基于AC-BM改进算法的入侵检测技术研究论文[精选5篇]

第一篇：基于AC-BM改进算法的入侵检测技术研究论文

摘 要：网络的飞速发展带来了诸多安全隐患，入侵检测技术作为一种积极防御手段成为了网络安全领域的研究热点。模式匹配由于原理简单、无需训练、检测效率高、扩展性好广泛用于目前的入侵检测系统。本文首先分析了模式匹配，比较了经典的模式匹配算法，总结了其存在的问题，并在此基础上对AC-BM模式匹配算法进行优化，提出了AC-BM改进算法，有效提高了检测效率，降低了检测过程中的资源消耗。

关键词：入侵检测 模式匹配 AC-BM改进算法 检测效率

随着网络的日新月异，网络入侵行为变得越来越复杂，因此网络安全也日益受到人们广泛关注。入侵检测系统能够在不影响网络正常工作的前提下，对网络数据进行监测、收集和分析，进而从中发现是否存在入侵行为 [1]。根据入侵检测方法的不同，可以分为异常检测技术和误用检测技术。误用检测技术存在一个已知攻击模式特征库，通过网络数据与库中攻击模式进行匹配来判断是否存在入侵行为，其检测的误报率较低。误用检测中使用的检测技术主要有模式匹配、专家系统、状态转移等，而模式匹配由于原理简单、可扩展性好等特点被广泛应用[2]。网络数据包的高速传输使得模式匹配算法应用于入侵检测领域面临了诸多问题，模式匹配的效率将直接影响入侵检测的性能。模式匹配

模式匹配是指：已知一长度为n的文本字符串T=T1T2….Tn和一长度为t(t

目前的模式匹配算法多分为单模式匹配和多模式匹配[3]。若每次文本串只能对一种模式串进行模式匹配，这种方法称为单模式匹配算法。即己知文本串Text=T[l...n]和模式串Pattern=P[l...t]，对于1<=f<=n，存在T[f+1...f+t]=P[1…t]。

网络入侵类型日益复杂，为了提高匹配速度期望可以实现每次可以同时对多个模式进行匹配，这种方法称为多模式匹配方法。也就是说，文本字符串Text=T[l...n]对模式树进行扫描时，至少在模式树种发现其中一个模式串与之相匹配。应用于入侵检测的经典模式匹配算法

2.1 BM算法[4]

BM基本思想是进行匹配时，将文本字符串和模式串左边对齐，然后从右向左进行字符比较。如果字符匹配，则继续进行下一次比较;若模式字符P[k]和文本字符串T[i+k]文本字符串不匹配，此时分别计算Goodsuffix[k]和Badchar[T[i+k]]-(m-k)两个函数值中更大的那个作为偏移量，文本字符串指针向右移动偏移量的长度，进而重新开始匹配。此外，若找到了模式串在文本字符串中出现过一次，则文本字符串向右移动Goodsuffix[0]的距离。一直进行下去直到找出模式串所有可能出现的位置。

2.2 AC算法[5]

AC算法巧妙地将字符比较转化为了状态转移。AC算法有以下两个特点：一是扫描字符时不需要回溯;二是时间复杂度为O(n)，与模式的数目和长度无关。

该方法的核心思想是在AC算法匹配开始之前，首先建立转向函数goto()，失效函数failure()和输出函数output()，在此基础上构建出树形状态机。在扫描匹配阶段，AC算法采用以上三个函数扫描文本字符串，从而搜索岛模式串在文本字符串中所有出现的位置。

2.3 AC-BM算法[6]

AC-BM 算法的模式树从文本右端向左边移动，每一次匹配时字符从左到右进行比较，AC-BM算法同时使用坏字符移动规则和好前缀移动规则。

坏字符移动：如果模式串与文本字符串不匹配，则移动模式树中其他模式分支和当前比较字符相同的那个字符的位置。如果在当前深度上，模式树中的任何一个模式分支在文本字符串中都没有出现，则模式树的移动偏移量等于模式书中最短的模式分支的长度min l。

好前缀移动：移动模式树，使其与已经匹配成功另一个模式分支的完全前缀的后一位置处，也可以是移动到模式树中的另一个模式分支的后缀可以匹配成功文本的前缀的后一位置。需要注意的是，移动模式树时，其移动偏移量必须小于模式树中最短模式分支的长度min l。改进的AC-BM算法

AC-BM算法结合了AC算法和BM算法的优点，允许将不同模式放在一棵模式树上同时进行搜索匹配。但AC-BM算法仍旧存在一些问题。一是每一次模式串的移动距离必须小于模式树中模式分支的最短长度 min l。二是AC-BM算法沿用了BM算法坏字符移动和好前缀移动，但好前缀规则预处理阶段过程比较复杂，并且难以实现。三是每一次的匹配都对所有字符进行一一比较，即便是有些字符在模式树中没有出现过也要进行比较，并且模式树的跳跃距离是根据匹配过程中单个“坏字符”决定的，但这些坏字符在下一轮匹配中却不一定能匹配成功。四是AC-BM算法的每次匹配都是从左往右，因此可能出现模式串和文本字符串的相当一部分前缀一致，但最后极少数后缀不同时还是需要进行很多次字符比较的浪费。

基于以上缺点，并结合AC-BM算法自身特点，主要考虑从加大算法跳跃距离和减少每轮匹配字符比较次数两方面对其进行改进。

3.1 改进算法描述

为了避免匹配过程中坏字符存在于文本串最后几个字符，使之前的字符比较都是浪费的情况，AC-BM改进算法在每次匹配开始前，首先检验待匹配文本串的最后两个字

第二篇：入侵检测技术论文

目录

第一章 绪论

1.1 入侵检测技术的背景 1.2 程序设计的目的 第二章 入侵检测系统 2.1 网络入侵概述

2.2 网络存在的安全隐患

2.3 网络入侵与攻击的常用手段 2.4 入侵检测技术

2.4.1 误用入侵检测技术 2.4.2 异常入侵检测技术

第三章 协议分析 3.1 协议分析简介 3.2 协议分析的优势

第四章 PANIDS系统的设计及实现 4.1 PANIDS系统总体结构设计

4.2 系统基本信息读取模块的设计及实现 4.3 网络数据包捕获模块的设计及实现 4.4 基于协议分析的入侵检测模块的设计及实现 4.4.1 数据包的分解 4.4.2 入侵检测的实现 4.5 实验结果及结论

第五章 总结与参考文献

摘要

网络技术高速发展的今天，人们越来越依赖于网络进行信息的处理。因此，网络安全就显得相当重要，随之产生的各种网络安全技术也得到了不断地发展。防火墙、加密等技术，总的来说均属于静态的防御技术。如果单纯依靠这些技术，仍然难以保证网络的安全性。入侵检测技术是一种主动的防御技术，它不仅能检测未经授权的对象入侵，而且也能监视授权对象对系统资源的非法使用。传统的入侵检测系统一般都采用模式匹配技术，但由于技术本身的特点，使其具有计算量大、检测效率低等缺点，而基于协议分析的检测技术较好的解决了这些问题，其运用协议的规则性及整个会话过程的上下文相关性，不仅提高了入侵检测系统的速度，而且减少了漏报和误报率。本文提出了一种基于协议分析的网络入侵检测系统PANIDS的模型，在该模型中通过Winpcap捕获数据包，并对数据包进行协议分析，判断其是否符合某种入侵模式，从而达到入侵检测的目的。

关键词： 入侵检测，协议分析，PANIDS

第一章 绪论

1.1 入侵检测技术的背景

随着计算机网络的飞速发展，网络通信已经渗透到社会经济、文化和科学的各个领域；对人类社会的进步和发展起着举足轻重的作用，它正影响和改变着人们工作、学习和生活的方式。另外，Internet的发展和应用水平也已经成为衡量一个国家政治、经济、军事、技术实力的标志；发展网络技术是国民经济现代化建设不可缺少的必要条件。网络使得信息的获取、传递、存储、处理和利用变得更加有效、迅速，网络带给人们的便利比比皆是。然而，网络在给人们的学习、生活和工作带来巨大便利的同时也带来了各种安全问题。网络黑客可以轻松的取走你的机密文件，窃取你的银行存款，破坏你的企业帐目，公布你的隐私信函，篡改、干扰和毁坏你的数据库，甚至直接破坏你的磁盘或计算机，使你的网络瘫痪或者崩溃。因此，研究各种切实有效的安全技术来保障计算机系统和网络系统的安全，已经成为刻不容缓的课题。伴随着网络的发展，各种网络安全技术也随之发展起来。常用的网络安全技术有：数据加密、虚拟专用网络（VPN，Virtual Private Network）、防火墙、杀毒软件、数字签名和身份认证等技术。这些传统的网络安全技术，对保护网络的安全起到非常重要的作用，然而它们也存在不少缺陷。例如，防火墙技术虽然为网络服务提供了较好的身份认证和访问控制，但是它不能防止来自防火墙内部的攻击、不能防备最新出现的威胁、不能防止绕过防火墙的攻击，入侵者可以利用脆弱性程序或系统漏洞绕过防火墙的访问控制来进行非法攻击。传统的身份认证技术，很难抵抗脆弱性口令、字典攻击、特洛伊木马、网络窥探器以及电磁辐射等攻击手段。虚拟专用网技术只能保证传输过程中的安全，并不能防御诸如拒绝服务攻击、缓冲区溢出等常见的攻击。另外，这些技术都属于静态安全技术的范畴；静态安全技术的缺点是只能静态和消极地防御入侵，而不能主动检测和跟踪入侵。而入侵检测技术是一种动态安全技术，它主动地收集包括系统审计数据，网络数据包以及用户活动状态等多方面的信息；然后进行安全性分析，从而及时发现各种入侵并产生响应。1.2 程序设计的目的

在目前的计算机安全状态下，基于防火墙、加密技术等的安全防护固然重要；但是要根本改善系统的安全现状，必须要发展入侵检测技术。它已经成为计算机安全策略中的核心技术之一。Intrusion Detection System（简称IDS）作为一种主动的安全防护技术，提供了对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护。从网络安全立体纵深的多层次防御角度出发，入侵检测理应受到高度重视，这从国外入侵检测产品市场的蓬勃发展就可以看出。在国内，随着上网关键部门、关键业务越来越多，迫切需要具有自主版权的入侵检测产品；但目前我国的入侵检测技术还不够成熟，处于发展和跟踪国外技术的阶段，所以对入侵检测系统的研究非常重要。传统的入侵检测系统中一般采用传统的模式匹配技术,将待分析事件与入侵规则相匹配。从网络数据包的包头开始与攻击特征字符串比较。若比较结果不同,则下移一个字节再进行；若比较结果相同,那么就检测到一个可 能 的攻击。这种逐字节匹配方法具有计算负载大及探测不够灵活两个最根本的缺陷。面对近几年不断出现的ATM、千兆以太网、G比特光纤网等高速网络应用,实现实时入侵检测成为一个现实的问题。适应高速网络的环境，改进检测算法以提高运行速度和效率是解决该问题的一个途径。协议分析能够智能地”理解”协议,利用网络协议的高度规则性快速探测攻击的存在,从而大大减少了模式匹配所需的运算。所以说研究基于协议分析的入侵检测技术具有很强的现实意义。

第二章 入侵检测系统

2.1 网络入侵概述

网络在给人们带来便利的同时也引入了很多安全问题。从防卫者的角度来看，网络安全的目标可以归结为以下几个方面 ：（1）网络服务的可用性。在需要时，网络信息服务能为授权用户提供实时有效的服务。

（2）网络信息的保密性。网络服务要求能防止敏感信息泄漏，只有授权用户才能获取服务信息。

（3）网络信息的完整性。网络服务必须保证服务者提供的信息内容不能被非授权篡改。完整性是对信息的准确性和可靠性的评价指标。

（4）网络信息的不可抵赖性。用户不能否认消息或文件的来源地，也不能否认接受了信息或文件。

（5）网络运行的可控性。也就是网络管理的可控性，包括网络运行的物理的可控性和逻辑或配置的可控性，能够有效地控制网络用户的行为及信息的传播范围。

2.2 网络存在的安全隐患

网络入侵从根本上来说，主要是因为网络存在很多安全隐患，这样才使得攻击者有机可乘。导致网络不安全的主要因素可以归结为下面几点：

（1）软件的Bug。众所周知，各种操作系统、协议栈、服务器守护进程、各种应用程序等都存在不少漏洞。可以不夸张的说，几乎每个互联网上的软件都或多或少的存在一些安全漏洞。这些漏洞中，最常见的有缓冲区溢出、竞争条件（多个程序同时访问一段数据）等。

