网络通信中面临的4种安全威胁

截获：窃听通信内容

中断：中断网络通信

篡改：篡改通信内容

伪造：伪造通信内容

网络层 - ARP欺骗

ARP欺骗（ARP spoofing），又称ARP毒化（ARP poisoning）、ARP病毒、ARP攻击

ARP欺骗可以造成的效果

可让攻击者获取局域网上的数据包甚至可篡改数据包 
可让网络上特定电脑之间无法正常通信（例如网络执法官这样的软件） 
让送至特定IP地址的流量被错误送到攻击者所取代的地方 
......

ARP 欺骗-核心步骤

C只要收到过A、B发送的ARP请求，就会拥有A、B的IP、MAC地址，就可以进行欺骗活动

C发送一个ARP响应给B，把响应包里的源IP设为A的IP地址，源MAC设为C的MAC地址

B收到ARP响应后，更新它的ARP表，把A的MAC地址（IP_A , MAC_A）改为（IP_A , MAC_C）

当B要发送数据包给A时，它根据ARP表来封装数据包的头部，把目标MAC地址设为MAC_C，而非MAC_A

当交换机收到B发送给A的数据包时，根据此包的目标MAC地址（MAC_C）而把数据包转发给C

C收到数据包后，可以把它存起来后再发送给A，达到窃听效果。C也可以篡改数据后才发送数据包给A

ARP欺骗 - 防护

• 静态ARP
• DHCP Snooping:网络设备可借由DHCP保留网络上各电脑的MAC地址，在伪造的ARP数据包发出时即可侦测到
• 利用软件监听ARP的不正常变动

DoS、DDoS

攻击

DoS攻击（拒绝服务攻击，Denial-of-Service attack）

使目标电脑的网络或系统资源耗尽，使服务暂时中断或停止，导致其正常用户无法访问

DDoS攻击（分布式拒绝服务攻击，Distributed Denial-of-Service attack）

黑客使用网络上两个或以上被攻陷的电脑作为“僵尸”向特定的目标发动DoS攻击 2018年3月，GitHub遭到迄今为止规模最大的DDoS攻击

DoS攻击可以分为2大类

带宽消耗型：UDP洪水攻击、ICMP洪水攻击

资源消耗型：SYN洪水攻击、LAND攻击

防御

防御方式通常为：入侵检测、流量过滤、和多重验证

堵塞网络带宽的流量将被过滤，而正常的流量可正常通过

防火墙

防火墙可以设置规则，例如允许或拒绝特定通讯协议，端口或IP地址 

当攻击从少数不正常的IP地址发出时，可以简单的使用拒绝规则阻止一切从攻击源IP发出的通信 

复杂攻击难以用简单规则来阻止，例如80端口遭受攻击时不可能拒绝端口所有的通信，因为同时会阻止合法流量 

防火墙可能处于网络架构中过后的位置，路由器可能在恶意流量达到防火墙前即被攻击影响

交换机：大多数交换机有一定的速度限制和访问控制能力

路由器：和交换机类似，路由器也有一定的速度限制和访问控制能力

黑洞引导：将所有受攻击计算机的通信全部发送至一个“黑洞”（空接口或不存在的计算机地址）或者有足够能力处理洪流 的网络设备商，以避免网络受到较大影响

流量清洗：当流量被送到DDoS防护清洗中心时，通过采用抗DDoS软件处理，将正常流量和恶意流量区分开；正常的流量则回注回客户网站

传输层 - SYN洪水攻击

SYN洪水攻击（SYN flooding attack）

攻击者发送一系列的SYN请求到目标，然后让目标因收不到ACK（第3次握手）而进行等待、消耗资源

攻击方法

跳过发送最后的ACK信息 修改源IP地址，让目标送SYN-ACK到伪造的IP地址，因此目标永不可能收到ACK（第3次握手）

传输层 - LAND攻击

LAND攻击（局域网拒绝服务攻击，Local Area Network Denial attack）

通过持续发送相同源地址和目标地址的欺骗数据包，使目标试图与自己建立连接，消耗系统资源直至崩溃

有些系统存在设计上的缺陷，允许设备接受并响应来自网络、却宣称来自于设备自身的数据包，导致循环应答

防护

大多数防火墙都能拦截类似的攻击包，以保护系统

部分操作系统通过发布安全补丁修复了这一漏洞

路由器应同时配置上行与下行筛选器，屏蔽所有源地址与目标地址相同的数据包

应用层 - DNS劫持

DNS劫持，又称为域名劫持

攻击者篡改了某个域名的解析结果，使得指向该域名的IP变成了另一个IP

导致对相应网址的访问被劫持到另一个不可达的或者假冒的网址

从而实现非法窃取用户信息或者破坏正常网络服务的目的

防护

为防止DNS劫持，可以考虑使用更靠谱的DNS服务器，比如：114.114.114.114 谷歌：8.8.8.8、8.8.4.4 微软：4.2.2.1、4.2.2.2 百度：180.76.76.76 阿里：223.5.5.5、223.6.6.6

