数字通信系统中的网络安全风险与应对措施

郭宇骞

（天津市委党校天津，天津 300191）

1 数字通信系统中的安全漏洞和风险源

1.1 数字通信系统中的安全漏洞

数字通信系统中可能存在各种安全漏洞，包括但不限于以下几个方面。一是软件漏洞，由于编程错误或设计缺陷而导致系统容易受到攻击和入侵；二是配置错误，错误的系统配置可能导致未授权访问、数据泄露或服务漏洞；三是弱密码和身份验证，使用弱密码或缺乏有效的身份验证机制会增加系统被猜测或破解的风险。

1.2 风险源

数字通信系统的安全风险源可以从内部和外部两个方面进行分析。内部风险源包括员工失误、内部攻击、滥用权限等，例如，内部人员的疏忽或恶意行为可能导致安全漏洞的产生；外部风险源包括黑客攻击、恶意软件、未经授权访问等，外部攻击者可能利用系统漏洞来获取非法访问权限或窃取敏感信息。

2 应对网络安全风险的具体措施

2.1 加密技术

加密技术是数字通信系统中应对网络安全风险的重要手段之一。本节将详细分析对称加密、非对称加密以及安全传输协议（SSL/TLS）的原理和操作步骤，以提供可操作性的指导。

2.1.1 对称加密和非对称加密

（1）对称加密使用相同的密钥对数据进行加密和解密，以下是对称加密的详细步骤。

①密钥生成：选择合适的对称加密算法（如AES），然后生成一个密钥。

②加密：使用生成的密钥对要传输的数据进行加密。

③密文传输：将加密后的数据传输给接收方。

④解密：接收方使用相同的密钥对接收到的密文进行解密，还原为原始数据。

对称加密的优点是加密和解密的速度较快，但需要确保密钥的安全性，以免被未经授权的人获取[1]。

（2）非对称加密使用一对密钥，即公钥和私钥，公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。以下是非对称加密的详细步骤。

①密钥对生成：每个通信方生成一对密钥，包括公钥和私钥。

②公钥分发：每个通信方将自己的公钥发布给其他通信方。

③加密：发送方使用接收方的公钥对数据进行加密。

④密文传输：将加密后的数据传输给接收方。

⑤解密：接收方使用自己的私钥对接收到的密文进行解密，还原为原始数据。

非对称加密的优点是密钥不需要共享，提供了更好的安全性，但是，非对称加密的计算开销较大，加密和解密的速度较慢[2]。

2.1.2 安全传输协议（SSL/TLS）

安全传输协议（SSL/TLS）是一种常用的安全协议，用于保护数据在网络中安全传输。SSL/TLS协议结合使用对称和非对称加密。它通过非对称加密安全地交换密钥，然后利用对称加密保护数据传输。此外，协议还进行数字证书验证和消息完整性校验，确保通信安全和数据未被篡改。以下是使用SSL/TLS的详细步骤。

①握手协商：客户端向服务器发送握手请求，协商加密算法和密钥交换方法。

②证书验证：服务器将自己的数字证书发送给客户端，客户端验证证书的有效性和合法性。

③会话密钥生成：客户端使用服务器的公钥加密生成会话密钥，并将其发送给服务器。

④加密传输：客户端和服务器使用会话密钥对数据进行加密和解密，并通过SSL/TLS协议进行安全传输。

⑤连接终止：通信结束后，客户端和服务器根据协议终止连接。

通过使用SSL/TLS协议，数字通信系统可以提供端到端的数据保护，包括机密性、数据完整性和身份验证等。如表1所示。

表1 对称加密和非对称加密的比较

加密技术是数字通信系统中应对网络安全风险的重要手段。对称加密和非对称加密可根据实际需求选择，而SSL/TLS协议能够提供更全面的数据保护机制。根据具体情况选择合适的加密方法，并确保密钥的安全性，以提高系统的安全性和保护用户的数据隐私。

