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77
docs/courses/软件工程学院/计算机安全/2024-2025学年下学期期末.md
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@ -14,8 +14,7 @@ author:
### 分析题
1. 计算机安全 CIA 三元组指的是哪三个方面(3分) , 并简述对称加密和非对称加密如何实现这三个方面的(7分) ?
1. 计算机安全 CIA 三元组指的是哪三个方面(3分) , 并简述对称加密和非对称加密如何实现这三个方面的 (7分)
<details>
<summary>答案:</summary>
CIA 三元组是
@ -27,63 +26,63 @@ author:
对称加密:
- 机密性: 使用单一密钥对数据进行加密和解密
- 完整性: 使用消息验证码来确保消息的完整性， 而消息验证码基于对称加密
- 完整性: 使用消息验证码来确保消息的完整性, 而消息验证码基于对称加密
- 可用性: 不提供
非对称加密:
- 机密性: 使用接收方的公钥加密， 只有私钥持有者可以解密
- 完整性: 使用数字签名确保完整性， 发送方用私钥对消息摘要签名， 接收方用其公钥验证
- 机密性: 使用接收方的公钥加密, 只有私钥持有者可以解密
- 完整性: 使用数字签名确保完整性, 发送方用私钥对消息摘要签名, 接收方用其公钥验证
- 可用性: 不提供
</details>
***
2. 基于口令的认证中, 使用 256位哈希值 和 16位盐值。用户的口令长度为8个字符, 每个字符可能是：
2. 基于口令的认证中, 使用 256 位哈希值和 16 位盐值. 用户的口令长度为 8 个字符, 每个字符可能是:
- 26个小写字母(a–z)
- 26个大写字母(A–Z)
- 10个数字(0–9)
- 26 个小写字母 (a–z)
- 26 个大写字母 (A–Z)
- 10 个数字 (0–9)
1. 给出哈希值的总数量以及盐值的总数量；(4分)
1. 给出哈希值的总数量以及盐值的总数量 (4分)
<details>
<summary>答案:</summary>
- 哈希值的总数量： $2^{256}$
- 盐值的总数量： $2^{16}$
- 哈希值的总数量: $2^{256}$
- 盐值的总数量: $2^{16}$
</details>
***
2. 给出口令的总数量；(2分)
2. 给出口令的总数量 (2分)
<details>
<summary>答案:</summary>
每一位有 $26+26+10=62$ 个选择，故总数量为 $62^{8}$
每一位有 $26+26+10=62$ 个选择, 故总数量为 $62^{8}$
</details>
***
3. 攻击者需要进行多少次攻击? 请简述具体的攻击过程。(4分)
3. 攻击者需要进行多少次攻击? 请简述具体的攻击过程 (4分)
<details>
<summary>答案:</summary>
需要进行 $62^{8}$ 次攻击
考虑已知盐值的情况：
考虑已知盐值的情况:
- 获取目标用户的口令哈希H与盐值S
- 随机猜测一个口令P
- 计算 Hash(S + P)，并与H比较，若匹配则攻击成功
- 计算 $Hash(S + P)$, 并与 $H$ 比较, 若匹配则攻击成功
</details>
***
3. 为了实施 DNS 放大攻击, 攻击者必须触发中间服务器产生足够大的 DNS 响应数据包, 以超过目标组织网络链路的容量。目标系统的链路带宽是 8 Mbps
3. 为了实施 DNS 放大攻击, 攻击者必须触发中间服务器产生足够大的 DNS 响应数据包, 以超过目标组织网络链路的容量. 目标系统的链路带宽是 8 Mbps
1. 每个 DNS 响应数据包大小为 1000 字节(忽略封装开销) , 攻击者每秒必须触发多少个这样的数据包才能淹没该链路? (3分)
@ -96,25 +95,25 @@ author:
***
2. 攻击者发送的请求数据包为60字节, 请问占据了链路中多少带宽? (3分)
