1.1 引言

在计算机发明之前，人们主要靠物理手段（如保险柜）和行政手段（如制定相应的规章制度）来保证重要信息的安全。在第二次世界大战期间，人们发明了各种机械密码机，以保证军事通信的安全。虽然这些机械密码机在今天看来其安全性非常有限，但它们在第二次世界大战中战功卓著，其设计的精巧令人惊叹。第二次世界大战期间使用的各种机械密码机如图1.1所示。

自1946年2月14日世界上第一台计算机ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生以来，人们对信息安全的需求经历了两次重大的变革。计算机的发明给信息安全带来了第一次变革。计算机用户的许多重要文件和信息均存储于计算机中，因此对这些文件和信息的安全保护成为一个重要的研究课题。人们迫切需要自动的加密工具对这些重要文件和机密数据进行加密，同时需要对这些文件设置访问控制权限，还需要保证数据免遭非法篡改。这一切均属于计算机安全的研究范畴。

计算机网络及分布式系统的出现给信息安全带来了第二次变革。人们通过各种通信网络进行数据的传输、交换、存储、共享和分布式计算。网络的出现给人们的工作和生活带来了极大的便利，但同时也带来了极大的安全风险。在信息传输和交换时，需要对通信信道上传输的机密数据进行加密；在数据存储和共享时，需要对数据库进行安全的访问控制和对访问者授权；在进行多方计算时，需要保证各方机密信息不被泄露。这些均属于网络安全的范畴。

实际上，上述两种形式的安全并没有明确的界限。目前，几乎所有的计算机均与Internet相连，计算机主机的安全会直接影响网络安全，网络安全也会直接导致计算机主机的安全问题。例如，对信息系统最常见的攻击就是计算机病毒，它可能最先感染计算机的磁盘和其他存储介质，然后加载到计算机系统上，并通过Internet进行传播。

本书主要讨论网络安全，涉及内容非常广泛。本书既包括计算机网络安全的问题，又包括通信网安全的问题。为了便于读者对本书所讨论的内容有比较感性的认识，我们先举几个与网络安全有关的例子。

（1）用户Alice向用户Bob传送一个包含敏感信息（如工资单）的文件。出于安全考虑，Alice将该文件加密。恶意的窃听者Eve可以利用数据嗅探软件在网络上截获该加密文件，并千方百计地对其解密以求获得该敏感信息。

（2）网络管理员Alice向计算机Bob发送一条消息，命令计算机Bob更新权限控制文件以允许新用户可以访问计算机。攻击者Eve截获并修改该消息，并冒充管理员向计算机Bob发出修改访问权限的命令，而Bob误以为是管理员发来的消息并按照Eve的命令更新权限文件。

（3）在网上进行电子交易时，客户Alice会将订单发给商家Bob。Bob接到订单后，会与客户的开户行联系，以确认客户的账户存在并有足够的支付能力。此后，商家将确认信息发给客户，并自动将货款划拨到商家的账户上。如果Bob是不法商家，他在收到货款后，会拒绝给客户发货，或者抵赖，否认客户曾经下过订单。

（4）用户Alice购买了一部移动电话，在使用网络服务之前，她必须通过注册获得一个SIM或UIM卡。当她打开手机时，网络会对Alice的身份进行认证。如果Alice是一个不法用户，她可以使用盗取的SIM/UIM卡免费使用网络提供的服务；当然，如果基站是假冒的，它也会获取Alice的一些秘密个人信息。

虽然以上例子无法涵盖网络中存在的所有安全风险，但是这些例子使我们对网络安全的重要性有初步的理解。

一般来说，信息安全有以下三个基本目标。

（1）保密性（Confidentiality）：确保信息不被泄露或呈现给非授权的人。

（2）完整性（Integrity）：确保数据的一致性；特别要防止未经授权生成、修改或毁坏数据。

（3）可用性（Availability）：确保合法用户不会无缘无故地被拒绝访问信息或资源。

在今天的网络环境下，还有一个基本的目标是不能被忽视的，它就是合法使用。

（4）合法使用（Legitimate Use）：确保资源不被非授权的人或以非授权的方式使用。

为了支持这些基本的安全目标，网络管理员需要有一个非常明确的安全策略，并且需要实施一系列安全措施，确保安全策略所描述的安全目标能够得以实现。安全措施可以分成几个大类，本书讨论的内容属于网络安全的范畴，它包括网络边界安全、Web安全及电子邮件安全等内容。此外，还有两大类分别属于通信安全和计算机安全的范畴。通信安全是对通信过程中所传输的信息施加保护，而计算机安全则是对计算机系统中的信息施加保护，它也包含操作系统安全和数据库安全两个子类。网络安全、通信安全和计算机安全措施需要与其他类型的安全措施（如物理安全和人员安全措施）配合使用，才能更有效地发挥其作用。

在本章中，我们主要介绍如下一些基本概念：

● 网络安全需求；

● 安全威胁与防护措施；

● 网络安全策略；

● 安全攻击的分类；

● 网络攻击的常见形式；

● 网络安全服务；

● 网络安全机制；

● 网络安全的一般模型。

在后面的章节中，我们将详细讨论网络安全实践中常用的理论和技术，并结合一些具体的网络应用，介绍一些网络安全产品和网络安全解决方案。