（2）系统配置不当。操作系统的默认配置往往照顾用户的友好性，但是容易使用的同时也就意味着容易遭受攻击。这类常见的漏洞有：系统管理员配置不恰当、系统本身存在后门等。

（3）脆弱性口令。大部分人为了输入口令的时候方便简单，多数都使用自己或家人的名字、生日、门牌号、电话号码等作为口令。攻击者可以通过猜测口令或拿到口令文件后，利用字典攻击等手段来轻易破解口令。

（4）信息泄漏。入侵者常用的方法之一就是窃听。在广播式的局域网上，将网卡配置成”混杂”模式，就可以窃听到该局域网的所有数据包。如果在服务器上安装窃听软件就可以拿到远程用户的帐号和口令。

（5）设计的缺陷。最典型的就是TCP/IP协议，在协议设计时并没有考虑到安全因素。虽然现在已经充分意识到了这一点，但是由于TCP/IP协议已经广泛使用，因此暂时还无法被完全代替。另外，虽然操作系统设计的时候考虑了很多安全因素，但是仍然无法避免地存在一些缺陷。例如，广泛使用的Windows操作系统，几乎每隔几个月都要出一定数量的安全补丁，就是因为系统存在很多安全隐患。2.3 网络入侵与攻击的常用手段

长期以来，黑客攻击技术没有成为系统安全研究的一个重点，一方面是攻击技术很大程度上依赖于个人的经验以及攻击者之间的交流，这种交流通常都是地下的，黑客有他们自己的交流方式和行为准则，这与传统的学术研究领域不相同；另一方面，研究者还没有充分认识到：只有更多地了解攻击技术，才能更好地保护系统的安全。下面简单介绍几种主要的攻击类型。1.探测攻击

通过扫描允许连接的服务和开放端口，能迅速发现目标主机端口的分配情况以及所提供的各项服务和服务程序的版本号。另外通过扫描还可以探测到系统的漏洞等信息。黑客找到有机可乘的服务或端口后就可以进行攻击了。常见的探测扫描程序有：SATAN、NTScan、X_Scan、Nessus等。2.网络监听

将网卡设置为混杂模式，对已流经某个以太网段的所有数据包进行监听，以获取敏感信息，如包含了”usename”或”password”等信息的数据包。常见的网络监听工具有：NetRay、Sniffer、Etherfind、Snoop、Tcpdump等。3.解码类攻击

通过各种方法获取password文件，然后用口令猜测程序来破译用户帐号和密码。常见的解码工具有：Crack、LophtCrack等。

2.4 入侵检测技术

入侵检测技术可以分为两大类：异常入侵检测技术和误用入侵检测技术。下面分别介绍这两种入侵检测技术。2.4.1 误用入侵检测技术

误用入侵检测首先对表示特定入侵的行为模式进行编码，建立误用模式库；然后对实际检测过程中得到的审计事件数据进行过滤，检查是否包含入侵特征串。误用检测的缺陷在于只能检测已知的攻击模式。常见的误用入侵检测技术有以下几种：

1.模式匹配

模式匹配是最常用的误用检测技术，特点是原理简单、扩展性好、检测效率高、可以实时检测；但是只能适用于比较简单的攻击方式。它将收集到的信息与已知的网络入侵和系统误用模式串进行比较，从而发现违背安全策略的行为。著名的轻量级开放源代码入侵检测系统Snort就是采用这种技术。2.专家系统

该技术根据安全专家对可疑行为的分析经验来形成一套推理规则，然后在此基础上建立相应的专家系统来自动对所涉及的入侵行为进行分析。该系统应当能够随着经验的积累而利用其自学习能力进行规则的扩充和修正。专家系统方法存在一些实际问题：处理海量数据时存在效率问题，这是由于专家系统的推理和决策模块通常使用解释型语言来实现，所以执行速度比编译型语言慢；专家系统的性能完全取决于设计者的知识和技能；规则库维护非常艰巨，更改规则时必须考虑到对知识库中其他规则的影响等等。3.状态迁移法

状态迁移图可用来描述系统所处的状态和状态之间可能的迁移。状态迁移图用于入侵检测时，表示了入侵者从合法状态迁移到最终的危害状态所采取的一系列行动。

在检测未知的脆弱性时，因为状态迁移法强调的是系统处于易受损的状态而不是未知入侵的审计特征，因此这种方法更具有健壮性。而它潜在的一个弱点是太拘泥于预先定义的状态迁移序列。这种模型运行在原始审计数据的抽象层次上，它利用系统状态的观念和事件的转变流；这就有可能提供了一种既能减少误警率又能检测到新的攻击的途径。另外，因为涉及了比较高层次的抽象，有希望把它的知识库移植到不同的机器、网络和应用的入侵检测上。2.4.2 异常入侵检测技术

异常检测是通过对系统异常行为的检测来发现入侵。异常检测的关键问题在于正常使用模式的建立，以及如何利用该模式对当前系统或用户行为进行比较，从而判断出与正常模式的偏离程度。”模式”（profiles）通常使用一组系统的度量（metrics）来定义。度量，就是指系统或用户行为在特定方面的衡量标准。每个度量都对应于一个门限值。常用的异常检测技术有： 1.统计分析

最早的异常检测系统采用的是统计分析技术。首先，检测器根据用户对象的动作为每个用户建立一个用户特征表，通过比较当前特征与已存储定型的以前特征，从而判断是否异常行为。统计分析的优点：有成熟的概率统计理论支持、维护方便，不需要象误用检测系统那样不断地对规则库进行更新和维护等。统计分析的缺点：大多数统计分析系统是以批处理的方式对审计记录进行分析的，不能提供对入侵行为的实时检测、统计分析不能反映事件在时间顺序上的前后相关性，而不少入侵行为都有明显的前后相关性、门限值的确定非常棘手等。2.神经网络

这种方法对用户行为具有学习和自适应功能，能够根据实际检测到的信息有效地加以处理并做出入侵可能性的判断。利用神经网络所具有的识别、分类和归纳能力，可以使入侵检测系统适应用户行为特征的可变性。从模式识别的角度来看，入侵检测系统可以使用神经网络来提取用户行为的模式特征，并以此创建用户的行为特征轮廓。总之，把神经网络引入入侵检测系统，能很好地解决用户行为的动态特征以及搜索数据的不完整性、不确定性所造成的难以精确检测的问题。利用神经网络检测入侵的基本思想是用一系列信息单元（命令）训练神经单元，这样在给定一组输入后，就可能预测输出。将神经网络应用于攻击模式的学习，理论上也是可行的。但目前主要应用于系统行为的学习，包括用户以及系统守护程序的行为。与统计理论相比，神经网络更好地表达了变量间的非线性关系，并且能自动学习并更新。

神经网络也存在一些问题：在不少情况下，系统趋向于形成某种不稳定的网络结构，不能从训练数据中学习特定的知识，这种情况目前尚不能完全确定产生的原因；另外，神经网络对判断为异常的事件不会提供任何解释或说明信息，这导致了用户无法确认入侵的责任人，也无法判断究竟是系统哪方面存在的问题导致了攻击者得以成功入侵。

前面介绍了误用检测和异常检测所使用的一些常用检测手段，在近期入侵检测系统的发展过程中，研究人员提出了一些新的入侵检测技术。这些技术不能简单地归类为误用检测或异常检测，它们提供了一种有别于传统入侵检测视角的技术层次。这些新技术有：免疫系统、基因算法、数据挖掘、基于代理的检测等等，他们提供了更具有普遍意义的分析检测技术，或者提出了新的检测系统构架，因此无论是对误用检测还是对异常检测来说都可以得到很好的应用。

第三章 协议分析

3.1 协议分析简介 1.以太帧协议分析

这是对以太网数据帧头进行协议分析，并把分析的结果记入Packet结构中。分析完以太帧头后把数据包传送到下一级协议分析程序中。数据帧的第13和14两个字节组成的字段是协议类型字段。如果用十六进制表示，那么IP协议对应0X0800、ARP对应0X0806、RARP对应0X0835。2.ARP和RARP数据包协议分析

这是对ARP或RARP数据进行协议分析，并把协议分析后的数据送入基于ICMP协议规则集的匹配检测模块进行检测，查看是否存在ARP和RARP相关的攻击。由于基于ARP/RARP协议的攻击较少，所以把他们归入ICMP协议规则集中。3.IP数据包协议分析

这是对IP 数据包进行协议分析，并把协议分析后的数据送入基于IP协议规则集的匹配检测程序中进行检测。IP数据包首部的第一个字节的后面4个比特组成的字段标识了IP首部的长度。该字段的值乘以4就等于IP首部的长度。没有包含IP选项的普通IP首部长度为20，如果大于20就说明此IP数据包包含IP首部。第5和第6个字节是IP数据包的16位标识，每一IP数据包都有唯一的标识。该标识在IP数据包分片重组时中起到至关重要的作用，每个分片就是通过检查此ID号来判别是否属于同一个IP包。第7个字节开始的前3个比特是重要的标志位：第一个标志位（最高位）为保留位（该位必须为0，否则就是一个错误的IP数据包），第二个标志位DF指示该IP数据包能否分片（该位为0则表示该IP数据包可以分片，为1则不能分片），第三个标志位MF指示该数据包是否为最后一个分片（该位为0表示此数据包是最后一个分片，为1表示不是最后一个分片）。从MF标志位开始的后面13个比特位记录了分片的偏移量。分片的IP数据包，各个分片到目的端才会重组；传输过程中每个分片可以独立选路。如何才能重组一个分片了的IP数据包呢？首先，16位分片ID（Fragment ID）标识了每个IP数据包的唯一性。数据包分片后，它的每个分片具有相同的标识。其次，通过每个分片的片偏移量可以确定每个分片的位置，再结合MF可以判断该分片是否为最后一个分片。综合上述信息，就可以顺利的重组一个数据包。分片重组对网络入侵检测系统具有重要意义。首先，有一些攻击方法利用了操作系统协议栈中分片合并实现上的漏洞，例如著名的TearDrop攻击就是在短时间内发送若干偏移量有重叠的分片，目标机接收到这样的分片的时候就会合并分片，由于其偏移量的重叠而发生内存错误，甚至会导致协议栈的崩溃。这种攻击手段单从一个数据包上是无法辨认的，需要在协议分析中模拟操作系统的分片合并，以发现不合法的分片。另外，Tiny Fragment（极小分片）等攻击方法，将攻击信息隐藏在多个微小分片内来绕过入侵检测系统或防火墙的检测从而达到攻击的目的。对付这种攻击也需要在检测的过程中合并碎片，恢复数据包的真实面目。

IP包头的第10个字节开始的后面八个比特位表示了协议的类型：其中1表示ICMP协议，2表示IGMP协议，6表示TCP协议，17表示UDP协议。（这些数字是十进制的）。对IP数据包检测完毕后，如果检测到攻击就记录该数据包，然后重新开始检测一个新的原始数据包。如果没有检测到攻击，则在判断上层协议类型之后就把数据包分流到TCP、UDP等协议分析程序中进行进一步协议分析。4.TCP数据包协议分析

这是对TCP数据包进行协议分析，并把协议分析后的数据送入基于TCP协议规则集的匹配检测程序中进行检测。首先读入TCP数据包，对TCP包头进行协议分析；并检查是否有TCP选项，如果有的话就对TCP选项进行协议分析。然后，判断该TCP数据包是否发生分段，如果发生了分段就进行TCP重组。再把重组后的数据包送入基于TCP协议规则集的匹配检测程序进行检测。如果检测到攻击就记录下该攻击数据包，以备攻击取证等使用。记录数据包后又返回，重新读取一个新的数据包。如果没有检测到攻击，就把该数据包送入下一级协议分析模块中，作进一步的协议分析。

5.ICMP数据包协议分析

这是对ICMP数据包进行协议分析，并把协议分析后的数据送入基于ICMP协议规则集的匹配检测程序中进行检测。ICMP报文有很多类型，根据报文中的类型字段和代码字段就可以区分每一种ICMP报文类型。6.UDP协议分析

这是对UDP数据包进行协议分析，并把协议分析后的数据送入基于UDP协议规则集的匹配检测程序中进行检测。如果检测到攻击就记录该数据包，然后返回并读取下一个数据包。如果没有检测到攻击，那么就把数据包送入基于应用层协议规则集的检测模块进行进一步的检测分析。应用层协议很复杂，这里不进行详细讨论。

