软考高级系统架构设计师知识精要-系统安全与区块链技术

系统安全与区块链技术

本章详细阐述了信息安全的五要素、各类安全模型(BLP (Bell-LaPadula Model, Bell-LaPadula模型)/Biba等)、常见网络攻击与防御手段,以及区块链的核心技术原理。

1. 信息安全五要素

【考试要点解析】 提到信息安全,最经典的就是 CIA (Confidentiality, Integrity, Availability, 机密性/完整性/可用性) 三要素:机密性(不泄密)、完整性(不被改)、可用性(随时能用)。后来为了追责和控制,又加了可控性和可审查性(不可抵赖性)。考试经常给你个场景问你缺啥。比如“数据被黑客改了”,那是缺了完整性;“系统被 DDoS (Distributed Denial of Service, 分布式拒绝服务) 攻击瘫痪了”,那是缺了可用性;“张三发了邮件不承认”,那是缺了可审查性。

  • 机密性 (Confidentiality):不泄露给非授权者。
  • 完整性 (Integrity):不被篡改。
  • 可用性 (Availability):合法用户可使用。
  • 可控性:控制流向和行为。
  • 可审查性:可调查追责。

2. 国产密码算法

【考试要点解析】 国产化替代是大趋势,这块必考。记住对应关系就行:SM2 是非对称加密,对标 RSA (Rivest-Shamir-Adleman, 非对称加密算法);SM3 是哈希算法,对标 MD5 (Message-Digest Algorithm 5, 信息摘要算法5)/SHA (Secure Hash Algorithm, 安全哈希算法);SM4 是对称加密,对标 DES (Data Encryption Standard, 数据加密标准)/AES (Advanced Encryption Standard, 高级加密标准)。SM1 是硬件加密,不公开,一般用在加密芯片里。

  • SM1/SM4:对称加密 (128 位)。SM1 硬件实现,SM4 无线局域网。
  • SM2:非对称加密 (ECC (Elliptic Curve Cryptography, 椭圆曲线加密) 256)。签名、交换。
  • SM3:杂凑算法 (Hash 256)。摘要。
  • SM9:标识密码。

3. 安全模型:机密性 (BLP)

【考试要点解析】 BLP 模型是军方搞出来的,核心就是“保密”。记住两句话:不上读,不下写。低级别的人不能读高级别的机密(防泄密);高级别的人不能往低级别的本子上写东西(防有意无意地把机密泄露出去)。

Bell-LaPadula (BLP) 模型:关注机密性。

  • No Read Up:不上读(低级不能读高级)。
  • No Write Down:不下写(高级不能写低级)。

4. 安全模型:完整性 (Biba)

【考试要点解析】 Biba 模型跟 BLP 正好反过来,它关注的是“别瞎改”。记住两句话:不下读,不上写。高级别的人不读低级别的信息(怕被错误信息误导);低级别的人不改高级别的文件(怕篡改指令)。

Biba 模型:关注完整性。

  • No Read Down:不下读(高级不能读低级,防低级数据污染高级)。
  • No Write Up:不上写(低级不能写高级,防篡改)。

5. Chinese Wall 模型

【考试要点解析】 这个名字听着像长城,其实是解决商业利益冲突的。比如你在咨询公司,今天看了可口可乐的资料,明天就不能看百事可乐的资料了。系统会自动给你筑一道墙,把有冲突的数据隔开。

关注利益冲突。

  • 只能访问同一公司数据,或不同利益组的数据。
  • 一旦访问某公司数据,就不能访问其竞争对手数据。

6. CWM 模型 (Clark-Wilson)

【考试要点解析】 这个模型常用于银行。它强调两点:一是职责分离,比如开金库得两个人两把钥匙,一个人干不成;二是审计,干了啥都得记下来,防内鬼。

关注完整性,常用于银行。

  • 权限分离:要害功能多人完成。
  • 审计。

7. WPDRRC 模型

【考试要点解析】 以前的安全是“修长城”(保护),现在的安全是“抓特务”(检测+响应)。WPDRRC (Warning/Protection/Detection/Response/Recovery/Counterattack, 预警/保护/检测/响应/恢复/反击) 模型强调安全是个动态循环:预警 -> 保护 -> 检测 -> 响应 -> 恢复 -> 反击。没错,现在的安全观甚至允许“反击”。

6 环节:预警、保护、检测、响应、恢复、反击。 3 要素:人员、策略、技术。

8. 被动攻击

【考试要点解析】 被动攻击就像“窃听风云”。黑客只听、只看,不说话、不乱动。因为他不修改数据,所以系统很难发现他。对付这种攻击,最好的办法就是加密,让他听到了也听不懂。

特征:窃取信息,不破坏数据。 类型:

  • 窃听 (监听)。
  • 业务流分析 (分析通信规律)。

9. 主动攻击

【考试要点解析】 主动攻击就是“搞破坏”。 重放攻击:把你的加密密码录下来,重新发给服务器骗登录。对策是加时间戳或随机数。 DoS 攻击:叫一堆人去堵门,让正常客人进不去。 SQL 注入:在输入框里写代码,骗数据库执行。对策是参数化查询。

特征:篡改、伪造、中断。 类型:

  • 假冒、抵赖。
  • 重放攻击:重发截获的数据(加时间戳防御)。
  • 拒绝服务 (DoS):耗尽资源。
  • XSS (跨站脚本):注入恶意脚本。
  • CSRF (跨站请求伪造):利用用户身份操作。
  • SQL 注入。

10. 访问控制类型

【考试要点解析】 DAC (Discretionary Access Control, 自主访问控制)(自主):我的地盘我做主,Linux 文件权限就是这种。 MAC (Mandatory Access Control, 强制访问控制)(强制):系统规定死了,你是文件主人也不能违规,BLP 模型就是这种。 RBAC (Role-Based Access Control, 基于角色的访问控制)(角色):这是企业里最常用的。不直接给张三权限,而是给“经理”这个角色权限,张三是经理,自然就有了权限。这样人走了,换个经理,权限不用改。

  • DAC (自主):用户自己管理权限(矩阵)。
  • MAC (强制):系统强制策略(BLP, Biba)。
  • RBAC (角色):用户-角色-权限。
  • ABAC (属性):基于属性动态控制。

11. 区块链

【考试要点解析】 区块链其实就是个“全网公开的记账本”。 去中心化:没有银行这种中间商,大家点对点交易。 不可篡改:每一页账本都盖了骑缝章(哈希指针),改一个字,后面全对不上。 智能合约:代码写的合同,条件一到自动执行,谁也赖不掉。

定义:链式数据结构、密码学保证不可篡改、分布式账本。 特点:去中心化、开放性(交易公开身份加密)、自治性、不可篡改、匿名性。 六层模型:数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层。

12. 区块链核心技术

【考试要点解析】 共识机制解决的是“谁有权记账”的问题。PoW 是比谁力气大(算力),费电;PoS 是比谁钱多(权益),省电;DPoS 是选代表,速度快。 非对称加密里,公钥是账号,私钥是密码,丢了私钥钱就没了。

  • 分布式存储。
  • 共识机制 (PoW, PoS, DPoS):决定记账权。
  • 智能合约:自动执行脚本。
  • 密码学:Hash, 非对称加密。

13. 区块链关键结构

【考试要点解析】 Merkle 树是区块链的“防伪标记”。它把所有交易的哈希值两两拼起来,最后算出一个根哈希。只要有一笔交易被改了,根哈希就会变,立马就能发现。

  • 区块:区块头 + 区块体。
  • Merkle 树:验证数据完整性。
  • P2P 网络。

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