输过程。邮件客户端与邮件服务器建立连接时，利用SSL/TLS协议，首先进行握手过程，双方互相验证身份并协商加密算法[5]。随后，在传输数据过程中，邮件内容将通过加密算法加密，并使用服务器的公钥进行加密。只有具备私钥的服务器能够解密并读取邮件内容。这样即使敏感信息被恶意窃取，也无法被解密和获取到明文。

例如，“HelloWorld!”这一邮件内容，选择了AES加密算法，并使用机器学习模型A生成了一个名为Key123的加密密钥。通过传入邮件内容和Key123，加密算法将邮件内容转换为密文形式，并生成了相应的密文。对于“ConfidentialDocument”这个邮件内容，选择了RSA加密算法，并使用机器学习模型B。在非对称密钥加密中，以公钥和私钥作为加密参数。通过使用机器学习模型来生成或选择合适的加密密钥或加密参数，我们能够增强加密过程的安全性和随机性。如此，即使在敏感信息被窃取的情况下，未经授权的人或系统便无法解密和获取明文内容。

第三，对系统进行安全配置和管理。操作系统作为基础设施，也需要进行安全配置。关闭或禁用不必要的服务和功能，限制远程访问权限，确保只有授权的用户才能进行操作。及时安装操作系统提供的安全更新和补丁，修复已知的漏洞。使用支持安全策略和认证机制的操作系统，如Windows中的GroupPolicy和Linux中的SELinux，以增强系统的安全性。

最后，进行定期的安全审计和漏洞扫描。对系统、网络和应用程序进行定期的安全审计和漏洞扫描，发现潜在的漏洞和弱点，并及时修补，以减少黑客攻击的风险。定期进行安全审计和漏洞扫描有助于确保系统和网络的安全性。通过对潜在问题的及时发现和修复，可以减少黑客入侵和数据泄露的风险。

（三）增强软件系统安全性，保护用户数据

针对黑客利用软件系统漏洞进行入侵和攻击的问题，我们需要采取一系列的防范措施来加强软件系统的安全性，保护用户的数据。

首先，定期更新软件是非常重要的，及时安装供应商发布的安全补丁，以修复已知的漏洞。由于没有任何软件是完全无缺陷和漏洞的，软件供应商通常会及时发布针对已发现漏洞的安全更新，系统管理员应该跟踪这些更新并尽快安装，以减少被黑客攻击的风险。除了及时更新软件，开发人员也应遵循安全编码的最佳实践，这包括输入验证、输出编码、访问控制、错误处理等。在软件开发过程中，应实施安全开发周期和代码审查过程，以减少潜在漏洞的存在，并确保在代码中没有明显的安全风险[6]。

其次，在网络层面上，配置强大的网络防火墙是必不可少的。通过设置规则来限制对系统的访问，只允许合法流量通过，能够及时阻止恶意流量。网络防火墙可以通过实时监测网络流量，识别和拦截可疑的连接和攻击，从而增加系统对黑客攻击的抵御能力。对于敏感数据的传输，采用安全协议（如HTTPS）进行加密通信是一种有效的防范措施。通过使用加密算法，可以防止窃听者在数据传输过程中获取用户敏感信息，同时确保数据的完整性，防止数据被篡改。

再次，在文件传输过程中，使用加密的FTP协议（如FTPS或SFTP）也是保证文件传输安全的一种方式。这样可以确保文件在传输过程中不会被黑客获取、篡改或破坏。在用户权限管理方面，遵循最小权限原则是很重要的。为用户和管理员分配适当的权限，禁用不必要的服务和功能，可以大大降低系统被黑客入侵的风险。同时，定期审查用户权限，及时删除或修改不再需要的权限，可以有效避免权限滥用和非法访问。

综上所述，通过提升系统安全配置与网络协议防护、加强传输层协议安全性和增强软件系统安全性，可以有效保护用户数据和提高整体系统的安全性。

结语

总之，在信息化浪潮的推动下，计算机网络安全技术的实施对企业和组织的长期发展至关重要。通过不断创新和升级网络安全技术，共同构建更安全、稳定的网络环境，保护用户信息和维护数字社会的健康发展。未来，网络安全技术将更加注重数据隐私的保护，引入更强大的加密算法和隐私保护技术，确保用户信息在传输、存储和处理过程中的安全性和隐私性。