3.2 协议分析的优势（1）提高性能：当系统提升协议栈来解析每一层时，它用已获得的知识来消除在数据包结构中不可能出现的攻击。比如4层协议是TCP，那就不用再搜索其他第四层协议如UDP上形成的攻击。如果数据包最高层是简单网络管理协议SNMP（Simple Network Management Protocol），那就不用再寻找Telnet或HTTP攻击。这样检测的范围明显缩小，而且更具有针对性；从而使得IDS系统性能得到明显改善。

（2）能够探测碎片攻击等基于协议漏洞的攻击：在基于协议分析的IDS中，各种协议都被解析。如果出现IP分片，数据包将首先被重装；然后再对整个数据包进行详细分析来检测隐藏在碎片中的潜在攻击行为。这是采用传统模式匹配技术的NIDS所无法做到的。（3）降低误报和漏报率：协议分析能减少传统模式匹配NIDS系统中常见的误报和漏报现象。在基于协议分析的NIDS系统中误报率会明显减少，因为它们知道和每个协议有关的潜在攻击的确切位置以及该位置每个字节的真正含义。例如，针对基于协议分析的IDS不但能识别简单的路径欺骗：例如把CGI攻击”/cgi-bin/phf”变为”/cgi-bin/./phf”或”/cgi-binphf”；而且也能识别复杂的HEX编码欺骗：例如”/winnt/system32/cmd.exe”，编码后变为”/winnt/system32/%2563md.exe”，通过协议分析%25 解码后为‘%’，%63解码后为‘c’，这样就解析出了攻击串。又如针对Unicode（UTF-8）的编码欺骗（与ASCII字符相关的HEX编码一直到％7f，Unicode编码值要高于它），攻击串编码后得到”/winnt/system32%c0%afcmd.exe”，通过解码可知%c0%af在Unicode中对应/,所以解码后就能顺利还原出攻击串。第四章 PANIDS系统的设计及实现

4.1 PANIDS系统总体结构设计

PANIDS系统 主要由系统基本信息读取模块、网络数据包捕获模块、基于协议分析的入侵检测模块、响应模块和控制管理中心等几部分组成。4.2 系统基本信息读取模块的设计及实现

为了更好的显示出本机的特性，在此PANIDS系统中特别增加系统基本信息读取模块。通过此模块能显示出主机名和本机的IP地址和所使用的Winsock的版本

在此模块中主要用到函数gethostname()和gethostbyname()。gethostname()函数作用是获取本地主机的主机名，其定义如下：

int PASCAL FAR gethostname(char FAR * name, int namelen);name：用于指向所获取的主机名的缓冲区的指针。Namelen：缓冲区的大小，以字节为单位。

gethostbyname()在此模块中是一个主要函数，该函数可以从主机名数据库中得到对应的”主机”。其定义如下：

#include struct hostent FAR *PASCAL FAR gethostbyname(const char FAR * addr)name：指向主机名的指针。

gethostbyname()返回对应于给定主机名的包含主机名字和地址信息的hostent结构指针。结构的声明与gethostaddr()中一致。如果没有错误发生，gethostbyname()返回如上所述的一个指向hostent结构的指针，否则，返回一个空指针。hostent结构的数据结构如下： struct hostent { char *h_name;//地址的正式名称

char **h_aliases;//空字节-地址的预备名称的指针 int h_addrtype;//地址类型，通常是AF_INET int h_length;//地址的比特长度

char **h_addr_list;//零字节-主机网络地址指针,网络字节顺序 };返回的指针指向一个由Windows Sockets实现分配的结构。应用程序不应该试图修改这个结构或者释放它的任何部分。此外，每一线程仅有一份这个结构的拷贝，所以应用程序应该在发出其他Windows Scokets API调用前，把自己所需的信息拷贝下来。

gethostbyname()实现没有必要识别传送给它的IP地址串。对于这样的请求，应该把IP地址串当作一个未知主机名同样处理。如果应用程序有IP地址串需要处理，它应该使用inet_addr()函数把地址串转换为IP地址，然后调用gethostbyaddr()来得到hostent结构。4.3 网络数据包捕获模块的设计及实现 网络数据包捕获的方法有很多，比如既可以利用原始套接字来实现，也可以通过Libpcap、Jpcap和WinPcap 提供的接口函数来实现。Libpcap、Jpcap和WinPcap是世界各地的网络专家共同努力的结果，为开发者提供了很多高效且与系统无关的网络数据包截获接口函数；所以在性能上一般比采用普通的套接字方法要好。LibPcap是一个优秀跨平台的网络抓包开发工具，JPcap是它的一个Java版本。WinPcap在某种程度上可以说它是LibPcap的一个Windows版本，因为它们的大部分接口函数以及所采用的数据结构都是一样的。另外，WinPcap在某些方面进行了优化，还提供了发送原始数据包和统计网络通信过程中各种信息的功能（LibPcap没有统计功能），方便进行测试；所以采用WinPcap所提供的库函数来截获网络数据包。

Winpcap捕获数据包的实现

1.网络数据包捕获的主要数据结构(1)PACKET结构

typedef struct _PACKET { HANDLE hEvent;OVERLAPPED OverLapped;PVOID Buffer;//这个buffer就是指向存放数据包的用户缓冲区 UINT Length;//buffer的长度

DWORD ulBytesReceived;//调用PacketReceivePacket()函数所读 //取的字节数,可能包含多个数据包 BOOLEAN bIoComplete;} PACKET, *LPPACKET;其他未注释的几个成员,都是过时的成员,他们的存在只是为了与原来的兼容。此结构主要用来存放从内核中读取的数据包。(2)pcap_file_header 结构 struct pcap_file_header{ bpf_u_int32 magic;//一个标识号，标识特定驱动器产生的dump文件 u_short version_major;//WinPcap的主版本号 u_short version_minor;//WinPcap的次版本号

bpf_int32 thiszone;//GMT时间与本地时间的校正值 bpf_u_int32 sigfigs;//精确的时间戳

bpf_u_int32 snaplen;//每个数据包需要存放到硬盘上的最大长度 bpf_u_int32 linktype;//链路层的数据类型 };//这个头部共24个字节

把截获的数据包以标准的Windump格式存放到硬盘上时，就是以这个结构 作为文件的开头。(3)bpf_hdr结构 struct bpf_hdr { struct timeval bh_tstamp;//数据包捕获的时间戳信息 UINT bh_caplen;//数据包被捕获部分的长度 UINT bh_datalen;//数据的原始长度 USHORT bh_hdrlen;//此结构的长度 };从内核中读取数据包并存放在用户缓冲区中时，采用此结构来封装所截获的 数据包。其中timeval的结构如下 struct timeval { long tv_sec;//以秒为单位的时间 long tv_usec;//以毫秒为单位的时间 };(4)dump_bpf_hdr结构 struct dump_bpf_hdr{ struct timeval ts;//数据包捕获的时间戳 UINT caplen;//数据包被捕获部分的长度 UINT len;//数据包的原始长度 };把数据包存放到硬盘上或者向网络上发送数据包时，都使用此结构来封装每一个数据包。

2.数据包捕获的具体实现

在了解其数据结构的基础上，下面来分析其是如何具体实现网络数据包捕获的。其前期的主要过程应为：首先应找到设备列表，然后显示适配器列表和选择适配器，最后通过pcap_open_live（）函数根据网卡名字将所选的网卡打开，并设置为混杂模式。

用Winpacp捕获数据包时，数据包捕获的程序流程图如图4.3所示，其中pcap_loop()是截包的关键环节，它是一个循环截包函数，分析此函数的源码可知，其内部主要处理过程如图4.4所示。在pcap_loop()的每次循环中，首先通过调用PacketReceivePacket()函数，从内核缓冲区中把一组数据包读取到用户缓冲区。然后，根据bpf_hdr结构提供的该数据包的定位信息，把用户缓冲区的多个数据包逐个的提取出来，并依次送入回调函数进行进一步处理。通过这个过程就实现了网络数据包的捕获。

4.4 基于协议分析的入侵检测模块的设计及实现

此模块是基于协议分析入侵检测系统PANIDS的核心部分，下面我们重点讨论此模块的设计及实现。4.4.1 数据包的分解 当需要发送数据时，就需要进行封装。封装的过程就是把用户数据用协议来进行封装，首先由应用层协议进行封装，如HTTP协议。而HTTP协议是基于TCP协议的。它就被TCP协议进行封装，http包作为TCP数据段的数据部分。而TCP协议是基于IP协议的，所以TCP段就作为IP协议的数据部分，加上IP协议头，就构成了IP数据报，而IP数据报是基于以太网的，所以这个时候就被封装成了以太网帧，这个时候就可以发送数据了。通过物理介质进行传送。在这里我们所用到的是数据包的分解。分解的过程与封装的过程恰恰相反，这个时候就需要从一个以太网帧中读出用户数据，就需要一层一层地进行分解，首先是去掉以太网头和以太网尾，在把剩下的部分传递给IP层软件进行分解，去掉IP头，然后把剩下的传递给传输层，例如TCP协议，此时就去掉TCP头，剩下应用层协议部分数据包了，例如HTTP协议，此时HTTP协议软件模块就会进一步分解，把用户数据给分解出来，例如是HTML代码。这样应用软件就可以操作用户数据了，如用浏览器来浏览HTML页面。其具体的数据包分解如下：

ethernet =(struct sniff_ethernet*)(pkt_data);ip =(struct sniff_ip*)(pkt_data + size_ethernet);tcp =(struct sniff_tcp*)(pkt_data + size_ethernet + size_ip);udp =(struct sniff_udp*)(pkt_data + size_ethernet + size_ip);icmp =(struct sniff_icmp*)(pkt_data + size_ethernet + size_ip);4.4.2 入侵检测的实现

通过Winpcap捕获数据包，数据包分解完以后就对其进行协议分析，判断分组是否符合某种入侵模式，如果符合，则进行入侵告警。在本系统中实现了对多种常见入侵模式的检测，采用的入侵模式包括ICMP分片、常用端口、IGMP分片、WinNuke攻击、应用层攻击。1.ICMP分片

ICMP报文是TCP/IP协议中一种控制报文，它的长度一般都比较小，如果出现ICMP报文分片，那么说明一定出现了Ping of Death攻击。

在本系统中ip->ip_p == 0×1，这是表示ip首部的协议类型字段，0×1代表ICMP。

string str1 = inet_ntoa(in_addrIP);string str2 = inet_ntoa(ip->ip_src);当(ip->ip_off > 1)&& str1!= str2时，就表认为是Ping of Death攻击。如果都符合，就报警（调用函数将受到攻击的时间、攻击名称以及攻击的IP地址显示出来）。

2.常用端口

一些攻击特洛伊木马、蠕虫病毒等都会采用一些固定端口进行通信，那么如果在分组分析过程中发现出现了某个端口的出现，则可以认为可能出现了某种攻击，这里为了减少误判，应当设置一个阈值，仅当某个端口的分组出现超过阈值后才进行报警。这就意味着检测到发往某个端口的的分组超过阈值后才认为出现了某种攻击，并进行告警。本系统定义了两种端口扫描，Trojan Horse端口扫描和代理服务器端口扫描。Trojan Horse端口扫描实现如下：首先根据if((tcp->th_flags & TH_SYN)==TH_SYN)判断其是否为TCP SYN报文，若是，并且端口为Trojan Horse的常用扫描端口时，最后判断报文数是否超过阈值TrojanThreshold，如果超过的后，就被认定为Trojan Horse端口扫描，然后报警。对代理服务器端口扫描检测的实现方法和Trojan Horse端口扫描实现方法一样，这里不再论述。

3.IGMP分片

IGMP（Internet Group Message Protocol）是Internet中多播组管理协议，其长度也一般较小。同上ip->ip_p==0×2也是表示首部的协议类型字段，0×2代表IGMP，本系统实现了对其两种攻击模式的检测。

（1）通过if(ntohs(ip->ip_len)>1499)首先判断其是否为分片的IGMP报文，若是，并且收到的报文数超过设定的阈值IGMPThreshold，则就最终判定其为IGMP DoS攻击，然后报警。

（2）通过if(strcmp(mbf,mbuffer)==0||strcmp(mbf,”0.0.0.0″)==0)判断其是否为某种特定的源地址等于目的地址或者目的地址等于0的报文，若是，并且收到的报文数超过设定的阈值LandThreshold则被判定为land DoS攻击,然后报警。

