选择性必修二 第四章 网络信息安全-普通高中春招考试备考教材 信息技术（第六版）

选择性必修二　网络基础　 第四章　网络信息安全 一、网络信息安全和隐私保护 1.网络信息安全 网络信息安全实质上涵盖了两大层面的内容：网络的系统安全和网络中所承载信息的 安全。 2.隐私保护 隐私一般是指不愿意为别人所知晓的有关自己的私生活和个人事务，如个人的资料信 息、交友范围、生理状况乃至习惯等。隐私保护（隐私权）是指自然人享有的私人生活安宁与 私人信息秘密依法受到保护，不被他人非法侵扰、知悉、收集、利用和公开的一种人格权，而 且权利主体对他人在何种程度上可以介入自己的私生活，对自己是否向他人公开隐私以及 公开的范围和程度等具有决定权。隐私保护就是要使个人隐私不被非法获取。作为网络活 动参与者，人人都要提升网络道德素养，自觉遵守相关法律法规。与此同时，作为青少年还 应做到：①正确使用网络工具；②进行健康的网络交往；③自觉避免沉迷网络；④培养网络自 律精神。 二、网络安全协议 1.TCP/IP协议安全架构 在互联网中，使用最广泛的是 TCP/IP 协议，然而 TCP/IP 协议在设计之初为达到高效在 安全方面考虑较少，因此，TCP/IP 安全性问题成为网络中严重的漏洞，给网络信息安全构成 严重威胁。为解决 TCP/IP 协议的安全性问题，国际互联网工程任务组（IETF）在不同层次设 计了相应的安全协议，从而形成 TCP/IP 协议安全架构，如图所示。 105 2.常用网络安全协议 （1）SSL 协议 安全套接层即 SSL，是由网景（Netscape）于 1994 年提出的网络通信安全协议，当下的浏 览器都支持 SSL，它位于 TCP/IP 协议与各种应用层协议之间，具体如图所示。 SSL 握手是指客户端与服务器之间协商会话参数并建立会话的过程，共分为四个阶段。 SSL 的握手协议完成后，安全通道开启，客户端和服务器开始采用协商好的会话密钥进行数 据通信对话，分别对发送以及接收的信息进行加密与解密。 记录协议是在客户端与服务器握手成功后，为应用层提供数据的分段/重组、压缩/解压、 加密/解密等功能的支持。它是建立在可靠传输协议之上的，如 TCP。SSL 记录协议的工作 流程如图所示。 （2）IPSec 协议 网际协议安全即 IPSec，它是由国际互联网工程任务组于 1998 年制定的一组安全协议 簇。IPSec 可以为 IP 网络通信提供透明的安全服务，保护 TCP/IP 通信免遭窃听和篡改，保护 数据的完整性和机密性，防止重复攻击，有效抵御网络攻击，同时保持易用性。 IPSec 的两个主要功能是认证和加密，通过认证头（AH）和封装安全载荷（ESP）两个协议 实现。IPSec 安全机制的设置由 IKE、SA 和 DOI 进行，信息的加密、认证和传输由体系结构文 档、ESP、AH、加密算法和认证算法实现。通过把 IPSec 当成安全补丁应用于现有的 TCP/IP 网络环境下，可以实现网络的安全访问。IPSec 体系结构如图所示。 106 选择性必修二　网络基础　 三、简易防火墙的设置及使用 1.防火墙的原理与作用 防火墙是在两个网络之间执行访问控制策略的系统，用来帮助保护网络或计算机系统 的安全。它可以防止对受保护的网络进行未授权访问，同时让受保护的网络访问防火墙以 外的网络。一般来说，防火墙可实现以下功能： ①监控进出网络的通信量，仅让安全的或者经过审核的网络数据进入内部网络，过滤掉 不安全的服务和非法用户，并抗击来自各方面的攻击。 ②利用网络地址转换（NAT）技术将有限的外网络地址与内部地址对应起来，既实现了 私有地址与公有地址的转换，又隐藏了内部网络的各种细节，提高了内部网络的安全性和连 接到互联网的灵活性。 ③可实现对重点局域网的保护和隔离，降低了由于内网局部出现安全问题而影响整体 正常运行的风险。应用防火墙后，网络具有加密和身份验证功能，进一步降低了网络暴露在 外的风险，从而保护内部信息不被泄露。 ④支持具有互联网服务特性的企事业内部网络技术体系虚拟专用网络。