2. 攻击者发送的请求数据包为 60 字节, 请问占据了链路中多少带宽? (3分)
<details>
<summary>答案:</summary>
带宽为：
带宽为:
$1000packet/s * 60Byte/packet = 480 kbps$
</details>
***
3. 给出检测DNS放大攻击的两种方法。(4分)
3. 给出检测 DNS 放大攻击的两种方法. (4分)
<details>
<summary>答案:</summary>
- 流量异常检测：监控网络流量，特别是DNS响应包的数量和大小
- DNS查询日志分析：检查DNS服务器的查询日志，如果发现大量重复的查询（如针对特定域名的ANY查询）来自相同源IP（攻击者伪造的受害者IP），则可能为攻击
- 流量异常检测: 监控网络流量, 特别是 DNS 响应包的数量和大小
- DNS 查询日志分析: 检查 DNS 服务器的查询日志, 如果发现大量重复的查询（如针对特定域名的 ANY 查询）来自相同源 IP（攻击者伪造的受害者 IP）, 则可能为攻击
</details>
***
@ -177,49 +176,49 @@ author:
// 验证逻辑
if ($user && password_verify($password, $user['password'])) {
// 登录成功
echo "登录成功！欢迎访问系统。";
echo "登录成功！欢迎访问系统.";
} else {
// 登录失败
echo "登录失败：无效的ID或密码。";
echo "登录失败: 无效的ID或密码.";
}
```
注：SQL中, mysql_real_escape_string()函数可以转义特殊字符, 使其不能发挥作用
注: SQL中, mysql_real_escape_string()函数可以转义特殊字符, 使其不能发挥作用
1. 上述代码存在什么攻击漏洞? 攻击者如何绕过安全检查利用该漏洞? (5分)
<details>
<summary>答案:</summary>
代码存在SQL注入攻击漏洞，攻击者可以在用户名输入中注入SQL代码，例如输入：' OR 1=1 -- ，这会导致查询返回所有用户（忽略密码条件）
代码存在SQL注入攻击漏洞, 攻击者可以在用户名输入中注入SQL代码, 例如输入: ' OR 1=1 -- , 这会导致查询返回所有用户（忽略密码条件）
</details>
***
2. 除了 SQL 注入攻击漏洞, 还可以利用哪些攻击方法? 并解释原因。(5分)
2. 除了 SQL 注入攻击漏洞, 还可以利用哪些攻击方法? 并解释原因. (5分)
<details>
<summary>答案:</summary>
- 暴力破解：代码中没有登录尝试次数限制或账户锁定机制，攻击者可以自动化尝试大量用户名和密码组合，直到找到正确凭证
- 口令哈希泄露：通过SQL注入或其他方式获取数据库中的密码哈希值后，攻击者可以使用彩虹表或暴力破解工具离线破解密码
- 跨站脚本攻击（XSS）：如果登录成功或失败消息中直接输出用户输入（如用户名），且没有过滤，攻击者可能注入恶意脚本，在用户浏览器执行
- 暴力破解: 代码中没有登录尝试次数限制或账户锁定机制, 攻击者可以自动化尝试大量用户名和密码组合, 直到找到正确凭证
- 口令哈希泄露: 通过 SQL 注入或其他方式获取数据库中的密码哈希值后, 攻击者可以使用彩虹表或暴力破解工具离线破解密码
- 跨站脚本攻击（XSS）: 如果登录成功或失败消息中直接输出用户输入（如用户名）, 且没有过滤, 攻击者可能注入恶意脚本, 在用户浏览器执行
</details>
***
3. 如何检测和过滤用户输入? 请修改代码以修复漏洞。(5分)
3. 如何检测和过滤用户输入? 请修改代码以修复漏洞. (5分)
<details>
<summary>答案:</summary>
- 使用预处理语句（参数化查询）防止SQL注入。
- 对输入进行验证和过滤，如使用filter_var函数检查邮箱格式的用户名，或限制输入长度
- 转义输出以防止XSS
- 使用预处理语句（参数化查询）防止 SQL 注入.
