毕业设计（论文）
题目（论文）校园网络安全防御系统的设计与实现
√设计□报告
选题性质：□
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
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专业：计算机网络技术班级：学生姓名
设计(论文)题目：校园网安全防御系统设计与实现
选题性质： 设计□报告
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毕业设计（论文）指导教师指导记录表设计（论文）题目：校园网络安全防御系统的设计与实现
选题性质：□√设计□论文
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摘要
目前，随着网络时代的飞速发展，网络安全问题也日益突出，如何在开放网络环境中保证数据和系统的安全性已经成为从多人关心的问题。
本论文重点以构建网络安全防御系统的方案设计和实现过程，在本文中主要以所设计的网络安全防御系统网络拓扑结构图，及采用的各种安全技术的具体细节。“安全”从来就是一个相对概念，不存在绝对安全，所以必须未雨绸缪、居安思危；“威胁”一直便是一个动态过程，不可能根除威胁，所以唯有积极防御、有效应对。根据分析设计了包括物理防护、网络防护和数据防护的防御系统。设计系统包括物理防护、网络防护和数据防护。网络防护的主要目的是隔离、检测和认证。数据防护包括移动数据管理、操作系统安全和传输加密。
关键词：校园网络、安全、防火墙、防御系统
目录
摘要............................................................................................................................ I 目录........................................................................................................................... II 引言. (2)
第1章校园网络安全技术概述 (4)
1.1 校园网络技术发展 (4)
1.2 校园网络安全技术介绍 (5)
1.2.1密码学 (5)
1.2.2访问控制 (5)
1.2.3身份认证 (6)
1.2.4安全监控 (6)
1.2.5安全漏洞检测技术 (6)
1.2.6防火墙 (7)
1.2.7反病毒技术 (7)
第2章校园网络安全防御系统 (8)
2.1 防火墙系统 (8)
2.1.1防火墙及其功能 (8)
2.1.2防火墙体系结构与实现模型 (8)
2.2 校园网数据库管理系统 (9)
2.3 数据备份与恢复系统 (10)
2.4 身份识别系统 (11)
2.4.1身份识别系统分类 (12)
2.4.2身份识别系统优点 (12)
2.5 访问控制功能 (13)
2.6 上网行为管理 (13)
2.7 入侵检测系统 (14)
2.7.1入侵系统组成 (15)
2.7.2入侵系统功能 (15)
第3章校园网络安全防御系统的设计 (16)
3.1 安全分析 (16)
3.1.1系统的安全分析 (16)
3.1.2内部工作网络系统平台安全分析 (17)
3.2 设计主要思路 (17)
3.2.1 物理防护 (17)
3.2.2 网络防护 (17)
3.2.3 数据防护 (18)
3.3 设计方案 (20)
3.3.1 方案设计的基本原则 (20)
3.3.2 方案设计结构 (21)
第4章网络安全防御系统的实现 (22)
4.1 物理防护的实现 (22)
4.1.1 制定完善严格的管理制度 (22)
4.1.2 建立数据备份制度 (23)
4.2 网络防护的实现 (23)
4.2.1 隔离的实现——防火墙Cisco PIX (23)
4.2.2 检测的实现——安装JUMP 入侵检测系统 (26)
4.3 数据防护的实现 (31)
4.3.1 移动数据防护的实现 (31)
4.3.2 操作系统的防护 (31)
第5章网络安全防御系统的测试 (33)
5.1 测试 (33)
5.1.1 测试环境 (33)
5.1.2 测试系统防御外部攻击能力 (33)
5.1.2 测试系统防御内部攻击能力 (33)
5.2 小结 (33)
总结 (34)
致谢 (35)
参考文献 (36)
引言
随着时间的发展，人类步入信息社会，信息产业成为全球经济发展的主导产业，计算机科学与技术在信息产业中占据了重要的地位。随着互联网技术的普及和推广，网络技术更是信息社会发展的推动力，人们在日常学习、生活和工作中都越来越依赖于网络，因此关于信息技术、信息安全技术、网络安全技术的发展成为越来越重要的学科。
