【架构专栏】第18章安全架构设计 2/3

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【架构专栏】架构知识点

知识总览

共19章内容，主要包括：

1）1绪论、2计算机系统、3信息系统、4信息安全技术、5软件工程

2）6数据库设计、7系统架构设计基础知识

3）8系统质量属性与架构评估、9软件可靠性、

10软件架构演化与维护、11未来信息综合技术

4）12信息系统架构设计、13层次式架构设计、14云原生架构设计、

15面向服务架构设计、16嵌入式系统架构设计、17通信系统架构设计、

18安全架构设计、19大数据架构设计

每天进步一点点，加油！小伙伴们！💪

本文学习第18章安全架构设计，以下为个人笔记，希望有所帮助，共同学习。

( 本文涉及综合知识、案例分析题和论文题，侧重知识点记忆，多关注新版本的安全标准)

包括：

安全架构概述（信息安全面临的威胁、安全架构定义和范围、信息安全相关的标准）、

安全模型（状态机、Bell-LaPadula、Biba、Clark-Wilson、Chinese Wall 模型）、

系统安全体系架构规划框架（安全技术体系架构、信息系统安全体系规划、信息系统安全规划框架）、

信息安全整体架构设计 (WPDRRC 模型、信息安全体系架构设计)、

网络安全体系架构设计( OSI 的安全体系架构、认证框架、访问控制框架、机密性框架、完整性框架、抗抵赖框架 )、

数据库系统的安全设计( 数据库安全设计的评估标准、数据库的完整性设计 )、

系统架构的脆弱性分析( 概述、软件脆弱性、典型软件架构的脆弱性分析 )、

安全架构设计案例分析( 电子商务系统的安全性设计、基于混合云的工业安全架构设计 )

第18章安全架构设计

信息系统的安全跨越物理、网络、硬件、操作系统、软件、管理等诸多层面，是一个复杂的立体空间工程，为此业界组织了诸多机构，制定了诸多标准，也形成了不少设计方法和框架。在顶层设计框架下，数据与文件加密、数据完整性、通信安全、访问控制技术、抗攻击技术和安全评估与认证是主要的考查内容。

18.1 -18.3 安全架构概述、安全模型、系统安全体系架构规划框架

【架构专栏】第18章安全架构设计 1/3https://blog.csdn.net/weixin_42081167/article/details/166690383

18.4 信息安全整体架构设计 (WPDRRC 模型)

18.4.1 WPDRRC信息安全体系架构模型

WPDRRC 信息安全模型(Waring/Protect/Detect/React/Restore/Counterattack)，包括 6 个环节：预警（Warning）、保护（Protect）、检测（Detect）、响应（React）、恢复（Restore）、反击（Counterattack）；

WPDRRC模型有6个环节和3大要素：

◆ 6个环节包括：预警、保护、检测、响应、恢复、反击，它们具有较强的时序性和动态性，能够较好地反映出信息系统安全保障体系的预警能力、保护能力√检测能力、响应能力、恢复能力和反击能力。

◆ 3大要素包括：人员、策略、技术。人员是核心，策略是桥梁，技术是保证，落实在WPDRRC的 6个环节的各个方面，将安全策预警略变为安全现实。
W：预警主要是指利用远程安全评估系统提供的模拟攻击技术来检查系统存在的、可能被利用的薄弱环节，收集和测试网络与信息的安全风险所在，并以直观的方式进行报告，提供解决方案的建议，在经过分析后，分解网络的风险变化趋势和严重风险点，从而有效降低网络的总体风险，保护关键业务和数据。

P：防护通常是通过采用成熟的信息安全技术及方法来实现网络与信息的安全。主要内容有加密机制，数字签名机制，访问控制机制，认证机制，信息隐藏和防火墙技术等。

D：检测通过检测和监控网络以及系统，来发现新的威胁和弱点，强制执行安全策略。在这个过程中采用入侵检测、恶意代码过滤等技术，形成动态检测的制度，奖励报告协调机制，提高检测的实时性。主要内容有入侵检测，系统脆弱性检测，数据完整性检测和攻击性检测等。

R：响应是指在检测到安全漏洞和安全事件之后必须及时做出正确的响应，从而把系统调整到安全状态。为此需要相应的报警、跟踪、处理系统，其中处理包括了封堵、隔离、报告等能力。主要内容有应急策略、应急机制、应急手段、入侵过程分析和安全状态评估等。

R：恢复灾难恢复系统是当前网络、数据、服务受到黑客攻击并遭到破坏或影响后，通过必要技术手段，在尽可能短的时间内使系统恢复正常。主要内容有容错、冗余、备份、替换、修复和恢复等。

