系统与网络安全

系统与网络安全应用密码学和工程技术，保护计算机、网络以及它们之间流动的数据，防止窃听、篡改、冒充和未经授权的访问。

Definition

系统与网络安全是一门通过结合密码学、访问控制和安全工程实践，保护计算机系统及其连接网络的机密性、完整性和可用性的学科。

Scope

该领域涵盖已部署基础设施的实际防御：保护网络通信、验证用户和机器、控制访问、通过公钥基础设施分配信任，以及构建如TLS等安全通道。它探讨了如何将密码学原语组装成实际协议，以及安全原则（最小权限、纵深防御）如何指导系统设计。它不包括底层密码学原语的设计和软件级漏洞的分析，这些内容在相关领域中处理。

Sub-topics

• 身份验证与访问控制
• 网络安全
• 公钥基础设施
• TLS和安全通道

Core questions

• 数据在不可信网络中传输时如何受到保护？
• 用户和机器如何可靠地进行身份验证，以及如何控制其访问权限？
• 公钥的信任如何大规模建立和管理？
• 哪些安全原则指导可靠系统的设计？
• 机密性、完整性和可用性如何与可用性和性能取得平衡？

Key concepts

• 机密性、完整性、可用性
• 最小权限
• 纵深防御
• 身份验证和授权
• 访问控制
• 公钥基础设施
• 安全通道 (TLS)
• 威胁建模
• 网络边界和分段

Key theories

Saltzer和Schroeder的设计原则

安全系统设计的经典原则——最小权限、故障安全默认值、机制经济性、完全中介、开放设计、特权分离——仍然是安全工程的基础。

CIA三元组和纵深防御

安全目标被定义为机密性、完整性和可用性；健壮的系统分层部署多个独立的控制措施（纵深防御），以确保一个机制的失效不会危及整体。

Clinical relevance

系统与网络安全是保持互联网可用的关键：TLS保护网络和API流量，VPN和IPsec确保远程访问安全，证书颁发机构和PKI让陌生机器之间相互信任，访问控制系统保护从云控制台到医院记录的一切。这方面的失败会导致数据泄露、勒索软件事件和供应链受损，这些都是安全新闻的焦点。

Evidence & guidelines

实践受到框架和标准的指导：NIST网络安全框架和SP 800系列、ISO/IEC 27001、OWASP和MITRE ATT&CK知识库以及协议RFC。零信任架构（NIST SP 800-207）日益取代仅基于边界的模型，而监管制度（GDPR、HIPAA、PCI-DSS）对特定行业施加了安全要求。

History

网络安全随着互联网本身的发展而发展：Morris蠕虫（1988年）揭示了系统性漏洞，防火墙和入侵检测系统在1990年代出现，SSL/TLS（自1995年起）确保了网络的安全性。Saltzer和Schroeder于1975年提出的原则至今仍是该领域的基础。随着云计算和移动计算导致边界的消融，该学科转向以身份为中心、零信任的模型。

Key figures

• Roger Needham
• Ross Anderson
• Jerome Saltzer
• Michael Schroeder
• Whitfield Diffie

Seminal works

• anderson2020
• saltzer1975
• stallings2017

Frequently asked questions

身份验证和授权有什么区别？

身份验证确定一方是谁（验证身份，例如通过密码或密钥）。授权决定了已验证身份的一方被允许做什么（其权限）。一个系统必须同时执行这两项操作：确认身份，然后强制执行访问权限。

强大的密码学足以保护系统安全吗？

不。密码学是必要的但不是充分的。大多数实际的泄露事件利用的是弱密码、错误配置、未打补丁的软件、网络钓鱼或糟糕的密钥管理，而不是破解密码学本身，这就是为什么安全工程和操作与算法本身一样重要。