4.WinNuke攻击 通过if((tcp->th_flags & TH_URG)==TH_URG)判断其是否为TCP URG报文，若是，则根据WinNuke的典型特征是使用TCP中的Ugrent指针，并使用135、137、138、139端口，因此可以利用这两个特征加以判断，同样为了减少误判，应当设置一个阈值。当阈值超过设定的WinNukeThreshold时，就被最终判定为WinNuke攻击，然后报警。5.应用层攻击

其是分析应用层的数据特征，判断是否存在入侵。在本系统中实现了对一种较为简单的应用层攻击的检测。它也是属于TCP SYN报文中的一种。主要思想是监测报文中是否存在system32关键字，如果存在，则报警。

4.5 实验结果及结论

程序编译成功后，执行可执行文件，此时系统已被启动，然后在”设置”菜单中将网卡设为混杂模式，点击”开始”按钮，本系统开始检测。由实验结果可知，本系统能较好的检测出一些典型攻击，并能在界面上显示出攻击日期/时间、攻击的类型、攻击源的IP地址，达到了预期的效果。

第五章 总结与参考文献

入侵检测是一种积极主动的安全防护技术；它既能检测未经授权的对象入侵系统，又能监视授权对象对系统资源的非法操作。入侵检测与防火墙、身份认证、数据加密、数字签名等安全技术共同构筑了一个多层次的动态安全体系。本文主要对基于网络的入侵检测系统的关键技术进行了研究和探讨。首先较全面、系统地分析了入侵检测技术的历史、现状和发展趋势、了解了黑客常用的攻击手段及其原理。然后，系统地阐述了入侵检测的原理。接着讲述了协议分析和模式匹配技术，最后，针对当前典型的网络入侵，设计并实现了一个基于协议分析的网络入侵检测系统PANIDS，实现了多层次的协议分析，包括基本协议的解析、协议上下文的关联分析以及应用层协议的分析，并取得了较为满意的检测效果。

[1] 戴英侠，连一峰，王航.系统安全与入侵检测[M].北京：清华大学出版社 [2] 聂元铭，丘平.网络信息安全技术[M].北京：科学出版社

[3] 董玉格，金海，赵振.攻击与防护-网络安全与实用防护技术[M].北京：人民 邮电出版社 [4] 戴云,范平志.入侵检测系统研究综述[J].计算机工程与应用 [5] 刘文淘.网络入侵检测系统[M].北京：电子工业出版社，

第三篇：无线局域网入侵检测协议分析论文

无线局域网入侵检测系统的研究

【摘要】 自从20世纪90年代出现无线局域网以来,由于WLAN具有多方面的优点,令其发展十分迅速,但在无线局域网蓬勃发展的同时,安全问题也越来越突出。本文先介绍了无线局域网的特点、IEEE802.11系列协议标准以及无线局域网中的固有漏洞,然后又介绍了常见的入侵方式,其次系统的介绍了入侵检测的概念、基本原理、工作模式、分类及发展趋势,并阐述了各种局域网入侵检测系统的关键技术,并通过分析比较得出：无线局域网入侵检测系统在设计上有别于有线入侵检测系统。本文在深入分析了无线局域网技术以及常见入侵检测技术的基础上,针对无线局域网络的特点,提出了一个将协议分析和模式匹配相结合的无线入侵检测系统模型。模式匹配算法具有快速简单的优点,在实际应用中最为广泛,但计算量大,检测准确性低,通过改进模式匹配算法,取得了较好的结果。协议分析技术可以利用网络协议的高度规则性快速探测攻击的存在,通过层次化、格式化的无线网络报文逐层分析,可提高检测效率,并有效控制漏报率和误报率。最后提出了该系统的框架和主要的流程步骤,对其中的关键模块进行了详细设计。该系统利用Winpcap函数库对无线传输数据进行捕获,然后利用解码模块对捕获到...更多还原

【Abstract】 Wireless local area network has developed very rapidly since the 1990s for it’s many advantages, and at the same time, the security problem has become more and more remarkable.This paper firstly describes the characteristics of WLAN, protocol standards of IEEE802.11 series and the inherent vulnerability in the WLAN, then presents the common intrusion method, and at last, introduces the concept of intrusion detection, basic principles, work patterns, classification and trends, systematically.At...更多还原

【关键词】 无线局域网； 入侵检测； 协议分析；

【Key words】 wireless LAN； intrusion detection； protocol analysis；

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目录 摘要 3-4 ABSTRACT 4-5 第一章 绪论 8-11

1.1 研究背景 8

1.2 无线入侵检测技术研究现状 8-10

1.3 本文主要研究内容和结构 10-11 第二章 WLAN概述 11-18

2.1 WLAN标准 11-13

2.1.1 IEEE 802.11 11

2.1.2 IEEE 802.11b 11-12

2.1.3 IEEE 802.11a 12

2.1.4 IEEE 802.11g 12

2.1.5 IEEE 802.11i 12

2.1.6 IEEE 802.11n 12-13

2.2 WLAN的组成 13-14

2.3 WLAN组网方式 14-15

2.4 IEEE802.11协议分析 15-17

2.5 本章小结 17-18

第三章 无线局域网入侵检测系统 18-28

3.1 无线局域网安全技术 18-19

3.1.1 MAC地址过滤和服务区标识符(SSID)匹配 18

3.1.2 WEP协议 18

3.1.3 WPA技术 18-19

3.1.4 802.11i协议 19

3.2 WLAN常见的入侵方式 19-21

3.2.1 网络窃听 19

3.2.2 假冒身份 19-20

3.2.3 拒绝服务攻击 20

3.2.4 SSID猜解与诱骗 20

3.2.5 中间人攻击 20-21

3.2.6 异常报文攻击 21

3.2.7 重放攻击 21

3.3 入侵检测的概念 21-22

3.4 入侵检测技术 22-27

3.4.1 入侵检测的发展 22

3.4.2 入侵检测的分类 22-27

3.5 本章小结 27-28

第四章 基于协议分析的入侵检测系统设计 28-52

4.1 模式匹配与协议分析结合的入侵检测方法 28-29

4.2 基于协议分析技术的检测过程 29-31

4.2.1 协议分析树的构建 30-31

4.3 基于协议分析技术的入侵检测体系结构 31-32

4.4 检测代理关键模块设计 32-49

4.4.1 数据捕获模块 33-37

4.4.2 预检测模块 37-38

4.4.3 解码模块 38-42

4.4.4 规则解析模块 42-43

4.4.5 协议分析模块 43-44

4.4.6 模式匹配算法 44-47

4.4.7 改进的BM算法 47-49

4.5 对常见攻击的检测效果分析 49-51

4.5.1 IP 攻击 49-50

4.5.2 ICMP 攻击 50

4.5.3 其他攻击 50-51

4.6 本章小结 51-52 结论 52-53 参考文献

第四篇：入侵检测系统开发总结报告

校园网设计方案

目录

第一章 某校园网方案.............................................................................3 1.1设计原则.......................................................................................3 第二章 某校园网方案设计......................................................................3 2.1校园网现网拓扑图........................................................................3 2.2校园网设备更新方案....................................................................4 2.3骨干网络设计...............................................................................7

第一章 某校园网方案 1.1设计原则

1.充分满足现在以及未来3-5年内的网络需求，既要保证校园网能很好的为学校服务，又要保护学校的投资。

2.强大的安全管理措施，四分建设、六分管理，管理维护的好坏是校园网正常运行的关键 3.在满足学校的需求的前提下，建出自己的特色

1.2网络建设需求

网络的稳定性要求

 整个网络需要具有高度的稳定性，能够满足不同用户对网络访问的不同要求 网络高性能需求

 整个网络系统需要具有很高的性能，能够满足各种流媒体的无障碍传输，保证校园网各种应用的畅通无阻

 认证计费效率高，对用户的认证和计费不会对网络性能造成瓶颈 网络安全需求

 防止IP地址冲突  非法站点访问过滤  非法言论的准确追踪  恶意攻击的实时处理

 记录访问日志提供完整审计 网络管理需求

 需要方便的进行用户管理，包括开户、销户、资料修改和查询  需要能够对网络设备进行集中的统一管理  需要对网络故障进行快速高效的处理

第二章 某校园网方案设计 2.1校园网现网拓扑图

整个网络采用二级的网络架构：核心、接入。

核心采用一台RG－S4909，负责整个校园网的数据转发，同时为接入交换机S1926F+、内部服务器提供百兆接口。网络出口采用RG-WALL1200防火墙。原有网络设备功能较少，无法进行安全防护，已经不能满足应用的需求。

2.2校园网设备更新方案

方案一：不更换核心设备

核心仍然采用锐捷网络S4909交换机，在中校区增加一台SAM服务器，部署SAM系统，同时东校区和西校区各用3台S2126G替换原有S1926F+,其中汇聚交换机各采用一台新增的S2126G，剩余的两台S2126G用于加强对关键机器的保护，中校区的网络结构也做相应的调整，采用现有的两台S2126G做为汇聚设备，其它交换机分别接入这两台交换机，从而实现所有汇聚层交换机都能进行安全控制，重点区域在接入层进行安全控制的网络布局。

方案二：更换核心设备

核心采用一台锐捷网络面向10万兆平台设计的多业务IPV6路由交换机RG-S8606，负责整个校园网的数据转发。在中校区增加一台SAM服务器，部署SAM系统，同时东校区和西校区各用3台S2126G替换原有S1926F+。将原有的S4909放到东校区做为汇聚设备，下接三台S2126G实现安全控制，其它二层交换机分别接入相应的S2126G。西校区汇聚采用一台S2126G，剩余两台S2126G用于保护重点机器，其它交换机接入对应的S2126G。中校区的网络结构也做相应的调整，采用现有的两台S2126G做为汇聚设备，其它交换机分别接入这两台交换机，从而实现所有汇聚层交换机都能进行安全控制，重点区域在接入层进行安全控制的网络布局。

2.3骨干网络设计

骨干网络由RG-S8606构成，核心交换机RG-S8606主要具有5特性：

1、骨干网带宽设计：千兆骨干，可平滑升级到万兆

整个骨干网采用千兆双规线路的设计，二条线路通过VRRP冗余路由协议和OSPF动态路由协议实现负载分担和冗余备份，以后，随着网络流量的增加，可以将链路升级到万兆。

2、骨干设备的安全设计：CSS安全体系架构

3、CSS之硬件CPP CPP即CPU Protect Policy，RG-S8606采用硬件来实现，CPP提供管理模块和线卡CPU的保护功能，对发往CPU的数据流进行带宽限制（总带宽、QOS队列带宽、类型报文带宽），这样，对于ARP攻击的数据流、针对CPU的网络攻击和病毒数据流，RG-S8606分配给其的带宽非常的有限，不会影响其正常工作。

由于锐捷10万兆产品RG-S8606采用硬件的方式实现，不影响整机的运行效率

4、CSS之SPOH技术

现在的网络需要更安全、需要为不同的业务提供不同的处理优先级，这样，大量的ACL和QOS需要部署，需要核心交换机来处理，而这些应用属于对交换机硬件资源消耗非常大的，核心交换机RG-S8606通过在交换机的每一个用户端口上增加一个FFP(快速过滤处理器)，专门用来处理ACL和QOS，相当于把交换机的每一个端口都变成了一台独立的交换机，可以保证在非常复杂的网络 8 环境中核心交换机的高性能。

2.4网络安全设计

2.4.1某校园网网络安全需求分析

1、网络病毒的防范

病毒产生的原因：某校园网很重要的一个特征就是用户数比较多，会有很多的PC机缺乏有效的病毒防范手段，这样，当用户在频繁的访问INTERNET的时候，通过局域网共享文件的时候，通过U盘，光盘拷贝文件的时候，系统都会感染上病毒，当某个学生感染上病毒后，他会向校园网的每一个角落发送，发送给其他用户，发送给服务器。

病毒对校园网的影响：校园网万兆、千兆、百兆的网络带宽都被大量的病毒数据包所消耗，用户正常的网络访问得不到响应，办公平台不能使用；资源库、VOD不能点播；INTERNET上不了，学

生、老师面临着看着丰富的校园网资源却不能使用的尴尬境地。

2、防止IP、MAC地址的盗用

IP、MAC地址的盗用的原因：某校园网采用静态IP地址方案，如果缺乏有效的IP、MAC地址管理手段，用户可以随意的更改IP地址，在网卡属性的高级选项中可以随意的更改MAC地址。如果用户有意无意的更改自己的IP、MAC地址，会引起多方冲突，如果与网关地址冲突，同一网段内的所有用户都不能使用网络；如果恶意用户发送虚假的IP、MAC的对应关系，用户的大量上网数据包都落入恶意用户的手中，造成ARP欺骗攻击。