互联网技术的发展改变了人们的生活，信息安全的内涵已发生了根本变化。安全已从一般性的安全防卫，变成了一种非常普通的安全防范；从一种研究型的学科，变成了无处不在，影响人们学习、生活和工作的安全技术。技术的普及也推动了社会对人才的需求，因此建立一套完整的网络安全课程教学体系，提供体系化的安全专业人才培养计划，培养一批精通安全技术的专业人才队伍，对目前高校计算机网络安全方向专业人才培养来说，显得尤为重要。
校园网络工程的深入实施，学校教育信息化、校园网络化已经成为网络时代的教育的发展方向。校园网是指利用网络设备、通信介质和适宜的组网技术与协议以及各类系统管理软件和应用软件，将校园内计算机和各种终端设备有机地集成在一起，用于教学、科研、管理、资源共享等方面的局域网络系统。校园网络安全是指学校网络系统的硬件、软件及其系统中的数据受到保护，不因偶然和恶意等因素而遭到破坏、更改、泄密，保障校园网的正常运行。目前校园网络内存在很大的安全隐患，建立一套切实可行的校园网络防范措施，已成为校园网络建设中面临和亟待解决的重要问题。
目前，网络安全设施配备不够，学校在建立自己的内网时，由于意识薄弱与经费投入不足等方面的原因，比如将原有的单机互联，使用原有的网络设施；校园网络的各种硬件设备以及保存数据的光盘等都有可能因为自然因素的损害而导致数据的丢失、泄露或网络中断；机房设计不合理，温度、湿度不适应以及无抗静电、抗磁干扰等设施；网络安全方面的投入严重不足，没有系统的网络安全设施配备等等；以上情况都使得校园网络基本处在一个开放的状态，没有有效的安全预警手段和防范措施。
学校校园网络上的用户网络信息安全意识淡薄、管理制度不完善。学校师生对网络安全知识甚少，安全意识淡薄，U盘、移动硬盘、手机等存贮介质随意使用；学校师生上网身份无法唯一识别，不能有效的规范和约束师生的非法访问行为；缺乏统一的网络出口、网络管理软件和网络监控、日志系统，使学校的网络
管理混乱；缺乏校园师生上网的有效监控和日志；计算机安装还原卡或使用还原软件，关机后启动即恢复到初始状态，这些导致校园网形成很大的安全漏洞。
网络病毒是指病毒突破网络的安全性，传播到网络服务器，进而在整个网络上感染，危害极大。感染计算机病毒、蠕虫和木马程序是最突出的网络安全情况，遭到端口扫描、黑客攻击、网页篡改或垃圾邮件次之。校园网中教师和学生对文件下载、电子邮件、QQ聊天的广泛使用，使得校园网内病毒泛滥。计算机病毒是一种人为编制的程序，它具有传染性、隐蔽性、激发性、复制性、破坏性等特点。它的破坏性是巨大的，一旦学校网络中的一台电脑感染上病毒，就很可能在短短几分钟中内使病毒蔓延到整个校园网络，只要网络中有几台电脑中毒，就会堵塞出口，导致网络的“拒绝服务”，严重时会造成网络瘫痪。《参考消息》1989年8月2日刊登的一则评论，列出了下个世纪的国际恐怖活动将采用五种新式武器和手段，计算机病毒名列第二，这给未来的信息系统投上了一层阴影。从近期的“熊猫烧香”、“灰鸽子”、“仇英”、“艾妮”等网络病毒的爆发中可以看出，网络病毒的防范任务越来越严峻。
学校校园网络的安全形势非常严峻，在这种情况下，学校如何能够保证网络的安全运行，同时又能提供丰富的网络资源，保障办公、教学以及学生上网的多种需求成为了一个难题[1]。
综上叙述校园网络安全现状，随着信息时代的急速到来，网络安全威胁已经凸现并日益严峻。应对这一新的安全威胁，切实提高网络防御能力，确保打赢“网络防御战”，是校园必须担当的职责和使命。
第1章校园网络安全技术概述
目前，计算机网络的广泛应用已经对经济、文化、教育、科技的发展产生了重要影响。许多重要的信息、资源都与网络相关。越来越多的政府部门和企业机构开始应用Internet，他们的信息共享程度与网上业务不断增加。与此同时，网络攻击和犯罪活动也日益猖獗。如何防止机密信息在网络中被泄露或窜改、如何有效地抵制和打击信息犯罪、保障网络与信息安全等，给人们提出了严峻的挑战。但在连结信息能力、流通能力提高的同时，基于网络连接的安全向题也目益突出：不论是外部网还是内部网的网络都会受到安全的问题。客观上，几乎没有一个网络能够免受安全的困扰。而安全又是网络发展的根本。因此。如何最大限度地减少或避免因信息泄漏、破坏所造成的经济损失。是摆在我们面前需要解决的一项具有重大战略意义的课题。
1.1校园网络技术发展
简单地说在网络环境里的安全指的是一种能够识别和消除不安全因素的能力。安全的一般性定义也必须解决保护财产的需要，包括信息和物理设备（例如计算机本身）。
计算机网络安全之所以重要，其主要原因在于：
1. 随着计算机系统功能的日益完善和速度的不断提高，系统组成越来越复杂、系统规模越来越大，特别是Internet的迅速发展，存取控制、逻辑连接数量不断增加，软件规模空前膨胀，任何隐含的缺陷、失误都能造成巨大损。
2. 人们对计算机系统的需求在不断扩大，这类需求在许失多方面都是不可逆转、不可替代的。
3. 随着计算机系统的广泛应用，各类应用人员队伍迅速发展壮大，教育和培训却往往跟不上知识更新的需要，操作人员、编程人员和系统分析人员的失误和缺乏经验都会造成系统的安全功能不足。