2.2 身份验证

2.2.1 双因素身份验证

双因素身份验证是一种使用两个或多个不同类型的身份验证方式来确认用户身份的方法。以下是双因素身份验证的详细步骤。

①用户名和密码：用户首先提供用户名和密码，这是第一层的身份验证。在这之后，用户必须进行第二层的身份验证。

② 选择第二因素验证：用户需要选择并提供以下其中一种或多种第二因素验证手段：

硬件令牌：用户使用一个物理设备，如安全令牌或USB密钥。在登录过程中，用户需要插入或激活这些设备。

手机验证：用户通过接收到手机的短信验证码或使用身份验证应用生成的一次性验证码来完成验证。

生物特征：用户使用生物特征识别技术，如指纹、虹膜或面部识别，来验证身份。

③验证过程：系统将用户提供的第一因素（用户名和密码）和第二因素验证信息进行比对。只有在两种验证方式都通过后，用户才被授予对系统的访问权限。

双因素身份验证提供了更高的安全性，因为攻击者需要同时获取用户的两个或多个身份验证因素才能成功冒充用户。

2.2.2 生物特征识别技术

生物特征识别技术使用个体的生理或行为特征来进行身份验证。以下是生物特征识别技术的详细步骤。

①采集生物特征：通过特定的传感器或设备，采集个体的生物特征数据，如指纹、虹膜、人脸等。

②特征提取：对采集到的生物特征数据进行处理和分析，提取出特征模板或特征向量。

③特征匹配：将提取的特征与预先存储的生物特征模板进行比对，判断是否匹配。

④验证过程：根据特征匹配的结果，判断用户提供的生物特征是否与已存储的特征模板匹配[3]。

生物特征识别技术提供了更高的安全性和方便性，因为生物特征是个体特有的，难以被冒充或篡改。如表2所示，双因素身份验证和生物特征识别技术是数字通信系统中应对网络安全风险的重要措施。使用双因素身份验证，可以提高身份验证的安全性。而生物特征识别技术则提供了更高的安全性和方便性，因为个体的生物特征难以被冒充或篡改，可根据实际需求选择适合的身份验证方法，以确保数字通信系统的安全性和用户身份确认可靠性。

表2 双因素身份验证和生物特征识别技术的比较

2.3 访问控制

2.3.1 强化访问权限管理

强化访问权限管理通过定义和实施适当的权限策略来控制用户对系统资源的访问。以下是强化访问权限管理的详细步骤。

①身份验证：在用户尝试访问系统资源之前，进行身份验证以确认其身份。

②访问授权：根据用户的身份和角色，授予适当的访问权限。

③权限分级：将访问权限分为不同的级别，以控制用户对不同资源的访问权限。

④最小特权原则：根据最小特权原则，为每个用户分配最低限度的权限，仅限其工作所需。

⑤权限审计：定期审计和监控用户的访问权限，及时发现并纠正异常或不必要的权限分配。

通过强化访问权限管理，数字通信系统可以降低未经授权访问和数据泄露的风险，并提高系统的安全性和合规性。

2.3.2 实施网络隔离

实施网络隔离是将数字通信系统划分为不同的网络区域，以限制不同区域之间的通信和访问。以下是实施网络隔离的详细步骤。

①划分网络：将系统划分为不同的网络区域，如内部网络、DMZ（隔离区域）和外部网络。

②配置访问控制列表：配置访问控制列表（ACL）或防火墙规则，限制不同区域之间的网络流量。

③使用网络隔离设备：使用网络隔离设备，如防火墙、路由器或交换机，进行网络分割和流量控制。

④进行安全监控：设置网络监控系统，监测和记录网络流量，及时发现异常活动。

⑤定期更新和维护：定期更新和维护网络隔离设备，确保其性能和安全性。

通过实施网络隔离，可以降低数字通信系统被横向攻击和侧信道攻击的风险，增强系统的安全性和隔离性。

强化访问权限管理和实施网络隔离是数字通信系统中应对网络安全风险的重要措施。通过合理的权限管理和访问控制策略，可以控制用户对系统资源的访问权限，减少未经授权访问和数据泄露的风险。同时，通过实施网络隔离，可以限制不同网络区域之间的通信和访问，降低横向攻击和侧信道攻击的风险。可根据实际需求和安全要求，选择适合的访问控制方法，并定期评估和更新控制策略，以确保数字通信系统的安全性和可靠性。

3 网络安全的重要性与安全意识培养

网络安全在数字通信系统中非常重要。为了保护系统和用户的数据、隐私和机密信息免受未经授权的访问和恶意攻击，需要培养网络安全意识。这可以通过教育与培训、安全意识推广以及定期演练与应急预案来实现。教育与培训活动可以增加用户对网络安全风险的认知，并提供必要的知识和技能。安全意识推广通过定期的安全通告和内部宣传活动来提醒用户关注安全威胁，并建立良好的安全文化。通过这些措施，可以提高用户对网络安全的认识和能力，减少安全漏洞和风险。

4 结束语

本文对数字通信系统中的网络安全风险进行了分析。通过对网络攻击的类型和威胁进行梳理，揭示了数字通信系统中的安全漏洞和风险源。详细探讨了应对网络安全风险的措施——加密技术、身份验证和访问控制。文中还强调了网络安全的重要性，并提出了加强安全意识和培养安全技能的建议。未来可以进一步探索新兴技术和创新方法，以应对不断变化的网络安全威胁。