通过防火墙/ VPN（虚拟专用网络）将一个单位分布于世界各地的局域网或专用子网，有机地连成一个整 体，不仅省去了铺设专用通信线路的巨大开销，还可以消除地理的差异，而且为信息共享提 供了安全技术保障。 ⑤有效记录各种网络活动，对可疑的网络活动及时预警，并为网络管理员提供全面的 信息。 2.防火墙的分类 按照防火墙是否使用硬件，可以分为硬件防火墙、软件防火墙以及它们的结合体。按照 防火墙对内外来往数据的处理方法，大致可以将防火墙分为两大体系：包过滤防火墙和代理 服务型防火墙。 （1）包过滤防火墙 网上传输的文件一般都在发出端被划分为一串数据包，经过网上的中间站点传到目的 地后重新组装成原来的文件。包过滤防火墙依据数据包的源地址、目的地址和传送协议来 107 判断哪些数据包可以进出网络而哪些数据包应被网络拒绝。包过滤防火墙的应用如图所 示。这种方式的优点是成本低、处理速度快，缺点是定义复杂，容易出现配置不当而带来 麻烦。 （2）代理服务型防火墙 代理服务是运行在防火墙主机上的一些特定应用程序或服务程序。它们位于内部用户 和外部服务之间，代理幕后处理所有用户和互联网服务之间的通信以代替相互间的直接交 谈。代理服务型防火墙的应用如图所示。它的优点是允许用户“间接”访问互联网并且能进 行记录。代理服务型防火墙内置了专门为提高安全性而编制的应用程序，能够透彻地理解 相关服务的命令，对来往的数据包进行安全化处理。 防火墙可以有效地提高内部网络的安全性，但它不是万能的，它仅仅是一个访问控制、 内外隔离的安全设备，还存在着不能防范内部网络用户的攻击、不能防范不通过它的链接、 不能防范数据驱动式攻击、不能防范病毒等缺陷。 四、数据和终端设备的加密 1.数据的加密 数据加密与解密的基本过程如图所示。 108 选择性必修二　网络基础　 （1）数据的加密技术 　 ● 明文：未加密的数据。 　 ● 密文：加密后的数据。 　 ● 加密：把明文变成密文的过程。 　 ● 解密：把密文变成明文的过程。 明文与密文的相互变换是唯一的、无误差的可逆变换。加密或解密变换是由一个密钥 控制的。 根据加密、解密时密钥是否一致，加密方式可分为对称加密和非对称加密。 对称加密是指加密和解密使用同一个密钥的加密方式。对称加密的工作过程：发送方 使用密钥将明文数据加密成密文，然后发送出去，接收方收到密文后，使用同一个密钥将密 文解密成明文读取。 与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥和私有密钥。公开密钥 与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如 果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。例如，电子邮件传输 系统中的电子邮箱账号是可以公开的，可以作为公用密钥在网络中传递，用于数据加密，而 私有密钥也就是该邮箱的密码用于解密。公用/私有密钥的加密技术属于 RSA 非对称加密 技术，此外，常用的还有高级加密标准（AES）、安全哈希算法（SHA）。 （2）专业加密工具 在对文件进行加密、解密时，可以使用专业加密、解密工具，也可使用某些软件自带的加 密、解密功能，常见的自带加密功能的软件有：Word 文件加密、WinRAR 文件加密、PDF 文件 加密等。 2.终端设备的加密 终端的发展经历了三个阶段：字符终端、图形终端和网络终端。终端设备的加密包括： 口令加密、图案加密、生物信息加密（指纹信息加密、虹膜信息加密、人脸信息加密）等。 终端设备的图案加密（九宫格）设定需要满足三个条件：①路径上点的数量不小于 4 且 不大于 9；②路径不允许跳过途中必须要经过的点；③如果路径中间的点之前用到过，那么这 个点就可以被跳过。 109 随堂练习 一、单项选择题 1. 下列不符合健康的网络道德素养的是（　　）。 A. 自觉避免沉迷网络 B. 培养网络自律精神 C. 正确使用网络工具 D. 法外获取隐私并精准投放广告 2. 下列属于网络层攻击的是（　　）。 A. 网络嗅探 B.ARP 欺骗 C.DNS 劫持 D.IP 欺骗 3. 下列协议工作在传输层的是（　　）。 