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标题: 网络安全技能——校园网安全建立 [打印本页]

作者: 张春 时间: 2024-7-24 07:43
标题: 网络安全技能——校园网安全建立

本文为网络安全技能大作业报告，研究校园网安全建立，欢迎指正
项目背景

1.1 校园网络安全背景
随着信息技能的快速发展，校园网络已经成为教育、科研和管理的重要平台。校园网络的遍及极大地进步了教育的效率和质量，但同时也带来了一系列安全问题。起首，网络攻击的威胁日益增加。黑客利用各种手段对校园网络进行攻击，包括但不限于DDOS攻击、SQL注入、跨站脚本攻击等，这些攻击大概导致校园网络服务中断，影响正常的讲授和科研运动。
其次，数据泄露问题也日益严重。校园网络中存储了大量的敏感信息，如学生的个人信息、教师的研究效果等。一旦这些信息被非法获取，不仅会侵犯个人隐私，还大概对学校的荣誉和师生的权益造成损害。此外，恶意软件的流传也是校园网络安全面对的挑战之一。恶意软件包括病毒、木马、勒索软件等，它们通过各种渠道流传，一旦感染校园网络，大概导致数据丢失、体系瘫痪等严重效果。
除了技能层面的威胁，校园网络安全还面对着管理上的挑战。许多学校在网络安全管理上缺乏有效的制度和规范，网络安全意识不强，技能防护步伐不敷，这些都为网络攻击和数据泄露提供了可乘之机。此外，随着移动设备的遍及，校园网络的接入点增多，管理难度也随之增加。

需求分析

3.1 网络架构分析

- - 互联网服务供应商 (ISP)：ISP为学校网络提供了关键的互联网连接，是学校与外部网络沟通的桥梁。通过边界路由器（R），ISP与学校内部网络实现了稳定的数据传输。
  - 边界路由器（R）：位于学校网络的边缘，负责管理收支网络的数据流量。它利用DHCP协议为内部设备自动分配IP地点，并设置ACL来筛选掉恶意流量，以保障网络安全。此外，边界路由器还配置了静态NAT，答应外部用户仅能访问学校网站。
  - 服务器层 (COM)：学校内部的服务器层部署了Web服务器、FTP服务器和DNS服务器，为学生和教职工提供了丰富的网络服务。其中，Web服务器通过NAT转换技能，将内网地点192.168.10.1映射为公网地点103.32.56.77，答应外部用户通过80端口访问学校网站。
  - 焦点交换层 (AC1)：负责连接不同楼宇的汇聚交换机 (SWT)，提供高速数据传输。利用 VLAN 技能将网络分别成多个虚拟网络，比方 VLAN100、VLAN200、VLAN70 等，进步网络安全性。配置静态 NAT 转换，将内网 IP 地点转换为外网 IP 地点，使内部设备能够访问互联网。
  - 汇聚交换层 (SWT)：位于网络架构的中间层，负责将来自接入层的流量有效地汇聚到焦点交换层（AC1）。通过VLAN技能，SWT将网络分别为多个独立的区域，如办公楼、讲授楼、宿舍楼和图书馆，方便管理和维护。
  - 接入层 (SWT、AP1-4)：接入层设备负责为校园内的用户设备提供有线和无线网络接入服务。它们连接了用户设备，如电脑(PC1, PC2, PC3, PC4)、手机(Cellphone1、Cellphone、Cellphone3、Cellphone4)、条记本电脑(STA1,、STA2、STA3、STA4)和其他终端( Client1、Client2、Client3、Client4)，利用户能够方便地接入学校网络并访问互联网和其他网络资源。利用 VLAN 技能将用户分别到不同的网络区域，比方办公楼 VLAN20、讲授楼 VLAN30、宿舍楼VLAN40和图书馆 VLAN50 。
  - 用户终端设备：电脑 (PC1, PC2, PC3, PC4,)、手机 (Cellphone1、Cellphone2、Cellphone3、Cellphone4) 、条记本电脑 (STA1,、STA2、STA3、STA4) 和其他终端( Client1、Client2、Client3、Client4)。

3.2 边界安全分析
当前，校园网的WEB网站部署在一台服务器上，通过路由器进行一对一NAT映射到公网。尽管此架构能够根本满足网站对外提供服务的需求，但在网络安全建立方面存在较多边界安全风险。