应用层 - HTTP劫持

对HTTP数据包进行拦截处理，比如插入JS代码 比如你访问某些网站时，在右下角多了个莫名其妙的弹窗广告

常见加密算法

不可逆

单向散列函数：MD5、SHA等

应用：防止数据被篡改，对密码加密防止数据库泄露

可逆

对称加密：DES、3DES、AES等

非对称加密：RSA等

其它

混合密码系统 数字签名 证书

SSL/TLS 就是混合密码系统

数字签名：私钥加密，公钥解密

数字签名的作用： 不是为了保证机密性，而是为了保证传输数据不被篡改

各大CA的公钥，默认已经内置在浏览器和操作系统中

单向散列函数

单向散列函数（消息摘要函数，哈希函数），可以根据根据消息内容计算出散列值（消息摘要，指纹）

特点：1、固定长度的散列值，2、计算速度快，能快速计算出散列值 ，3、消息不同散列值也不同， 4、具备单向性

常见单向散列函数：MD4， MD5，SHA-1，SHA-2，SHA-3

应用：防止数据被篡改，密码加密

对称加密

在对称加密中，加密、解密时使用的是同一个密钥

常见加密算法：DES，3DES，AES

DES

DES是一种将64 bit 明文加密成 64bit 密文的对称加密算法，密钥长度是56 bit

规格上来说，密钥长度是 64bit，但每隔7bit 会设置一个用于错误检查的 ，因此密钥长度实质上是56bit

由于 每次只能加密64bit的数据，遇到比较大的数据，需要对DES加密进行迭代（反复）

目前已经可以在短时间内被破解，所以不建议使用

3DES

3DES，将 DES 重复次所得到的一种密码算法，也叫做 3重 DES。其中3个秘钥不同

三重 并不是进行三次 加密（加密 加密 加密）。而是加密 -- 解密 -- 加密

目前还被一些银行等机构使用，但处理速度不高，安全性逐渐暴露出问题

AES

取代DES成为新标准的一种对称加密算法，又称Rijndael 加密法

AES 秘钥长度有128，192，256bit三种

解决秘钥配送问题

1、事先共享密钥

2、秘钥分配中心 （Key Distribution Center，KDC）

3、Differ-hellman 密钥交换算法

4、非对称加密

非对称加密

在非对称加密中，密钥分为加密密钥、解密密钥 2 种，它们并不是同一个密钥

加密密钥：一般是公开的，因此该密钥称为公钥（ 因此，非对称加密也被称为公钥密码）

解密密钥：由消息接收者自己保管的，不能公开，因此也称为私钥

公钥，私钥

公钥和私钥是一一对应的，不能单独生成 一对公钥和私钥统称为密钥对

由公钥加密的密文，必须使用与该公钥对应的私钥才能解密

由私钥加密的密文，必须使用与该私钥对应的公钥才能解密

解决秘钥配送问题

由消息的接收者，生成一对公钥、私钥

将公钥发给消息的发送者

消息的发送者使用公钥加密消息

非对称加密的加密解密速度比对称加密要慢

RSA

目前使用最广泛的非对称加密算法

混合密码系统

对称加密的缺点

不能很好地解决密钥配送问题（密钥会被窃听）

非对称加密的缺点

加密解密速度比较慢

混合密码系统：是将对称加密和非对称加密的优势相结合的方法 解决了非对称加密速度慢的问题 并通过非对称加密解决了对称加密的密钥配送问题

网络上的密码通信所用的SSL/TLS 都运用了混合密码系统

混合密码-加密

会话密钥

为本次通信随机生成的临时密钥 作为对称加密的密钥，用于加密消息，提高速度

◼ 加密步骤（发送消息） ① 首先，消息发送者要拥有消息接收者的公钥 ② 生成会话密钥，作为对称加密的密钥，加密消息 ③ 用消息接收者的公钥，加密会话密钥 ④ 将前 步生成的加密结果，一并发给消息接收者

◼ 发送出去的内容包括 用会话密钥加密的消息（加密方法：对称加密） 用公钥加密的会话密钥（加密方法：非对称加密）

混合密码 - 解密

◼ 解密步骤（收到消息） ① 消息接收者用自己的私钥解密出会话密钥 ② 再用第①步解密出来的会话密钥，解密消息

混合密码的问题

如何识别篡改、伪装、否认？

解决方案 -- 数字签名

数字签名

在数字签名技术中，有以下2种行为

生成签名 由消息的发送者完成，通过“签名密钥”生成

验证签名 由消息的接收者完成，通过“验证密钥”验证

如何能保证这个签名是消息发送者自己签的？ 用消息发送者的私钥进行签名

数字签名的作用

确认消息的完整性

识别消息是否被篡改

防止消息发送人否认

不是为了保证机密性，仅仅是为了能够识别内容有没有被篡改

证书

验证公钥的合法性

密码学中的证书，全称叫公钥证书（Public-key Certificate，PKC）

里面有姓名、邮箱等个人信息，以及此人的公钥

并由认证机构（Certificate Authority，CA）施加数字签名

CA就是能够认定“公钥确实属于此人”并能够生成数字签名的个人或者组织：有国际性组织、政府设立的组织；有通过提供认证服务来盈利的企业；个人也可以成立认证机构