大数据视角下高校计算机网络信息安全及防护路径研究

2024-05-07赖洁萍

黑龙江科学 2024年7期

刘森,赖洁萍

(1.广西民族大学,南宁 530007; 2.广西纺织工业学校,南宁 530000)

在数字化背景下,应推动高校建设数字化校园,以不断提升信息化服务水平。高校的信息化建设为其数字化校园的发展提供了支撑,其作为知识传播与技术研究的阵地,网络信息安全直接关系到教学质量、科研安全及学术信息保密。随着网络攻击技术的不断复杂化,高校面临着前所未有的网络安全挑战,计算机网络信息安全逐渐成为高校需重点关注的内容。基于此,分析高校计算机网络信息安全防护面临的挑战可为高校计算机网络信息安全提供有效的防护路径与策略,为高校信息化安全建设提供理论参考与实践指导。

1 高校计算机网络信息安全防护技术

1.1 防火墙技术

在现代高校计算机网络环境中,防火墙技术能够起到核心防御作用,主要负责监控进出网络的数据流,通过预设的安全规则分析数据包的来源、目的地及其内容,有效阻挡未授权的访问与网络攻击。在类型上,应用层防火墙更加关注数据的具体内容,能够检测复杂的应用层攻击,如跨站脚本(XSS)与SQL注入。下一代防火墙(NGFW)则集成了传统防火墙的功能,并加入了入侵防护、应用控制与URL过滤等功能[1],这些技术不仅增强了网络边界的安全防护效果,也为内部网络提供了分层防护,能够确保关键信息系统与数据的安全。在高校网络环境中,防火墙的配置与维护尤为重要,能够大幅度提升网络的整体安全性能,成为高校信息安全体系不可或缺的一环。

1.2 入侵检测与预防系统(IDS/IPS)

IDS通过分析网络流量与系统活动检测潜在的恶意攻击,IPS在检测到攻击时能够主动采取措施阻止攻击发生。这两种系统通过不同方式与策略对网络安全威胁进行识别与响应,IDS主要依赖签名基础检测与异常检测技术比对已知攻击模式的签名数据库来识别威胁,IPS通过分析网络或系统行为的异常模式来检测新型或未知攻击,能够在攻击发生初期效阻断或缓解其影响。数据显示,2022年,高校计算机网络面临的网络攻击数量增加了20%,其中针对教育机构的勒索软件与钓鱼攻击尤为突出[2],这强调了强化IDS与IPS系统的必要性及对这些系统进行定期更新与维护的重要性。高校应结合具体的网络环境与业务需求,定制IDS/IPS的配置与部署,确保这些系统在维护网络安全的同时最大限度地减少对正常网络活动的干扰。

1.3 端点检测与响应技术(EDR)

端点检测与响应技术是当前高校网络信息安全防护的重要组成部分,这一技术集数据记录、威胁检测、调查及响应功能于一体,通过实时监控端点设备(如个人计算机、移动设备与服务器)的活动识别潜在的恶意攻击或违规操作,能够提供详尽的端点活动日志,分析异常行为,迅速隔离受感染的设备,减少网络威胁造成的损失。随着人工智能技术的融入,EDR的响应机制也在不断进化,能够更智能地分析威胁,自动化执行响应措施,为高校网络安全提供更为坚实的防护屏障。

1.4 网络安全态势感知技术(NSSA)

NSSA技术强调对网络流量、用户行为、应用程序活动等信息的实时监测与分析,能够全面掌握网络安全状态,及时发现潜在的安全威胁。NSSA还涉及大数据分析与机器学习技术的应用,能够利用这些技术对海量数据进行处理与分析,揭示网络攻击的模式与趋势,辅助决策者精确决策。数据显示,2019年,高校网络系统借助NSSA技术成功识别并阻止的安全事件数量增加了30%,其中针对网络钓鱼与恶意软件攻击的检测率提高了25%。此外,利用机器学习算法,系统在预测与应对新兴威胁方面的准确度提升了20%,显著减少了网络攻击对高校教学与研究活动的影响[3]。

2 高校计算机网络信息安全防护面临的挑战

2.1 网络防护技术落后

当前网络安全威胁日益复杂,涵盖高级持续性威胁(APT)、零日攻击等多种形式,要求相关防护技术必须具备高度的先进性与适应性。但高校网络防护设施常滞后于这些威胁的发展,尤其在防火墙、入侵检测系统等基础防护措施上更新不及时加剧了网络安全事件带来的损失与影响,造成数据丢失乃至校园信誉受损。这要求高校在网络信息安全方面进行全面深入的反思与策略调整,以有效应对日益复杂的网络安全威胁。