IP、MAC地址的盗用对校园网的影响：在用户看来，校园网络是一个很不可靠是会给我带来很多麻烦的网络，因为大量的IP、MAC冲突的现象导致了用户经常不能使用网络上的资源，而且，用户在正常工作和学习时候，自己的电脑上会经常弹出MAC地址冲突的对话框。由于担心一些机密信息比如银行卡账户、密码、邮箱密码泄漏，用户会尽量减少网络的使用，这样，学生、老师对校园网以及网络中心的信心会逐渐减弱，投入几百万的校园网也就不能充分发挥其服务于教学的作用，造成很大程度上的资源浪费。

3、安全事故发生时候，需要准确定位到用户 安全事故发生时候，需要准确定位到用户原因：

 国家的要求：2002年，朱镕基签署了282号令，要求各大INTERNET运营机构（包括高校）必须要保存60天的用户上网记录，以待相关部门审计。

 校园网正常运行的需求：如果说不能准确的定位到用户，学生会在网络中肆无忌弹进行各种非法的活动，会使得校园网变成“黑客”娱乐的天堂，更严重的是，如果当某个学生在校外的某个站点发布了大量涉及政治的言论，这时候公安部门的网络信息安全监察科找到我们的时候，我们无法处理，学校或者说网络中心只有替学生背这个黑锅。

4、安全事故发生时候，不能准确定位到用户的影响：

一旦发生这种涉及到政治的安全事情发生后，很容易在社会上广泛传播，上级主管部门会对学校做出处理；同时也会大大降低学校在社会上的影响力，降低家长、学生对学校的满意度，对以后学生的招生也是大有影响的。

5、用户上网时间的控制

无法控制学生上网时间的影响：如果缺乏有效的机制来限制用户的上网时间，学生可能会利用一切机会上网，会旷课。学生家长会对学校产生强烈的不满，会认为学校及其的不负责任，不是在教书育人。这对学校的声誉以及学校的长期发展是及其不利的。

6、用户网络权限的控制

在校园网中，不同用户的访问权限应该是不一样的，比如学生应该只能够访问资源服务器，上网，不能访问办公网络、财务网络。办公网络的用户因该不能访问财务网络。因此，需要对用户网络权限进行严格的控制。

7、各种网络攻击的有效屏蔽

校园网中常见的网络攻击比如MAC FLOOD、SYN FLOOD、DOS攻击、扫描攻击、ARP欺骗攻击、流量攻击、非法组播源、非法DHCP服务器及DHCP攻击、窃取交换机的管理员密码、发送大量的广播报文，这些攻击的存在，会扰乱网络的正常运行，降低了校园网的效率。

2.4.2某校园网网络安全方案设计思想 2.4.2.1安全到边缘的设计思想

用户在访问网络的过程中，首先要经过的就是交换机，如果我们能在用户试图进入网络的时候，也就是在接入层交换机上部署网络安全无疑是达到更好的效果。2.4.2.2全局安全的设计思想

锐捷网络提倡的是从全局的角度来把控网络安全，安全不是某一个设备的事情，应该让网络中的所有设备都发挥其安全功能，互相协作，形成一个全民皆兵的网络，最终从全局的角度把控网络安全。

2.4.2.3全程安全的设计思想

用户的网络访问行为可以分为三个阶段，包括访问网络前、访问网络的时候、访问网络后。对着每一个阶段，都应该有严格的安全控制措施。2.4.3某校园网网络安全方案

锐捷网络结合SAM系统和交换机嵌入式安全防护机制设计的特点，从三个方面实现网络安全：事前的准确身份认证、事中的实时处理、事后的完整审计。2.4.3.1事前的身份认证

对于每一个需要访问网络的用户，我们需要对其身份进行验证，身份验证信息包括用户的用户名/密码、用户PC的IP地址、用户PC的MAC地址、用户PC所在交换机的IP地址、用户PC所在交换机的端口号、用户被系统定义的允许访问网络的时间，通过以上信息的绑定，可以达到如下的效果：

 每一个用户的身份在整个校园网中是唯一，避免了个人信息被盗用. 当安全事故发生的时候，只要能够发现肇事者的一项信息比如IP地址，就可以准确定位到该用户，便于事情的处理。

 只有经过网络中心授权的用户才能够访问校园网，防止非法用户的非法接入，这也切断了恶意用户企图向校园网中传播网络病毒、黑客程序的通道。2.4.3.2网络攻击的防范

1、常见网络病毒的防范

对于常见的比如冲击波、振荡波等对网络危害特别严重的网络病毒，通过部署扩展的ACL，能够对这些病毒所使用的TCP、UDP的端口进行防范，一旦某个用户不小心感染上了这种类型的病毒，不会影响到网络中的其他用户，保证了校园网网络带宽的合理使用。

2、未知网络病毒的防范

对于未知的网络病毒，通过在网络中部署基于数据流类型的带宽控制功能，为不同的网络应用分配不同的网络带宽，保证了关键应用比如WEB、课件资源库、邮件数据流有足够可用的带宽，当新的病毒产生时，不会影响到主要网络应用的运行，从而保证了网络的高可用性。

3、防止IP地址盗用和ARP攻击

通过对每一个ARP报文进行深度的检测，即检测ARP报文中的源IP和源MAC是否和端口安全规则一致，如果不一致，视为更改了IP地址，所有的数据包都不能进入网络，这样可有效防止安全端口上的ARP欺骗，防止非法信息点冒充网络关键设备的IP（如服务器），造成网络通讯混乱。

4、防止假冒IP、MAC发起的MAC FloodSYN Flood攻击

通过部署IP、MAC、端口绑定和IP+MAC绑定（只需简单的一个命令就可以实现）。并实现端口反查功能，追查源IP、MAC访问，追查恶意用户。有效的防止通过假冒源IP/MAC地址进行网络的攻击，进一步增强网络的安全性。

5、非法组播源的屏蔽

锐捷产品均支持IMGP源端口检查，实现全网杜绝非法组播源，指严格限定IGMP组播流的进入端口。当IGMP源端口检查关闭时，从任何端口进入的视频流均是合法的，交换机会把它们转发到已注册的端口。当IGMP源端口检查打开时，只有从路由连接口进入的视频流才是合法的，交换机把它们转发向已注册的端口；而从非路由连接口进入的视频流被视为是非法的，将被丢弃。锐捷产品支持IGMP源端口检查，有效控制非法组播，实现全网杜绝非法组播源，更好地提高了网络的安全性和全网的性能，同时可以有效杜绝以组播方式的传播病毒.在校园网流媒体应用多元化和潮流下具有明显的优势，而且也是网络带宽合理的分配所必须的。同时IGMP源端口检查，具有效率更高、配置更简单、更加实用的特点，更加适用于校园运营网络大规模的应用环境。

6、对DOS攻击，扫描攻击的屏蔽

通过在校园网中部署防止DOS攻击，扫描攻击，能够有效的避免这二种攻击行为，节省了网络带宽，避免了网络设备、服务器遭受到此类攻击时导致的网络中断。2.4.3.3事后的完整审计

当用户访问完网络后，会保存有完备的用户上网日志纪录，包括某个用户名，使用那个IP地址，MAC地址是多少，通过那一台交换机的哪一个端口，什么时候开始访问网络，什么时候结束，产生了多少流量。如果安全事故发生，可以通过查询该日志，来唯一的确定该用户的身份，便于了事情的处理。

2.5网络管理设计

网络管理包括设备管理、用户管理、网络故障管理 2.5.1网络用户管理

网络用户管理见网络运营设计开户部分 2.5.2网络设备管理

网络设备的管理通过STARVIEW实现，主要提供以下功能，这些功能也是我们常见的解决问题的 12 思路：

1、网络现状及故障的自动发现和了解

STARVIEW能自动发现网络拓扑结构，让网络管理员对整个校园网了如指掌，对于用户私自挂接的HUB、交换机等设备能及时地发现，提前消除各种安全隐患。

对于网络中的异常故障，比如某台交换机的CPU利用率过高，某条链路上的流量负载过大，STARVIEW都可以以不同的颜色进行显示，方便管理员及时地发现网络中的异常情况。

2、网络流量的查看

STARVIEW在网络初步异常的情况下，能进一步的察看网络中的详细流量，从而为网络故障的定位提供了丰富的数据支持。

3、网络故障的信息自动报告

STARVIEW支持故障信息的自动告警，当网络设备出现故障时，会通过TRAP的方式进行告警，13 网络管理员的界面上能看到各种故障信息，这些信息同样为管理员的故障排除提供了丰富的信息。

4、设备面板管理

STARVIEW的设备面板管理能够很清楚的看到校园中设备的面板，包括端口数量、状态等等，同 14 时可以很方便的登陆到设备上，进行配置的修改，完善以及各种信息的察看。

5、RGNOS操作系统的批量升级

校园网很大的一个特点就是规模大，需要使用大量的接入层交换机，如果需要对这些交换机进行升级，一台一台的操作，会给管理员的工作带来很大的压力，STARVIEW提供的操作系统的批量升级功能，能够很方便的一次对所有的相同型号的交换机进行升级，加大的较少了网络管理员的工作量。

2.5.3网络故障管理

随着校园网用户数的增多，尤其是宿舍网运营的开始，用户网络故障的排除会成为校园网管理工作的重点和难点，传统的网络故障解决方式主要是这样一个流程：

2.6流量管理系统设计

网络中的流量情况是网络是否正常的关键，网络中大量的P2P软件的使用，已经对各种网络业务的正常开展产生了非常严重的影响，有的学校甚至因为P2P软件的泛滥，直接导致了网络出口的瘫痪。

2.6.1方案一：传统的流量管理方案

传统的流量管理方案的做法很多就是简单的封堵这些P2P软件，从而达到控制流量的目的，这有三大弊端， 第一：这些软件之所以有如此强大的生命力，是因为用户通过使用这些软件的确能快速的获取各种有用的资源，如果简单的通过禁止的方式，用户的意见会非常的大，同时，各种有用的资源我们很难获取。

 第二：各种新型的，对网络带宽消耗更大的应用软件也在不断的出现。所谓道高一尺，魔高一丈，一味的封堵这些软件，我们永远处于被动的局面，显然不能从根本上解决这个问题。

 第三：我们无法获取网络中的流量信息，无法为校园网的优化，网络管理，网络故障预防和排除提供数据支撑。

2.6.2方案二：锐捷的流量管理与控制方案

锐捷网络的流量管理主要通过RG-NTD+日志处理软件+RG-SAM系统来实现。

NTD是锐捷流量管理解决方案的重要组成部分，我们希望能为用户提供一种流量控制和管理的方法而不单纯是流量计费，锐捷的流量管理方案有三大功能：

 第一：为SAM系统对用户进行流量计费提供原始数据，这是我们已经实现了的功能。该功能能满足不同消费层次的用户对带宽的需求，经济条件好一点，可以多用点流量，提高了用户的满意度。而且，对于以后新出现的功能更加强大的下载软件，都不必担心用户任意使用造成带宽拥塞。 第二：提供日志审计和带宽管理功能，通过NTD、SAM、日志系统的结合，能够做到基于用户身份对用户进行管理，做到将用户名、源IP、目的IP直接关联，通过目的IP，可以直接定位到用户名，安全事件处理起来非常的方便，同时还能提供P2P的限速，带宽管理等功能，这一部分的功能我们会在明年4月份提供。

 第三：能够对网络中的各种流量了如指掌，可以对用户经常访问的资源进行分析对比，为应用系统的建设、服务器的升级改造提供数据支持；能够及时的发现网络中的病毒、恶意流量，从而进行有效的防范，结合认证计费系统SAM，能够捕捉到事件源头，并于做出处理。

总体来说，流量控制和管理和日志系统的整体解决方案对于校园网的长期健康可持续发展是很有帮助的。

网络防火墙设计中的问题 方案：硬件？还是软件？

现在防火墙的功能越来越多越花哨，如此多的功能必然要求系统有一个高效的处理能力。

防火墙从实现上可以分为软件防火墙和硬件防火墙。软件防火墙以checkpoint 公司的Firewall-I为代表，其实现是通过 dev_add_pack的办法加载过滤函数（Linux，其他操作系统没有作分析，估计类似），通过在操作系统底层做工作来实现防火墙的各种功能和优 化。国内也有一些所谓的软件防火墙，但据了解大多是所谓“个人”防火墙，而且功能及其有限，故不在此讨论范围。