3.2.1 当前存在的边界安全风险
（1）开放端口风险
①HTTP（端口80）：HTTP协议默认情况下进行明文传输，存在被攻击者通过嗅探工具截获数据包获取敏感信息的风险。此外，未加固的HTTP服务易受常见攻击，如SQL注入、跨站脚本攻击（XSS）等，大概导致数据泄露或窜改。
②长途桌面协议（端口3389）：RDP协议暴露在公网，容易成为暴力破解攻击、长途代码实验漏洞利用等攻击的目的。如果攻击者成功获取RDP访问权限，大概完全控制服务器，造成极大的安全隐患。
③FTP（端口21）：FTP协议同样以明文传输数据，易被攻击者通过嗅探手段截获登录根据。此外，FTP服务易遭受暴力破解攻击，若未配置严酷的安全战略，大概被上传恶意文件，威胁服务器安全。
④SMB（端口445、139）：SMB协议常用于文件共享，但其历史上存在诸多严重漏洞，如永恒之蓝（EternalBlue）漏洞，攻击者可利用此类漏洞进行网络蠕虫攻击或勒索软件流传，危害极大。
（2）NAT映射风险
尽管一对一NAT能够隐蔽内网IP，但不能完全防止外部攻击。公网IP（103.32.56.77）直接映射到内网服务器（192.168.10.1），攻击者若能探测到公网IP并利用开放端口进行攻击，便可直接访问内网服务器，存在较大安全风险。
（3）缺乏边界防护设备
当前配置中未提及防火墙、入侵检测体系（IDS）等边界防护设备，意味着缺乏对外部攻击的实时监控和防御机制。没有适当的边界防护设备，体系易受多种网络攻击，如DDoS攻击、入侵尝试、数据泄露等，团体安全性较低。
（4）路由器安全配置不敷
路由器作为网络边界的第一道防线，若未进行严酷的安全配置，如利用弱口令、未关闭不须要的管理端口（如Telnet、SSH）、未启用安全日志等，容易成为攻击者的突破口，威胁整个网络的安全。

3.2.2 边界安全缺乏的危害
（1）数据泄露
边界安全不敷大概导致攻击者通过入侵手段获取敏感信息，如用户数据、数据库内容、内部文档等。这不仅会引发严重的数据泄露变乱，还会导致经济损失和信誉损失。
（2）服务中断
由于缺乏对DDoS攻击的防护，攻击者可以通过大规模流量攻击导致服务器瘫痪，影响网站的正常访问。这不仅影响用户体验，还会影响业务的连续性。
（3）体系被攻破
边界安全缺乏使得攻击者能够通过各种漏洞和后门进入内网，获取服务器控制权，进行恶意操纵，如数据窜改、删除、植入恶意软件等，严重影响体系的稳定性和安全性。
（4）内部网络安全风险
一旦攻击者突破边界进入内网，便可以对内网其他设备进行横向移动，扩展攻击范围。这将进一步威胁整个网络的安全，增加内网所有设备的安全风险。

实验方案

4.1 建立后网络架构
该网络架构重要包含以下组成部分及其功能：
4.1.1 边界安全设备增强：
下一代防火墙（NGFW）：位于网络边缘，负责对收支网络的数据进行过滤和安全战略控制，保护内部网络免受外部攻击。其功能包括：NAT（网络地点转换）：隐蔽内部网络的IP地点，进步网络安全性。除了根本的包过滤和NAT功能外，NGFW提供深度数据包检查（DPI）、应用程序辨认、以及基于应用程序的战略控制等高级功能。
Web应用防火墙（WAF）：专门保护WEB服务器免受跨站脚本（XSS）、SQL注入等常见的WEB攻击。
DDoS防护体系：用于检测和缓解分布式拒绝服务攻击，保护网络免受大规模流量攻击。
安全网关：提供邮件过滤、Web内容过滤和长途访问控制等功能。
IDS/IPS（入侵检测/入侵防御）：检测和阻止恶意攻击，比方扫描、攻击、病毒等。
4.1.2 安全长途办公增强：
IPSec VPN：答应长途办公人员通过安全的加密隧道连接到公司网络，实现长途访问内部资源的安全通信。
终端安全解决方案：包括防病毒、防恶意软件、数据加密和应用程序控制等，确保长途设备的安全。
零信托网络访问（ZTNA）：根据用户、设备和情况的上下文实验细粒度的访问控制。
4.1.3 焦点层网络设备增强：
负载均衡器：分散流量到多个服务器，进步应用的可用性和相应速度。
焦点交换机：具备高速数据转发能力，支持高级的流量管理和安全特性。
VRRP（虚拟路由器冗余协议）：提供高可用性，确保网络通信的稳定性。
4.1.4 汇聚层网络设备增强：
交换机：连接焦点层设备和接入层设备，负责将数据转发到相应的目的设备。
流量分析器：监控网络流量，帮助辨认异常模式和潜伏的安全威胁。
网络服务头端（NSH）：支持服务链模式，答应流量通过一系列服务节点，如安全设备，以增强安全性。
4.1.5 接入层网络设备增强：
交换机：连接终端设备，比方PC、手机、无线AP等。
无线AP：提供无线网络连接，支持无线用户访问网络。
物理接入控制：确保只有授权设备能够连接到网络。
端口安全：在接入层交换机上实验端口安全战略，包括MAC地点绑定和端口安全模式。
4.1.6 其他设备增强：
内容分发网络（CDN）：加速WEB内容的分发，同时提供额外的一层安全防护。
云安全服务：利用云服务提供商的安全工具和服务，如云WAF、云DDoS防护等。
DNS服务器：用于域名解析，将域名转换为IP地点。
WEB服务器：提供网页服务。
DHCP服务器：为网络中的设备分配IP地点。
4.1.7 网络安全战略扩展：
网络分别：将网络分别为不同的VLAN（虚拟局域网），比方办公楼、讲授楼、图书馆、食堂等，进步网络安全性和管理效率。
访问控制：通过防火墙和交换机配置访问控制战略，限制用户访问不同的网络资源。
安全认证：利用IPSec VPN进行身份验证，确保长途办公人员的安全连接。
监控和日志：监控网络流量和体系日志，实时发现并解决安全问题。
数据丢失防备（DLP）：监控、辨认和保护敏感数据，防止数据泄露。
安全审计和合规性：定期进行安全审计，确保符合行业标准和法规要求。
安全意识培训：定期对员工进行安全意识教育，进步他们对网络安全的明白和应对能力。
应急相应操持：制定和维护一个全面的应急相应操持，以便在安全变乱发生时迅速有效地相应。
供应链安全：评估和管理供应链中的安全风险，确保所有第三方服务和产品都符合安全标准。
4.2 边界安全建立
4.2.1 边界安全重要设备
下一代防火墙（NGFW）：位于网络边缘，实验高级安全战略和流量过滤。
Web应用防火墙 (WAF)：专门用于保护WEB服务器，防御针对WEB应用的攻击。
DDoS防护体系：用于检测和缓解分布式拒绝服务攻击。
安全网关：提供邮件过滤、Web内容过滤和长途访问控制。
入侵检测体系/入侵防御体系 (IDS/IPS)：检测和阻止恶意攻击。
4.2.2 设备部署位置