A.SMTP B.FTP C.SSL D.POP3 4.SSL 的握手协议分为（　　）个阶段。 A.1 B.2 C.3 D.4 5. 下列不是防火墙功能的是（　　）。 A. 监控进出网络的通信 B. 网络地址转换 C. 对内部网络进行保护 D. 有效记录各种网络活动 6. 把明文转变成密文的过程称为（　　）。 A. 加密 B. 解密 C. 转换 D. 封装 7. 手机九宫格属于（　　）。 A. 口令加密 B. 图案加密 C. 指纹加密 D. 人脸信息加密 二、判断题 8. 跟踪 Cookies 为用户精确提供广告是合法的行为。 （　　） 9.SSL 分为两层协议，上层由握手协议、修改密文协议和告警协议构成。 （　　） 10.IPSec 提供了两种安全机制：认证机制和加密机制。 （　　） 11. 防火墙大致可分为两大体系：包过滤防火墙和代理服务型防火墙。 （　　） 12. 网络协议 HTTPS 比 HTTP 更安全。 （　　） 13.IPSec 是几种安全技术结合形成的一个完整体系结构。 （　　） 14. 计算机安装了防火墙就不会中毒。 （　　） 15. 可以通过设置防火墙的 DMZ，使网络外的用户能够访问内部网络中的服务器。 （　　） 16. 互联网上通常使用公钥/私钥的加密技术。 （　　） 17. 终端设备加密不包括生物信息加密方式。 （　　） 18. 手机使用九宫格加密时，路径上点的数量不能小于 4 也不能大于 9。 （　　） 19. 指纹识别、人脸识别都属于人工智能中的模式识别。 （　　） 110 选择性必修二　网络基础　 20. 使用加密工具加密的数据，必须使用该加密工具进行解密。 （　　） 第五章　物联网与“互联网+” 一、物联网基础 1.物联网的概念 国际电信联盟 2005 年发布的《ITU 互联网报告 2005：物联网》中关于物联网的定义是：物 联网是通过二维码识别设备、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信 息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智 能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 根据信息生成、传输、处理和应用的原则，可以把物联网分为三层：感知层、网络层和应 用层。 2.物联网的特征和实现步骤 物联网的特征：全面感知、可靠传送、智能处理。 物联网的实现步骤：①对物体属性进行标识，包括静态属性和动态属性，静态属性可以 直接存储在标签中，动态属性需要由传感器实时探测；②由识别设备完成对物体属性的读 取，并将信息转化为适合网络传输的数据格式；③将物体的信息通过网络传输到信息处理中 心，由处理中心完成物体通信的相关计算。 3.物联网与互联网 物联网的基础和核心仍然是互联网，它是互联网的扩展。 互联网处理的信息都是人所创造的信息，但物联网所要处理的信息不仅是人创造的信 息，还包括物理世界反映出来的信息，比互联网处理的信息要多、种类更全。物联网连接的 是终端物体，除了人类社会，还有摄像头、冰箱等物理实体；互联网大部分并不是随时在线， 物联网几乎随时都处在连接中；物联网比互联网连接的物体更多，收集的信息量更大；物联 网不仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。 传感器技术、云计算技术、大数据技术以及高速网络连接技术的发展对物联网的普及和 应用起着重大的作用。 4.物联网的发展历程 第一阶段（2010 年前）：物体间的连接。 第二阶段（2010—2015 年）：网络化的物物连接。 第三阶段（2015—2020 年）：半智能化。 第四阶段（2020 年之后）：全智能化。 111 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 第四章网络信息安全 五、随堂练习 (一)选择题 1-5DBCDB 6-7AB (二)判断题 8-10×//11-15///××16-20/×/// ·独家授权侵权必究·