在国内目前已通过公安部检验的防火墙中，硬件防火墙占绝大多数。硬件防火墙一种是从硬件到软件都单独设计，典型如Netscreen防火墙不但软件部分单独设计，硬件部分也采用专门的ASIC集成电路。

另外一种就是基于PC架构的使用经过定制的通用操作系统的所谓硬件防火墙。目前国内绝大 多数防火墙都属于这种类型。

虽然都号称硬件防火墙，国内厂家和国外厂家还是存在着巨大区别。硬件防火墙需要在硬 件和软件两方面同时下功夫，国外厂家的通常做法是软件运算硬件化，其所设计或选用的运行平台本身的性能可能并不高，但它将主要的运算程序（查表运算是防火 墙的主要工作）做成芯片，以减少主机CPU的运算压力。国内厂家的防火墙硬件平台基本上采用通用PC系统或工业PC架构（直接原因是可以节省硬件开发成 本），在提高硬件性能方面所能做的工作仅仅是提升系统CPU的处理能力，增大内存容量而已。现在国内防火墙的一个典型结构就是：工业主板+x86+128（256）M内存+DOC/DOM+硬盘（或不要硬盘而另增加一个日志服务器）+百兆网卡 这 样一个工业PC结构。

在软件性能方面，国内外厂家的差别就更大了，国外（一些著名）厂家均是采用专用的操 作系统，自行设计防火墙。而国内所有厂家操作系统系统都是基于通用的 Linux，无一例外。各厂家的区别仅仅在于对Linux系统本身和防火墙部分（2.2内核为ipchains，2.4以后内核为netfilter）所 作的改动量有多大。

事实上，Linux只是一个通用操作系统，它并没有针对防火墙功能做什么优化，而且 其处理大数据量通信方面的能力一直并不突出，甚至比较低下（这也是 Linux一直只是低端服务器的宠儿的重要原因，我自己认为，在这一点上它还不如BSD系列，据说国外有用BSD做防火墙的，国内尚未见到）。现在绝大部 分厂家，甚至包括号称国内最大的天融信，在软件方面所作的工作无非也就是系统有针对性的裁减、防火墙部分代码的少量改动（绝大部分还是没有什么改动）和少 量的系统补丁。而且我们在分析各厂家产品时可以注意这一点，如果哪个厂家对系统本身做了什么大的改动，它肯定会把这个视为一个重要的卖点，大吹特吹，遗憾 的是似乎还没有什么厂家有能力去做宣传（天融信似乎有一个类似于checkpoint的功能：开放式的安全应用接口 TOPSEC，但它究竟做了多少工作，还需要去仔细了解）。

目前国内厂家也已经认识到这个问题，有些在做一些底层的工作，但有明显成效的，似乎还没有。在此我们仅针对以Linux（或其他通用操作系统）为基础的、以PC架构为硬件载体的防火墙做讨论，以下如不特别提出，均同。2．内核和防火墙设计

现在有一种商业卖点，即所谓“建立在安全操作系统之上的第四代防火墙”（关于防火墙 分代的问题，目前有很多讨论，比较一致的是把包过滤防火墙称为第一代防火墙，把应用型防火墙（一般结合了包过滤功能，因此也成为混合型防火墙）称为第二代 防火墙，有些厂家把增加了检测通信信息、状态检测和应用监测的防火墙称为第三代防火墙，更有甚者在此基础上提出了采用安全操作系统的防火墙，并把这个称为 第四代防火墙）。所谓安全操作系统，其实大多用的还是Linux，所不同的是需要做一些内核加固和简单改造的工作，主要有以下： 取消危险的系统调用，或者截获系统调用，稍加改动（如加载一些llkm）； 限制命令执行权限； 取消IP转发功能； 检查每个分组的接口； 采用随机连接序号； 驻留分组过滤模块； 取消动态路由功能；

采用多个安全内核（这个只见有人提出，但未见到实例，对此不是很清楚）。

以上诸多工作，其实基本上都没有对内核源码做太大改动，因此从个人角度来看算不上可以太夸大的地方。

对于防火墙部分，国内大部分已经升级到2.4内核所支持的netfilter。netfilter已经是一个功能比较完善的防火墙框架，它已经支持基于状态的监测（通过connection track模块实现）。而且netfilter是一个设计很合理的框架，可以在适当的位置上登记一些需要的处理函数，正式代码中已经登记了许多处理函数，如在NF_IP_FORWARD点上登记了装发的包过滤功能（包过滤等功能便是由这些正式登记的函数实现的）。我们也可以登记自己的处理函数，在功能上作 扩展（如加入简单的IDS功能等等）。这一点是国内厂家可以做文章的地方，至于netfilter源码的修改，对国内厂家来说似乎不太现实。

至于采用其它防火墙模型的，目前还没有看到（可能是netfilter已经设计的很成功，不需要我们再去做太多工作）。

3．自我保护能力（安全性）

由于防火墙的特殊功能和特殊位置，它自然是众多攻击者的目标，因此它的自我包括能力在设计过程中应该放在首要的位置。A．管理上的安全性

防火墙需要一个管理界面，而管理过程如何设计的更安全，是一个很重要的问题。目前有两种方案。

a．设置专门的服务端口

为了减少管理上的风险和降低设计上的难度，有一些防火墙（如东方龙马）在防火墙上专 门添加了一个服务端口，这个端口只是用来和管理主机连接。除了专用的服务口外，防火墙不接受来自任何其它端口的直接访问。这样做的显著特点就是降低了设计 上的难度，由于管理通信是单独的通道，无论是内网主机、外网主机还是DMZ内主机都无法窃听到该通信，安全性显然很高，而且设计时也无需考虑通信过程加密 的问题。

然而这样做，我们需要单独设置一台管理主机，显然太过浪费，而且这样管理起来的灵活性也不好。

b．通信过程加密

这样无需一个专门的端口，内网任意一台主机都可以在适当的情况下成为管理主机，管理主 机和防火墙之间采用加密的方式通信。

目前国内有采用的是使用自定义协议、一次性口令认证。对加密这个领域了解不多，不做详 细讨论。

B．对来自外部（和内部）攻击的反应能力

目前常见的来自外部的攻击方式主要有： a．DOS（DDOS）攻击

（分布式）拒绝服务攻击是目前一种很普遍的攻击方式，在预防上也是非常困难的。目前 防火墙对于这种攻击似乎没有太多的解决办法，主要是提高防火墙本身的健壮性（如增加缓冲区大小）。在Linux内核中有一个防止Syn flooding攻击的选项：CONFIG_SYN_COOKIES，它是通过为每一个Syn建立一个缓冲（cookie）来分辨可信请求和不可信请求。另外对于ICMP攻击，可以通过关闭ICMP 回应来实现。b．IP假冒（IP spoofing）

IP假冒是指一个非法的主机假冒内部的主机地址，骗取服务器的“信任”，从而达到对网络的攻击目的。

第一，防火墙设计上应该知道网络内外的IP地址分配，从而丢弃所有来自网络外部但却有内部地址的数据包。实际实现起来非常简单，只要在内核中打开rp_filter功能即可。

第二，防火墙将内网的实际地址隐蔽起来，外网很难知道内部的IP地址，攻击难度加大。IP假冒主要来自外部，对内网无需考虑此问题（其实同时内网的IP假冒情况也可以得到遏制）。c．特洛伊木马

防火墙本身预防木马比较简单，只要不让系统不能执行下载的程序即可。

一个需要说明的地方是必须指出的是，防火墙能抗特洛伊木马的攻击并不意味着内网主机 也能防止木马攻击。事实上，内网主机可能会透过防火墙下载执行携带木马的程序而感染。内网主机的在预防木马方面的安全性仍然需要主机自己解决（防火墙只能 在内网主机感染木马以后起一定的防范作用）。d．口令字攻击

口令字攻击既可能来自外部，也可能来自内部，主要是来自内部。（在管理主机与防火墙通过单独接口通信的情况下，口令字攻击是不存在的）

来自外部的攻击即用穷举的办法猜测防火墙管理的口令字，这个很容易解决，只要不把管理部分提供给外部接口即可。

内部的口令字攻击主要是穷举和嗅探，其中以嗅探危害最大。嗅探指监测网络截获管理主机给防火墙的口令字，如果口令字已加密，则解密得到口令字。目前一般采用一次性口令和禁止直接登录防火墙的措施来防止对口令字的攻击。e．邮件诈骗

邮件诈骗是目前越来越突出的攻击方式。防火墙本身防止邮件诈骗非常简单，不接收任何邮件就可以了。然而象木马攻击一样，内网主机仍可收发邮件，邮件诈骗的危险仍然存在，其解决办法一个是内网主机本身采取措施防止邮件诈骗，另一个是在防火墙上做过滤。f．对抗防火墙（anti-firewall）

目前一个网络安全中一个研究的热点就是对抗网络安全产品如防火墙。一种是分析防火墙 功能和探测防火墙内部网络结构，典型的如Firewalk。另外有一些其他的网络安全性分析工具本身具有双刃性，这类工具用于攻击网络，也可能会很有效的 探测到防火墙和内部网络的安全缺陷，典型的如SATAN和ISS公司的 Internet Security Scanner。目前对于这种探测（攻击）手段，尚无有效的预防措施，因为防火墙本身是一个被动的东西，它只能靠隐藏内部网络结构和提高自身的安全性来对 抗这些攻击。C．透明代理的采用

应用代理防火墙一般是通过设置不同用户的访问权限来实现，这样就需要有用户认证体 系。以前的防火墙在访问方式上主要是要求用户登录进系统（如果采用 sock代理的方式则需要修改客户应用）。透明代理的采用，可以降低系统登录固有的安全风险和出错概率，从而提高了防火墙的安全性。

4．透明性

防火墙的透明性指防火墙对于用户是透明的，在防火墙接入网络时，网络和用户无需做任何设置和改动，也根本意识不到防火墙的存在。

防火墙作为一个实际存在的物理设备，要想放入已存在地网络中又不对网络有任何影响，就必须以网桥的方式置入网络。传统方式下，防火墙安装时，更象是一台路由器或者网关，原有网络拓扑 19 结构往往需要改变，网络设备（包括主机和路由器）的设置（IP和网关、DNS、路由表等等）也需要改变。但如果防火墙采用了透明模式，即采用类似网桥的方式运行，用户将不必重新设定和修改路由，也不需要知道防 火墙的位置，防火墙就可以直接安装和放置到网络中使用。

透明模式最大的好处在于现有网络无需做任何改动，这就方便了很多客户，再者，从透明 模式转换到非透明模式又很容易，适用性显然较广。当然，此时的防火墙仅仅起到一个防火墙的作用，其他网关位置的功能如NAT、VPN功能不再适用，当然，其他功能如透明代理还可以 继续使用。目前透明模式的实现上可采用ARP代理和路由技术实现。此时防火墙相当于一个ARP代理的功能。内网（可以仍含有路由器或子网，依次类推）、防火墙、路由器的位置大致如下： 内网―――――防火墙―――――路由器

（需要说明的是，这种方式是绝大多数校园网级网络的实现方式）

内网主机要想实现透明访问，必须能够透明的传送内网和路由器之间的ARP包，而此时 由于事实上内网和路由器之间无法连通，防火墙就必须配置成一个ARP代理（ARP Proxy）在内网主机和路由器之间传递ARP包。防火墙所要做的就是当路由器发送ARP广播包询问内网内的某一主机的硬件地址时，防火墙用和路由器相连 接口的MAC地址回送ARP包；内网内某一主机发送ARP广播包询问路由器的硬件地址时，防火墙用和内网相连接口的MAC地址回送ARP包，因此路由器和 内网主机都认为将数据包发给了对方，而实际上是发给了防火墙转发。

显然，此时防火墙还必须实现路由转发，使内外网之间的数据包能够透明的转发。另外，防火墙要起到防火墙的作用，显然还需要把数据包上传给本身应用层处理（此时实现应用层代理、过滤等功能），此时需要端口转发来实现（？这个地方不是十分清 楚，也没找到相关资料）。透明模式和非透明模式在网络拓扑结构上的最大区别就是：透明模式的两块网卡（与路由器相连的和与内网相连的）在一个网段（也和子 网在同一个网段）；而非透明模式的两块网卡分别属于两个网段（内网可能是内部不可路由地址，外网则是合法地址）。这个过程如下：