2.2 数据隐私保护不足

在高校网络系统的日常管理与维护方面,安全审计与风险评估的不足使得潜在的隐性风险难以被及时发现与纠正。数据隐私保护的不足是高校网络信息安全领域面临的一大重要挑战,不仅涉及技术与管理层面的问题,还关系到整个校园文化与政策制定的深度调整。高校需全面审视与加强数据隐私保护,构建更安全、更可靠的校园网络环境。

2.3 无线网络的安全漏洞

在当前计算机网络信息安全领域无线网络安全漏洞问题日益凸显,高校网络环境的开放性与大规模异构网络设备的接入使得无线网络成为攻击者的重点目标。无线网络安全的核心挑战在于如何在不断演变的网络威胁面前确保数据的机密性、完整性及网络的可用性。具体而言,无线网络面临的安全漏洞主要包括未经授权的接入、数据包嗅探、中间人攻击、伪造接入点等,这些漏洞可能导致敏感信息的泄露、服务中断甚至系统的完全崩溃,故需采取相应的安全措施进行有效管理与防护。据统计,在高校环境中,平均每天有数十次未经授权的接入尝试[4]。此外,数据包嗅探也是高校网络面临的一大安全隐患,在未加密的无线网络中,攻击者可轻松捕获传输中的数据包,从而获取敏感信息(详见表1)。

表1 高校无线网络安全漏洞统计数据Tab.1 Statistics of university wireless network security vulnerabilities 单位:次

2.4 云服务与第三方应用的安全风险

云服务与第三方应用为高校信息化带来了便利性与灵活性,但同时也引发了新的安全威胁,如数据泄露、服务中断与恶意软件攻击等。高校中约70%的敏感数据存储在云平台上,其中有约30%的数据存在未加密的风险,这大大增加了数据泄露的可能性[5]。此外,第三方应用的安全性问题也不容忽视,平均每个应用中存在5个以上的安全漏洞,这些漏洞可能被恶意攻击者利用,导致安全事件的发生。随着云服务的广泛应用,高校网络环境中应用程序编程接口(API)的调用频率大幅增加,包括各种数据传输与服务请求,使得API的安全问题成为网络攻击的重点,如API注入攻击、未授权访问等。据调查,约40%的API存在未经充分授权的访问风险[6]。另一方面,第三方应用的依赖库与组件往往来自不可信的源,导致代码的安全性难以保障。据研究,高校使用的第三方应用中有超过50%的应用使用了含有已知漏洞的组件[7]。高校计算机网络环境中的云服务与第三方应用安全问题不仅涉及技术层面,还涉及管理与运维层面,如云服务的配置错误是导致数据泄露的常见原因,由于配置错误导致的数据泄露事件在过去一年中增长约25%[8]。同时,高校面临着来自云服务与第三方应用的先进持续性威胁(APT)攻击,这些攻击往往隐蔽且持久,难以及时发现与防范。

3 新形势下高校计算机网络信息安全的防护策略

3.1 实施最新网络防护技术

在当前数字化与网络化的教育环境下,高校必须致力于实施最新的网络防护技术(见表2),以应对日益复杂的网络安全威胁。应部署先进的入侵预防系统(IPS)与下一代防火墙(NGFW),提供深度包检测、应用感知能力与细粒度控制,有效识别与阻断恶意流量与攻击。NGFW不仅可以进行传统的端口与协议检测,还能深入分析应用层内容,提供更为全面的网络威胁防护。高校网络安全策略中必须包含端点检测与响应技术(EDR),以便通过实时监控、行为分析与自动响应机制,识别复杂的恶意软件与先进持续性威胁(APT),还可在端点设备上进行持续的监视与分析,一旦检测到可疑活动立即采取措施进行隔离与缓解[4]。云安全也是高校网络信息安全中不可忽视的领域,随着云计算的普及,高校应采用云访问安全代理(CASB)等技术确保云环境中的数据安全与合规性。CASB能够为云服务与用户提供安全层,监控数据流、管理访问权限并防止数据泄露。高校还应强化网络信息安全态势感知(NSSA)能力,通过集成大数据分析、人工智能与机器学习技术,NSSA可实时监测与分析网络活动,预测潜在的安全风险,及时响应网络威胁。此外,随着移动学习平台与远程访问的普及,高校需实施移动设备管理策略(MDM),确保移动设备上的数据安全,防止未授权访问与数据泄露。MDM可帮助高校监控与管理校园内所有移动设备的使用情况,确保这些设备符合安全标准。