NGFW和WAF部署在WEB服务器前端，直接面对来自互联网的流量。
DDoS防护体系部署在网络入口，以早期检测和吸取大规模流量攻击。
安全网关部署在邮件服务器和长途访问点之前，以过滤和控制收支流量。
IDS/IPS可以部署在网络的关键点，如DMZ边界或焦点网络区域。

4.2.3 设备作用描述

NGFW提供深度数据包检查（DPI）、应用程序辨认、基于应用程序的战略控制等。
WAF防御跨站脚本（XSS）、SQL注入等WEB攻击。
DDoS防护体系保护网络免受大规模流量攻击。
安全网关过滤邮件内容，控制Web资源访问。
IDS/IPS检测和防御恶意攻击。

4.2.4 设备选型及购买

厂商	型号	吞吐量	最大并发连接数	VPN性能	入侵防御功能	代价
Palo Alto Networks	PA-3220	5 Gbps	500,000	1.9 Gbps	支持	￥65,000
Cisco	ASA 5525-X	10 Gbps	1,000,000	2 Gbps	支持	￥80,000
Fortinet	FortiGate 400E	20 Gbps	2,000,000	4 Gbps	支持	￥70,000
Sophos	SF330	3 Gbps	100,000	-	支持	￥40,000

4.3 入侵检测建立

4.3.1 入侵检测重要设备

入侵检测体系（IDS）的选型对于网络安全的建立至关重要。保举利用以下三款设备：

Cisco Firepower 2130
Palo Alto Networks PA-820
Fortinet FortiGate 200E

4.3.2 设备作用描述

实时监控:实时分析收支网络的所有数据包，确保实时发现异常运动。
威胁辨认:通过综合利用签名库和行为分析技能，辨认已知的攻击模式以及未知的异常行为。
变乱纪录:纪录所有安全变乱，确保详细的审计追踪和分析能力。
报警关照:在检测到潜伏威胁时，立即向网络管理员发送报警关照，确保实时相应。
4.3.3 设备选型及购买建议

为了选择最佳的入侵检测设备，我们对几款主流设备的性能参数进行了详细比较：

设备型号	厂家	检测能力	吞吐量	并发连接数	安全特性	代价
Cisco Firepower 2130	Cisco	高	10 Gbps	5,000,000	IPS, AMP, URL	代价较高
Palo Alto PA-820	Palo Alto	高	8 Gbps	4,500,000	Threat Prevention, WildFire	代价适中
Fortinet FortiGate 200E	Fortinet	高	12 Gbps	6,000,000	UTM, Application Control, Web Filtering	代价适中

根据对比效果，结合校园网络实际需求和预算，提出以下购买建议：
Cisco Firepower 2130：适用于须要高性能和全面安全功能的大型网络。
Palo Alto PA-820：适用于中小型网络，注重性价比和威胁防备能力。
Fortinet FortiGate 200E：适用于流量需求高的中大型网络。
设备购买渠道
建议通过官方网站、授权经销商或认证的第三方电商平台购买。

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