1.用ARP代理实现路由器和子网的透明连接（网络层）2.用路由转发在IP层实现数据包传递（IP层）3.用端口重定向实现IP包上传到应用层（IP层）

前边我们讨论过透明代理，和这里所说的防火墙的透明模式是两个概念。透明代理主要是 为实现内网主机可以透明的访问外网，而无需考虑自己是不可路由地址还是可路由地址。内网主机在使用内部网络地址的情况下仍然可以使用透明代理，此时防火墙 既起到网关的作用又起到代理服务器的作用（显然此时不是透明模式）。

需要澄清的一点是，内外网地址的转换（即NAT，透明代理也是一种特殊的地址转换）和透明模式之间并没有必然的联系。透明模式下的防火墙能实现透明代理，非透明模式下的防火墙（此时它必然又是一个网关）也能实现透明代理。它们的共同点在于可以简化内网客户的设置而已。

目前国内大多防火墙都实现了透明代理，但实现了透明模式的并不多。这些防火墙可以很明显的从其广告中看出来：如果哪个防火墙实现了透明模式，它的广告中肯定会和透明代理区分开而大书特书的。5．可靠性

防火墙系统处于网络的关键部位，其可靠性显然非常重要。一个故障频频、可靠性很差的 产品显然不可能让人放心，而且防火墙居于内外网交界的关键位置，一旦防火墙出现问题，整个内网的主机都将根本无法访问外网，这甚至比路由器故障（路由器的 拓扑结构一般都是冗余设计）更让人无法承受。

防火墙的可靠性也表现在两个方面：硬件和软件。

国外成熟厂商的防火墙产品硬件方面的可靠性一般较高，采用专门硬件架构且不必多说，采用PC架构的其硬件也多是专门设计，系统各个部分从网络接口到存储设备（一般为电子硬盘）集成在一起（一块板子），这样自然提高了产品的可靠性。

国内则明显参差不齐，大相径庭，大多直接使用PC架构，且多为工业PC，采用现成的网卡，DOC/DOM作为存储设备。工业PC虽然可靠性比普通PC要高不少，但是毕竟其仍然是拼凑式的，设备各部分分立，从可靠性的角度看显然不如集成的（著名的水桶原理）。

国内已经有部分厂家意识到了这个问题，开始自行设计硬件。但大多数厂家还是从成本的角度考虑 20 使用通用PC架构。

另外一方面，软件可靠性的提高也是防火墙优劣的主要差别所在。而国内整个软件行业的 可靠性体系还没有成熟，软件可靠性测试大多处于极其初级的水平（可靠性测试和bug测试完全是两个概念）。一方面是可靠性体系建立不起来，一方面是为了迎 合用户的需求和跟随网络应用的不断发展，多数防火墙厂商一直处于不断的扩充和修改中，其可靠性更不能让人恭维。

总的来说，如同国内大多数行业（除了少数如航天、航空）一样，网络安全产品特别是防火墙的可靠性似乎还没有引起人们的重视。6．市场定位

市场上防火墙的售价极为悬殊，从数万元到数十万元，甚至到百万元不等。由于用户数量不同，用户安全要求不同，功能要求不同，因此防火墙的价格也不尽相同。厂商因而也有所区分，多数厂家还推出模块化产品，以符合各种不同用户的要求。

总的说来，防火墙是以用户数量作为大的分界线。如checkpoint的一个报价： CheckPoint Firewall-1 4.1 25user 19000.00 CheckPoint Firewall-1 4.1 50user 31000.00 CheckPoint Firewall-1 4.1 100user 51000.00 CheckPoint Firewall-1 4.1 250user 64000.00 CheckPoint Firewall-1 4.1 无限用户 131000.00 从用户量上防火墙可以分为： a． 10－25用户：

这个区间主要用户为单一用户、家庭、小型办公室等小型网络环境。防火墙一般为10M（针对 硬件防火墙而言），两网络接口，涵盖防火墙基本功能：包过滤、透明模式、网络地址转换、状态检测、管理、实时报警、日志。一般另有可选功能：VPN、带宽管理等等。

这个区间的防火墙报价一般在万元以上2万元以下（没有VPN和带宽管理的价格更低）。据调查，这个区间的防火墙反而种类不多，也许是国内厂商不屑于这个市场的缘故？ b． 25－100用户

这个区间用户主要为小型企业网。防火墙开始升级到100M，三或更多网络接口。VPN、带宽管 理往往成为标准模块。

这个区间的防火墙报价从3万到15万不等，根据功能价格有较大区别。相对来说，这个区间上 硬件防火墙价格明显高于软件防火墙。

目前国内防火墙绝大部分集中在这个区间中。c． 100－数百用户

这个区间主要为中型企业网，重要网站、ISP、ASP、数据中心等使用。这个区间的 防火墙较多考虑高容量、高速度、低延迟、高可靠性以及防火墙本身的健壮性。并且开始支持双机热备份。这个区间的防火墙报价一般在20万以上。这样的中高端 防火墙国内较少，有也是25－100用户的升级版，其可用性令人怀疑。d． 数百用户以上

这个区间是高端防火墙，主要用于校园网、大型IDC等等。我们接触较少，不多做讨论。当然其价格也很高端，从数十万到数百万不等。

总的来说，防火墙的价格和用户数量、功能模块密切相关，在用户数量相同的情况下，功 能越多，价格就越贵。如Netscreen的百兆防火墙： NetScreen-100f(AC Power)-带防火墙+流量控制等功能,交流电源,没有VPN功能报价在￥260,000而在此基础上增加了128位VPN功能的报价则高出5万元： ￥317,500 7． 研发费用

如同其他网络安全产品一样，防火墙的研发费用也是很高的。防火墙由于技术含量较高，人员技术储备要求较高，防火墙核心部分的研发必须要对操作系统有相当的熟悉，所需为UNIX系统下开发人员，而目前国内真正能拿的出手的UNIX程序员数 量还是太少（远远少于Windows平台下开发人员），人员成本很高。

总的来说，防火墙的研发是一个大项目，而且其前期定位一定要准确，该做什么、不该做什么，哪些功能得实现，哪些功能不必实现、哪些功能可以在后期实现，一定要清楚，否则费用会远远超出预计。

下边对一个中小型企业级防火墙的研发费用作个简单的估计。

研发时，防火墙可以细分为（当然在具体操作时往往需要再具体划分）： 内核模块

防火墙模块（含状态检测模块）NAT模块 带宽管理模块 通信协议模块 管理模块

图形用户界面模块（或者Web界面模块）透明代理模块（实质属于NAT模块）

透明模式模块（包括ARP代理子模块、路由转发子模块等）各应用代理模块（包括URL过滤模块）VPN模块

流量统计与计费模块 审计模块

其他模块（如MAC、IP地址绑定模块、简单的IDS、自我保护等等）

上边把防火墙划分为12个模块，其中每一个模块都有相当的工作量要做，除了弹性较大 的内核模块和防火墙模块（它们的工作量可能异常的大，视设计目标不同），其他模块暂定10人周的话就需要120周（VPN的工作量也相当大），两个主模块 各按20人周计算，防火墙实现总共需要150人周。加上前期10－ 15人周论证、定方案，后期20人周（保守数字）集成、测试，前后总共需要约210人周。按每人周1200元开发费用（折合工资5000月，但由于有运行 费用、保险等费用摊分，个人工资应远低于这个数字），开发费用约需25万。

显然，这个数字只是一个局外人估计的下限，实际的研发应该超出这个数字很多。8． 可升级能力（适用性）和灵活性

对用户来说，防火墙作为大成本投入的商品，势必要考虑到可升级性的问题，如果防火墙 不能升级，那它的可用性和可选择余地势必要大打折扣。目前国内防火墙一般都是软件可升级的，这是因为大多数防火墙采用电子硬盘（少数采用磁盘），实现升级 功能只要很小的工作量要做。但究竟升级些什么内容？升级周期多长一次？这就涉及到一个灵活性的问题。防火墙的灵活性主要体现在以下几点： a． 易于升级

b． 支持大量协议

c． 易于管理（如纳入通用设备管理体系（支持SNMP）而不是单列出来）d． 功能可扩展

这里对功能可扩展做一简单讨论。一般情况下，防火墙在设计完成以后，其过滤规则都是 定死的，用户可定制的余地很小。特别如URL过滤规则（对支持URL过滤的防火墙而言），当前网络中的漏洞是不断发现的，如最近很猖獗的codered攻 击的就是Windows机器IIS服务器的ida漏洞，而我们如果能够及时定义过滤规则，对于“GET /default.ida”的请求及时过滤，那么内网主机（此时一般为DMZ内主机）的安全性就会高很多，内网管理人员也不必时时密切关注网络漏洞（这是 个工作量很大，既耗费体力又容易出现遗漏的工作）。这样大部分工作留给防火墙厂家来做（相应需要有一个漏洞监测体系），用户肯定会满意很多。另外，灵活性 一开始也往往不是前期设计所能设计的很完美的，它需要和用户具体实践相配合。另外灵活性也是和具体环境密切结合的，往往需要在不同的用户环境里考虑。

如何构建网络整体安全方案

整体的安全方案分成技术方案、服务方案以及支持方案三部分。

一、技术解决方案

安全产品是网络安全的基石，通过在网络中安装一定的安全设备，能够使得网络的结构更加清晰，安全性得到显著增强;同时能够有效降低安全管理的难度，提高安全管理的有效性。

下面介绍在局域网中增加的安全设备的安装位置以及他们的作用。

1、防火墙

安装位置：局域网与路由器之间;%3Fid%3D1974 上下载Stick，其编译起来并不麻烦，只需查看帮助即可。需要指出的是，绝大多数的IDS都是从Snort得到众多借鉴的，建议用户试用一下 Stick。

2．IDS漏报

和IDS误报相比，漏报其实更危险。采用IDS技术就是为了在发现入侵时给出告警信息。如果入侵者入侵成功而IDS尚未告警，IDS便失去存在的意义。笔者从国外网站上看到一篇文章，它对利用TCP连接特点让 IDS做漏报进行了详细的描述，同时还给出一些实现漏报的办法，给笔者提供了一种新思路: IDS想要防止欺骗，就要尽可能地模仿TCP/IP栈的实现。但是从效率和实现的复杂性考虑，IDS并不能很容易地做到这一点。

这种方法比较适合智能化的IDS，好的IDS一般为了减少误报，会像现在一些高端的防火墙一样基于状态进行判断，而不是根据单个的报文进行判断。这样上面谈到的Stick对这种IDS一般不起作用。但是用户应该注意到，这种简单的IDS只是字符串匹配，一旦匹配成功，即可报警。

2001年4月，又出了一个让IDS漏报的程序ADMmutate，据说它可以动态改变Shellcode。本来IDS依靠提取公开的溢出程序的特征码来报警，特征码变了以后，IDS就报不出来了。但是程序还一样起作用，服务器一样被黑。这个程序的作者是ktwo(http: //www.ktwo.ca)，我们可以从http://www.ktwo.ca/c/ADMmutate-0.7.3.tar.gz上下载该程序。用户不妨也试试它，以检测自己的IDS产品性能。不过，ADMmutate只能对依靠检查字符串匹配告警的IDS起作用，如果IDS还依靠长度和可打印字符等综合指标，则ADMmutate将很容易被IDS监控到。

IDS的实现总是在漏报和误报中徘徊，漏报率降低了，误报率就会提高;同样误报率降低了，漏报率就会提高。一般地，IDS产品会在两者中取一个折衷，并且能够进行调整，以适应不同的网络环境。

四、自身安全性

毫无疑问，IDS程序本身的健壮性是衡量IDS系统好坏的另一个指标。如上所述，Stick程序能让IDS停止响应，该IDS的健壮性就值得怀疑。

IDS的健壮性主要体现在两个方面: 一是程序本身在各种网络环境下都能正常工作;二是程序各个模块之间的通信能够不被破坏，不可仿冒。IDS用于各个模块间远程通信和控制，如果通信被假冒，比如假冒一个停止远程探测器的命令或者假冒告警信息，都是釜底抽薪的狠招。这就需要用户在模块间的通信过程中引入加密和认证的机制，并且这个加密和认证的机制的健壮性要经受过考验。如果模块间的通信被切断，则需要良好的恢复重传机制。告警信息暂时没有发送出去，并不是丢弃，而是要本地保存，在适当的时候再发送。

从上面的描述中我们可以看到，没有IDS的安全防护体系是不完善的。希望本文可以帮助大家了解IDS，在网络安全体系中使用IDS增强网络的坚固性，并为用户选购IDS产品提供参考。