C：反击是指采用一切可能的高新技术手段，侦察、提取计算机犯罪分子的作案线索与犯罪证据，形成强有力的取证能力和依法打击手段。

18.4.2 信息安全体系架构设计

信息系统安全设计重点考虑两个方面：

1）.系统安全保障体系

2）.信息安全体系架构

1.系统安全保障体系：

是由安全服务、协议层次、系统单元等三个层面组成，且每个层都涵盖了安全管理的内容。系统安全保障体系设计工作主要考虑以下几点：

(1) 安全区域策略的确定：根据安全区域的划分，主管部门应制定针对性的安全策略。

（2) 统一配置和管理防病毒系统：主管部门应当建立整体防御策略，以实现统一的配置和管理。

（3）网络安全管理：加强网络安全管理，制定有关规章制度。

2. 信息安全体系架构：

具体在安全控制系统，可以从下面5个方面开展分析和设计工作。

1）物理安全（前提）：保证计算机信息系统各种设备的物理安全是保障整个网络系统安全的前提。包括环境安全、设备安全、媒体安全。

2）系统安全（基础）：主要是指对信息系统组成中各个部件的安全要求。包括网络结构安全、操作系统安全、应用系统安全。

3）网络安全（关键）：是整个安全解决方案的关键。包括访问控制、通信保密、入侵检测、网络安全扫描、防病毒。

4）应用安全：主要是指多个用户使用网络系统时，对共享资源和信息存储操作所带来的安全问题。包括资源共享、信息存储。

5）安全管理：主要体现在三个方面。其一是制定健全的安全管理体制；其二是构建安全管理平台；其三是增强人员的安全防范意识。

18.5 网络安全体系架构设计

18.5.1 OSI 的安全体系架构概述

1 概述

OSI 定义了7层协议，其中除第5层（会话层）外，每一层均能提供相应的安全服务。实际上，最适合配置安全服务的是在物理层、网络层、运输层、应用层上，其他层都不宜配置安全服务。

OSI/RM 信息安全架构：

OSI 开放系统互联安全体系的5类安全服务包括：

鉴别、访问控制、数据机密性、数据完整性、抗抵赖性。

安全服务和安全机制的对应关系：

2.OSI 安全架构

OSI 定义了分层多点的安全技术体系架构，又叫深度防御安全架构，它通过以下 3 种方式将防御能力分布至整个信息系统中。

1)多点技术防御

2)分层技术防御

3)支撑性基础设施

(1)公钥基础设施

(2)检测和响应基础设施

多点技术防御：在对手可以从内部或外部多点攻击一个目标的前提下，多点技术防御通过对网络和基础设施、边界防御（流量过滤、控制、如前检测）、计算环境这三个防御核心区域的防御达到抵御所有方式的攻击目的。

分层技术防御：即使最好的可得到的信息保障产品也有弱点，其最终结果将使对手能找到一个可探查的脆弱性，一个有效的措施是在对手和目标间使用多个防御机制。

支撑性基础设施：为网络、边界和计算环境中信息保障机制运行基础的支撑性基础设施，包括公钥基础设施以及检测和响应基础设施。

18.5.2 认证框架

认证框架：认证又叫鉴权 / 鉴别（Authentication) ，其目的是防止其他实体占用和独立操作被鉴别实体的身份。

鉴别有两种重要的关系背景：一是实体由申请者来代表，申请者与验证者之间存在着特定的通信关系（如实体鉴别)；二是实体为验证者提供数据项来源。

鉴别的方式有以下5种：

(1) 已知的（口令），如一个秘密的口令。

(2) 拥有的（IC 卡，令牌等）。

(3) 不可变特征（生物特征）。

(4) 受信第三方鉴别。相信可靠的第三方建立的鉴别(递推)。

(5) 环境（主机地址）

鉴别服务阶段分为：安装、修改鉴权信息、分发、获取、传送、验证、停活、重新激活、取消安装。

◆在安装阶段，定义申请鉴别信息和验证鉴别信息。

◆修改鉴别信息阶段，实体或管理者申请鉴别信息和验证鉴别信息变更（如修改口令）。

◆在分发阶段，为了验证交换鉴别信息，把验证鉴别信息分发到各实体（如申请者或验证者）以供使用。

◆在获取阶段，申请者或验证者可得到为鉴别实例生成特定交换鉴别信息所需的信息，通过与可信第三方进行交互或鉴别实体间的信息交换可得到交换鉴别信息。

◆在传送阶段，在申请者与验证者之间传送交换鉴别信息。

◆在验证阶段，用验证鉴别信息核对交换鉴别信息。

◆在停活阶段，将建立一种状态，使得以前能被鉴别的实体暂时不能被鉴别。

◆在重新激活阶段，使在停活阶段建立的状态将被终止。

◆在取消安装阶段，实体从实体集合中被拆除。

18.5.3 访问控制框架

访问控制（AccessControI) 决定开放系统环境中允许使用哪些资源、在什么地方适合阻止未授权访问的过程。

访问控制框架：当发起者请求对目标进行特殊访问时，访问控制管制设备（Access Control Enforcement Facilities，AEF）就通知访问控制决策设备（Access Control Decision Facilities，ADF）， ADF 可以根据上下文信息（包括发起者的位置、访问时间或使用中的特殊通信路径）以及可能还有以前判决中保留下来的访问控制决策信息（Access Control Decision Information，ADI）做出允许或禁止发起者试图对目标进行访问的判决。