4. 计算机网络安全问题涉及许多学科领域，既包括自然科学，又包括社会科学。就计算机系统的应用而言，安全技术涉及计算机技术、通信技术、存取控制技术、检验认证技术、容错技术、加密技术、防病毒技术、抗干扰技术、防泄漏技术等等，因此是一个非常复杂的综合问题，并且其技术、方法和措施都要随着系统应用环境的变化而不断变化。
5. 从认识论的高度看，人们往往首先关注对系统的需要、功能，然后才被动地从现象注意系统应用的安全问题。因此广泛存在着重应用轻安全、质量法律
意识淡薄、计算机素质不高的普遍现象。计算机系统的安全是相对不安全而言的，许多危险、隐患和攻击都是隐藏的、潜在的、难以明确却又广泛存在的。
1.2 校园网络安全技术介绍
1.2.1密码学
密码学是主要研究通信安全个保密的科学[2]，他包括两个分支：密码编码学和密码分析学。密码编码学主要研究对信息进行变换，已保护信息在传递过程中不被敌方窃取、解读和利用的方法，而密码分析学则于密码编码学相反，它主要研究如何分析和破译密码。这两者之间既互相对应又互相促进。密码的基本思想是对机密信息进行伪装。一个密码系统完成如下伪装：加密者对需要进行伪装机密信息（明文）进行伪装进行变换（加密变换），得到另一种看起来似乎与原有信息不相关的表示（密文），如果合法者（接收者）获得了伪装后的信息，那么它可以通过事先约定的密钥，从得到的信息中分析到原有的机信息（解密变换），而如果不合法的用户（密码分析者）试图从这种伪装后的信息中分析得到原有的机密信息，那么，要么这种分析过程是不可能，要么代价过于巨大，以至于无法进行。
密码学不只局限于对数据进行简单的加密处理，而是包括加密、消息摘要、数字签名及密钥管理在内的所有涉及到密码学知识的技术。网络安全服务的实现离不开加密技术的支持，应用加密技术不仅可以提供信息的保密性和数据完整性，而且能够保证通信双方身份的真实性。
由于网络的出现以及发展，未来的密码学也必定发展迅速。例如网络签名，网上银行的安全，个人邮件信息的保护，都很需要密码学的支持，推动密码学的发展。
1.2.2 访问控制
访问控制是根据网络中主体和客体之间的访问授权关系，对访问过程做出限制，可分为自主访问控制和强制访问控制。自主访问控制主要基于主体及其身份来控制主体的活动，能够实施用户权限管理、访问属性（读、写、执行）管理等。强制访问控制则强调对每一主、客体进行密级划分，并采用敏感标识来标识主、客体的密级。
按用户身份及其所归属的某预定义组来限制用户对某些信息项的访问，或限制对某些控制功能的使用。访问控制通常用于系统管理员控制用户对服务器、目录、文件等网络资源的访问。
访问控制的功能主要有以下：
●防止非法的主体进入受保护的网络资源。
●允许合法用户访问受保护的网络资源。
●防止合法的用户对受保护的网络资源进行非授权的访问。
访问控制的类型：访问控制可分为自主访问控制和强制访问控制两大类。
自主访问控制，是指由用户有权对自身所创建的访问对象(文件、数据表等)进行访问，并可将对这些对象的访问权授予其他用户和从授予权限的用户收回其访问权限。
1.2.3 身份认证
身份认证主要是通过标识和鉴别用户的身份，防止攻击者假冒合法用户获取访问权限。对于一般的计算机网络而言，主要考虑主机和节点的身份认证，至于用户的身份认证可以由应用系统来实现。
身份认证技术是在计算机网络中确认操作者身份的过程而产生的解决方法。计算机网络世界中一切信息包括用户的身份信息都是用一组特定的数据来表示的，计算机只能识别用户的数字身份，所有对用户的授权也是针对用户数字身份的授权。如何保证以数字身份进行操作的操作者就是这个数字身份合法拥有者，也就是说保证操作者的物理身份与数字身份相对应，身份认证技术就是为了解决这个问题，作为防护网络资产的第一道关口，身份认证有着举足轻重的作用。1.2.4 安全监控
安全监控技术主要是对入侵行为的及时发现和反应，利用入侵者留下的痕迹（试图登录的失败记录、异常网络流量）来有效地发现来自外部或内部的非法入侵; 同时能够对入侵做出及时的响应，包括断开非法连接、报警等措施。安全监控技术以探测与控制为主，起主动防御的作用。
安全监控通过实时监控网络或主机活动，监视分析用户和系统的行为，审计系统配置和漏洞，评估敏感系统和数据的完整性，识别攻击行为，对异常行为进行统计和跟踪，识别违反安全法规的行为，使用诱骗服务器记录黑客行为等功能，使管理员有效地监视、控制和评估网络或主机系统。
1.2.5 安全漏洞检测技术
安全漏洞检测技术是指利用已知的攻击手段对系统进行主动的弱点扫描，以求及时发现系统漏洞，同时给出漏洞报告，指导系统管理员采用系统软件升级或关闭相关服务等手段避免受到这些攻击。所以在攻击者入侵之前，能够帮助系统管理员主动对网络上的设备进行安全检测。
如我们在一些网站系统的漏洞，通常是指基于漏洞数据库，通过扫描等手段，对指定的远程或者本地计算机系统的安全脆弱性进行检测，发现可利用的漏洞的一种安全检测（渗透攻击）行为。