关于IDS

IDS采用分布式结构，内含Probe(又称探测器或探针)，用于收集信息，一旦发现非法入侵便告警。根据其所处的位置不同，Probe又可以分成基于主机的和基于网络的。基于主机的Probe位于希望监控的服务器上，通过收集服务器的信息来进行分析告警。基于网络的Probe位于希望监控服务器的同一个Hub或交换机上，通过监听网络上到达服务器的报文来分析告警。

基于主机的Probe收集的信息准确，但是占用服务器资源，尤其在繁忙的服务器上会降低服务器性能。由于它与操作系统相关，如果所用IDS产品不支持操作系统，就不能安装基于主机的 42 IDS。

基于网络的Probe收集的信息没有基于主机的Probe准确，并且因为使用了监听功能，对于Hub可以正常使用，对于交换机需要交换机厂商支持。基于网络的Probe一般不影响服务器的正常工作，还可以监控多个服务器的工作。

IDS还含有一个集中监控信息的“控制台”，其作用是接收所有Probe的告警，远程控制所有的Probe。控制台端的日志分析模块会把Probe 的告警信息综合后集中分析，生成入侵分析报告。控制台端的响应模块会根据不同的响应策略对不同的告警采取不同的行动。连接控制台和Probe的是通信模块。

东软安全助力武汉信用风险管理信息系统 背景介绍：

个人征信业务是通过建立联合征信的方式，收集、整合分散在社会各方面的信用信息（数据），以市场化的运作模式和公正、独立的第三方立场，为社会提供信息产品与服务，解决社会经济交往中信息不对称问题，降低经济运行成本，规范市场经济秩序，从而推动社会信用体系的建立。项目详细描述

武汉市个人征信系统可以采集分布在武汉市政府部门、金融机构、商业机构、教育机构以及其他机构中的与个人信用相关的信息，并加入到武汉市个人征信数据库中，然后根据客户查询请求，生成《个人信用报告》，对客户提供《个人信用报告》的查询服务。如下图所示：

武汉个人征信项目是武汉市07年重点建设项目，并且武汉市全国个人征信业务若干试点城市之一。未来征信业务还将覆盖到武汉市所有工商注册企业信用记录。初步建立完整的社会信用体系。其意义十分重大，因此对于征信业务数据的机密性、完整性、可用性等安全防护要求十分严格。武汉征信项目是全新项目，没有前期经验可以借鉴，本次建设内容是建立起高起点的数据中心平台：涵盖主机系统、存储系统、网络平台、安全系统均需整合，统一规划建设。

第一阶段：容纳1000万人10个数据提供单位，在线查询系统 300人同时在线交易，响应时间不高于3秒；一期工程考虑每年对外提供100万人次信用报告查询服务；未来扩展考虑每年对外提供1000万人次信用报告查询服务；同时考虑到企业征信服务需求；

第二阶段：1000万人50个数据提供单位，在线查询系统1000人同时在线交易，响应时间不高于5秒；

第三阶段：8000万人80个数据提供单位，在线查询系统要求能提供 1000人同时在线交易能力。本次建设需完全满足第一阶段需求，而且要求可以通过扩展平滑过度，以满足第二、三阶段的业务需求。

可以看到，本次建设对安全设备性能、扩展性、高可靠性都有着相当高的要求。本期部署的防火墙是保护数据中心，核心信息资产的最重要的安全屏障。关键挑战：

1、性能。征信系统核心价值是提供个人信用信息的查询，提供信用信息产品，用户对收费获取的信息服务要求会很高，包括延迟、并发在线数等等。

2、稳定性。产品应该软硬件稳定可靠。

3、高可靠性。业务因为平台故障引起中断，导致的损失是数据加工型企业不能容忍的。

4、高扩展性。武汉征信平台分了三期建设，对安全网关设备的性能冗余提出了很高需求，直接选择高端千兆运营商级产品才能应对用户业务急速扩张带来的性能压力。

5、较之竞争对手具备独特优势功能。解决方案描述

1、模拟环境测试：在选型阶段，用户组织了多个参测品牌将产品置于用户实际环境测试。参测东软产品为东软NOKIA IP391。部分防火墙部署在核心交换机与中间件服务器之间。部分用于隔离开发网段与内网网段。测试结果显示，产品较之同类参测其他品牌产品，在性能上有着明显的优势。

2、东软产品研发、生产均遵循国际最高标准，软件成熟度达到CMM5，防火墙产品安全认证级别达到国内最高的EAL3级。获得国家权威官方机构认证。是一款成熟稳定的高品质设备。用户对此十分认可。

3、在核心网中，防火墙设备采用双机冗余VFRP协议，全面兼容核心路由HSRP和小机的热备协议。设备部署互联实现了交叉的全连接拓扑。这样所有来自广域网或者局域网访问读写请求，必须经过东软防火墙3-7层安全筛选和过滤，方能取得相关资源。同时还实现了全网骨干从设备级到链路级的全备份—双核心路由—双核心防护墙—小机双机冗余。另外一台单机防火墙部署在开发网段与核心内网之间，抑制开发网段对核心业务网段潜在的不良网络访问和攻击。

4、东软NOKIA IP391支持扩展到8个千兆端口，为未来业务扩展预留空间。此外，东软防火墙支持以太网通道功能，提供了弹性支撑未来业务带宽增长的低成本解决方案。通过对多条物理链路的捆绑，可以将防火墙的多个物理以太网端口映射成一个逻辑端口，从而达到增加带宽和链路冗余的目的，实现防火墙上下行链路带宽从1G到2G的无缝扩展。而这样的性能扩展，无需采购配件和许可。延长了设备运营周期，有效提高了投资消费比，这也是用户所看重的。

5、东软NOKIA IP391为了提供多客户式的托管服务，满足用户对防火墙系统个性化配置的需求，可以将NetEye防火墙系统逻辑划分为多个虚拟系统(vsys)，每一个虚拟系统的资源和配置都是独立的，都可以进行用户管理、服务配置、安全规则配置等一系列操作。目前，用户划分开发网段安全域的另一台东软NOKIA IP391只使用了2个端口，还有潜在6个端口可供使用。这六个端口任意组合后，作为独立防火墙，可以被用作网络环境中其他新增安全域边界划分设备。用户通过单台防火墙的投资，换回多台设备使用回报。实施效果

项目实施后，通过采用双机冗余全连接拓扑方式，在高速交换骨干和高容量存储设备之间，无缝嵌入高性能深度防御防火墙设备，使得武汉征信业务平台在具备极高故障容错性能基础上，获得了极高的核心数据平台应用安全防护能力，其内嵌自动入侵行为检测阻断模块对流行的蠕虫病毒、分布式DOS攻击等威胁，提供了良好的的识别及阻断能力。

设备采用HTTPS的WEBUI管理方式，管理员在工作中可以方便的通过任何联网终端机建立安全的HTTPS加密通道以IE窗口方式登陆管理。防火墙还支持类CISOC命令行方式管理，安全管理员经过培训可以迅速精通防火墙操作，具备良好的操作便利性和较低的培训成本。用户评价

用户通过选择了可靠的合作伙伴，选择高品质的高端产品，感受到了优质的产品服务。项目的良好完工，上线运行，东软的产品和服务经受了试运行阶段的考验。以上实践证明，用户前期项目设计和产品选型是可行和可靠的。用户对以太网通道、虚拟防火墙这样的高端防火墙才具备的实用功能非常认可。

第五篇：论文抄袭检测算法及修改

论文抄袭检测算法：

1.论文的段落与格式

论文检测基本都是整篇文章上传，上传后，论文检测软件首先进行部分划分，上交的最终稿件格式对抄袭率有很大影响。不同段落的划分可能造成几十个字的小段落检测不出来。因此，我们可以通过划分多的小段落来降低抄袭率。

2.数据库

论文检测，多半是针对已发表的毕业论文，期刊文章，还有会议论文进行匹配的，有的数据库也包含了网络的一些文章。这里给大家透露下，很多书籍是没有包含在检测数据库中的。之前朋友从一本研究性的著作中摘抄了大量文字，也没被查出来。就能看出，这个方法还是有效果的。

3.章节变换

很多同学改变了章节的顺序，或者从不同的文章中抽取不同的章节拼接而成的文章，对抄袭检测的结果影响几乎为零。所以论文抄袭检测大师建议大家不要以为抄袭了几篇文章，或者几十篇文章就能过关。

4.标注参考文献

参考别人的文章和抄袭别人的文章在检测软件中是如何界定的。其实很简单，我们的论文中加了参考文献的引用符号，但是在抄袭检测软件中。都是统一看待，软件的阀值一般设定为1%，例如一篇文章有5000字,文章的1%就是50字，如果抄袭了多于50，即使加了参考文献，也会被判定为抄袭。

5.字数匹配

论文抄袭检测系统相对比较严格，只要多于20单位的字数匹配一致，就被认定为抄袭，但是前提是满足第4点，参考文献的标注。

论文查重修改技巧大全：

方法一：外文文献翻译法

查阅研究领域外文文献，特别是高水平期刊的文献，比如Science，Nature，WaterRes等，将其中的理论讲解翻译成中文，放在自己的论文中。

优点：

1、每个人语言习惯不同，翻译成的汉语必然不同。因此即使是同一段文字，不同人翻译了之后，也 不会出现抄袭的情况。

2、外文文献的阅读，可以提升自身英语水平，拓展专业领域视野。

缺点：英文不好特别是专业英文不好的同学实施起来比较费劲。

方法二：变化措辞法

将别人论文里的文字，或按照意思重写，或变换句式结构，更改主被动语态，或更换关键词，或通过增减。当然如果却属于经典名句，还是按照经典的方法加以引用。

优点：1.将文字修改之后，按照知网程序和算法，只要不出现连续13个字重复，以及关键词的重复，就不会被标红。2.对论文的每字每句都了如指掌，烂熟于心，答辩时亦会如鱼得水。

缺点：逐字逐句的改，费时费力。

方法三：减头去尾，中间换语序

将别人论文里的文字，头尾换掉中间留下，留下的部分改成被动句，句式和结构就会发生改变，再自行修改下语病后，即可顺利躲过论文查重。

优点：方便快捷，可以一大段一大段的修改。

缺点中文没学好的，会很费劲，要想半天。

方法四：转换图片法

将别人论文里的文字，截成图片，放在自己的论文里。因为知网论文查重系统目前只能查文字，而不能查图片和表格，因此可以躲过论文查重。

优点：比改句序更加方便快捷。

缺点：用顺手了容易出现整页都是图片的情况，会影响整个论文的字数统计。方法五：插入文档法

将某些参考引用来的文字通过word文档的形式插入到论文中。

优点：此法比方法四更甚一筹，因为该方法日后还可以在所插入的文档里进行重新编辑，而图片转换法以后就不便于再修改了。

缺点：还没发现。

方法六：插入空格法

将文章中所有的字间插入空格，然后将空 格 字 间距调到最小。因为论文查重的根据是以词为基础的，空格切断了词语，自然略过了论文查重系统。

优点：从论文查重系统的原理出发，可靠性高。

缺点：工作量极大，课可以考虑通过宏完成，但宏的编制需要研究。

方法七：自己原创法

自己动手写论文，在写作时，要么不原文复制粘贴;要么正确的加上引用。

优点：基本上绝对不会担心论文查重不通过，哪怕这个查重系统的阈值调的再低。缺点：如果说优缺点的话，就是写完一篇毕业论文，可能会死掉更多的脑细胞。论文查重修改的规律：

论文查重是一个匹配的过程，是以句为单位，如果一句话重复了，就很容易判定重复了，所以：

1)如果的确是经典的句子，就用上标的尾注的方式，在参考文献中表达出来。

2)如果是一般的引用，就采用罗嗦法，将原句中省略的主语、谓语、等等添加全，反正哪怕多一个字，就是胜利。

3)也可以采用横刀法，将一些句子的成分，去除，用一些代词替代。

4)或者是用洋鬼子法，将原文中的洋名，是中文的，就直接用英文，是英文的直接用中文，或是中文的全姓名，就用中文的名，如果是中文的名，就找齐了，替换成中文的姓名。

5)故意在一些缩写的英文边上，加上(注释)(画蛇添足法)，总之，将每句话都可以变化一下，哪怕增加一个字或减少一个字，都是胜利了。

6)如果是引用，在引用标号后，不要轻易使用句号，如果写了句号，句号后面的就是剽窃了(尽管自已认为是引用)，所以，引用没有结束前，尽量使用分号。有些人将引用的上标放在了句号后面，这是不对的，应该在句号之前。

7)可以将文字转换为表格、表格基本是论文查重不了的，文字变成图形、表格变成图形，一目了然，绝对不会检查出是重复剽窃了。