涉及访问控制的有发起者、AEF 、ADF和目标。

ACI（访问控制信息）是用于访问控制目的的任何信息，其中包括上下文信息。

ADI（访问控制判决信息）是在做出一个特定的访问控制判决时可供ADF使用的部分（或全部）ACI。

ADF（访问控制判决功能）是一种特定功能，它通过对访问请求、ADI以及该访问请求的上下文使用访问控制策略规则而做出访问控制判决。

AEF（访问控制实施功能）确保只有对目标允许的访问才由发起者执行。

18.5.4 机密性框架

1.机密性概述

机密性服务目的是确保信息仅仅是对被授权者可用。

数据的机密性可以依赖于所驻留和传输的媒体。因此，存储数据的机密性能通过使用隐藏数据语义（如加密）或将数据分片的机制来保证。数据在传输中的机密性能通过禁止访问的机制、通过隐藏数据语义的机制或通过分散数据的机制得以保证（如跳频等）。

2.机密性机制

具体机制包括：通过禁止访问提供机密性、通过加密提供机密性、通过数据填充、虚假事件等。

1)通过禁止访问提供机密性

2)通过加密提供机密性

18.5.5 完整性框架

完整性框架。对于不同的媒体，数据完整性保护机制是有区别的，可概括为以下两种情况。

(1) 阻止对媒体访问的机制。包括物理隔离的不受干扰的信道、路由控制、访问控制。

（2) 用以探测对数据或数据项序列的非授权修改的机制。未授权修改包括未授权数据创建、数据删除以及数据重复。而相应的完整性机制包括密封，数字签名、数据重复（作为对抗其他类型违规的手段)、与密码变换相结合的数字指纹和消息序列号。

1.完整性概述

完整性服务目的是组织威胁或探测威胁，保护数据及其相关属性的完整性。

完整性服务分类有：未授权的数据创建、数据创建、数据删除、数据重放。

2.完整性机制的类型

完整性机制类型分为：阻止媒体访问、探测非授权修改两种。

18.5.6 抗抵赖框架

抗抵赖服务包括证据的生成、验证和记录，以及在解决纠纷时随即进行的证据恢复和再次验证。

框架所描述的抗抵赖服务的目的：提供特定事件或行为的证据。

抗抵赖服务阶段分为：

证据生成、证据传输、存储及恢复、证据验证、解决纠纷这 5 个阶段。

习题

（）模型为数据规划机密性，依据机密性划分安全级别，按安全级别强制访问控制。

A．BLP 模型 B．状态机模型

C．Biba 模型 D．CWM 模型

解析：Bell-LaPadula 模型（BLP 模型）。该模型为数据规划机密性，依据机密性划分安全级别，按安全级别强制访问控制。

答案：A
"在某个系统或某个部件中设置了'机关'，使得当提供特定的输入数据时，允许违反安全策略。"属于哪一种安全威胁？

A．特洛伊木马 B．陷阱门

C．窃取 D．非法使用

解析：陷阱门是在某个系统或某个部件中设置了"机关"，使得当提供特定的输入数据时，允许违反安全策略。

答案：B
以下属于主动攻击的是（）。

A．网络监听 B．信息截取 C．非法登录 D．假冒身份

解析：主动攻击会对信息进行修改、伪造，而被动攻击只是非法获取信息，不会对信息进行任何修改。

答案：D
信息安全策略应该全面地保护信息系统整体的安全，网络安全体系设计是网络逻辑设计工作的重要内容之一，可从物理线路安全、网络安全、系统安全、应用安全等方面来进行安全体系的设计与规划。其中，数据库的容灾属于（）的内容。

A．物理线路安全与网络安全 B．网络安全与系统安全

C．物理线路安全与系统安全 D．网络安全与应用安全

解析：依据信息安全体系架构，物理安全包括环境、设备和媒体，系统安全包括网络结构、操作系统、应用系统，网络安全包括访问控制、通信保密、入侵检测、网络安全扫描、防病毒，应用安全包括资源共享和信息存储。数据库容灾属于对信息存储方面的安全和网络方面的安全。

答案：D
软件脆弱性是软件中存在的弱点（或缺陷），利用它可以危害系统安全策略，导致信息丢失、系统价值和可用性降低。嵌入式系统软件架构通常采用分层架构，它可以将问题分解为一系列相对独立的子问题，局部化在每一层中，从而有效地降低单个问题的规模和复杂性，实现复杂系统的分解。但是，分层架构仍然存在脆弱性。常见的分层架构的脆弱性包括（）等两方面。

A 底层发生错误会导致整个系统无法正常运行、层与层之间功能引用可能导致功能失效

B 底层发生错误会导致整个系统无法正常运行、层与层之间引入通信机制势必造成性能下降

C 上层发生错误会导致整个系统无法正常运行、层与层之间引入通信机制势必造成性能下降

D 上层发生错误会导致整个系统无法正常运行、层与层之间的功能引用可能导致功能失效

解析：层次式架构的软件脆弱性主要表现在层间脆弱性和层间通信脆弱性两个方面，层间脆弱性体现在某个底层的错误会导致整个系统都无法正常工作，层间通信脆弱性表现在层次间引入通信机制会造成大量消息交互，从而造成系统性能下降。

答案：B

ok, 今天就到这里吧 🤗

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