表2 高校网络防护技术性能指标对比Tab.2 Comparison of technical performance indexes of network protection in universities

3.2 加强数据隐私保护

高校作为敏感数据的重要托管者需确保这些数据免受未授权访问与泄露的威胁。高校应实施严格的数据访问控制机制,确保只有授权的用户才能访问特定的数据,包括实施基于角色的访问控制系统(RBAC),通过明确的角色与权限分配来限制数据访问。数据加密技术是保护存储与传输中数据隐私的关键,高校应采用强大的加密算法,如高级加密标准(AES),对存储在本地或处于传输过程中的敏感数据进行加密。对于特别敏感的数据应实施端到端加密(E2EE),确保数据的传输安全。高校还需要关注数据泄露防护,通过部署数据丢失预防技术(DLP)监控数据在网络中的流动,防止敏感信息的非法传输[5]。DLP系统能够识别特定的数据模式与关键字,对涉及敏感信息的传输活动进行检测与阻止。高校应完善全面的数据隐私政策,可定期进行隐私保护与数据安全方面的培训,提升师生的保护隐私意识。在合规性方面,高校应遵守相关的数据保护法律与规定,如欧盟通用数据保护条例(GDPR)或其他地区的数据保护法律,定期评估校园内的数据处理活动,确保其符合法律与监管要求。为应对数据隐私方面的挑战,高校还应采用多层防御策略,结合物理安全、网络安全与行为管理来全面保护数据,建立应急响应计划,以便在数据泄露或其他安全事件发生时迅速采取行动。综合以上措施,高校能够在数字化时代中加强数据隐私保护,有效应对各种网络威胁,保障师生的隐私安全,维护学术研究的私密性和完整性。

3.3 强化无线网络安全

为有效提升无线网络的安全性能,高校应采取综合性的技术策略,如采用WPA3加密标准(见表3)对无线网络进行加密。WPA3采用SAE(Simultaneous Authentication of Equals)协议大大提升了对抗字典攻击的能力。在实际应用中,WPA3可确保即使用户设定了弱密码的情况下网络连接依然保持强安全性。WPA3还支持前向保密性,即使密钥泄露以往的通信内容仍然安全。高校无线网络安全防护还需部署高效的入侵检测系统(IDS)与入侵防御系统(IPS),通过分析网络流量中的模式与异常来实时检测潜在的安全威胁。如利用机器学习算法,IDS/IPS系统能够从历史数据中学习并预测未来可能出现的攻击类型。在实际部署中,IDS/IPS系统会对网络流量进行持续监控,如每分钟分析超过一百万个数据包,及时响应各种异常行为。同时,对无线网络架构的优化也不容忽视,可通过实施虚拟局域网技术(VLAN)有效隔离不同类型的网络流量,降低网络攻击的风险。在高校的网络环境中,可为教学、研究与行政管理分别设置不同的VLAN,确保网络资源的合理分配与高效管理。还可采用访问控制列表(ACL)与基于角色的访问控制(RBAC)等访问控制技术来精确管理用户对网络资源的访问权限,有效提升无线网络的安全性能,确保高校网络环境安全稳定。

表3 WPA3加密标准与以往标准的对比Tab.3 Comparison of WPA3 encryption standard with previous standards

3.4 强化云服务与第三方应用安全管理

加密技术是保障信息传输安全的重要手段,通过应用对称加密与公钥加密两种主流加密技术可有效防止数据在传输过程中被非法获取或篡改。对称加密采用相同的密钥进行加密与解密,常见的算法有AES算法,公钥加密则使用不同的密钥进行加密与解密,常见的算法有RSA算法。根据实际需求选择合适的加密技术能够大大提升信息传输的安全性。身份认证技术是防止未经授权访问的重要手段,常见的身份认证方式包括用户名/密码、动态口令、数字证书等。高校应采用多层次的身份认证方式,提升信息系统的安全性,如结合用户名/密码与动态口令等增加非法访问的难度。访问控制技术用于限制不同用户对资源的访问权限,合理设置访问控制策略可防止非法用户访问敏感数据,同时保证合法用户的正常使用。实施严格的访问控制策略能够有效保护高校计算机网络中的敏感数据,降低未经授权访问的风险。