- 对输入进行验证和过滤, 如使用 filter_var 函数检查邮箱格式的用户名, 或限制输入长度
- 转义输出以防止 XSS
修改sql部分代码如下：
修改 sql 部分代码如下:
``` php
$stmt = $pdo->prepare("SELECT username, password FROM users WHERE username = ?");
@ -232,18 +231,18 @@ author:
***
4. 给出检测用户输入的一种方法。(5分)
4. 给出检测用户输入的一种方法. (5分)
<details>
<summary>答案:</summary>
一种检测用户输入的方法是使用白名单验证。例如，对于用户名，只允许字母、数字和特定字符，使用正则表达式进行匹配：
一种检测用户输入的方法是使用白名单验证.例如, 对于用户名, 只允许字母、数字和特定字符, 使用正则表达式进行匹配:
``` php
if (preg_match('/^[a-zA-Z0-9_]+$/', $username)) {
// 输入有效
} else {
// 输入无效，拒绝处理
// 输入无效, 拒绝处理
}
```

284
docs/courses/软件工程学院/计算机安全/计算机安全_软件工程学院_2024Spring_期末_回忆版.md
View File

@ -1,189 +1,253 @@
---
title: 计算机安全_软件工程学院_2024Spring_期末_回忆版
category:
- 软件工程学院
- 课程资料
tag:
- 试卷
title: 2023-2024学年下学期期末
author:
- タクヤマ
- KirisameVanilla
---
## 2024春季学期计算机安全期末考试试卷（回忆版）
## 2023-2024学年下学期期末试卷（回忆版）
### 选择题较为零散，未能回忆出来
### 分析题
### 1
1. 回答下列问题
(1) 简述数字签名的原理 **(2分)**
1. 简述数字签名的原理 **(2分)**
(2) 数字签名技术是如何保证数据的完整性、不可否认性和来源认证的？ **(6分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
简述定义即可, 不赘述
(3) 数字签名与消息认证技术有什么联系与区别？ **(2分)**
</details>
解：
***
(1) 简述定义即可，不赘述
2. 数字签名技术是如何保证数据的完整性、不可否认性和来源认证的？ **(6分)**
(2)
<details>
<summary>答案:</summary>
考虑如下情况:
考虑如下情况：Bob要向Alice发送一个带数字签名的消息，进行签名需要用到Bob的私钥：没有Bob的私钥无法修改消息，这保证了完整性；只有Bob的公钥能正确验签，这保证了来源认证与不可否认性。
- Bob要向Alice发送一个带数字签名的消息, 进行签名需要用到Bob的私钥
- 没有Bob的私钥无法修改消息, 这保证了完整性
- 只有Bob的公钥能正确验签, 这保证了来源认证与不可否认性
（按照这个思路分点阐述即可）
（按照这个思路分点阐述即可）
(3)
</details>
- 联系：两者都用于验证消息的真实性和完整性
***
- 区别：
- 数字签名基于非对称加密，提供不可否认性
- 消息认证技术基于对称加密，无法提供不可否认性
3. 数字签名与消息认证技术有什么联系与区别？ **(2分)**
（言之有理即可）
<details>
<summary>答案:</summary>
### 2
- 联系: 两者都用于验证消息的真实性和完整性
现在考虑一个TCP SYN欺骗的情景。假设服务器端的TCP连接表有512个表项，对于每个未建立的连接，每隔30s重新发送一次连接请求，重复7次后将表项删除。
- 区别:
- 数字签名基于非对称加密, 提供不可否认性
- 消息认证技术基于对称加密, 无法提供不可否认性
(1) 简述TCP SYN欺骗攻击的原理 **(2分)**
（言之有理即可）
(2) 假设初始时TCP连接表已被洪泛，为保证TCP连接表始终被填满，攻击者应以什么速率发送数据包？**(4分)**
</details>
(3) 假设一个TCP数据包为40字节，忽略成帧消耗，求攻击消耗的带宽 **(4分)**
***
解：
2. 现在考虑一个TCP SYN欺骗的情景. 假设服务器端的TCP连接表有512个表项, 对于每个未建立的连接, 每隔30s重新发送一次连接请求, 重复7次后将表项删除.
(1) 简述定义即可，不赘述
1. 简述TCP SYN欺骗攻击的原理 **(2分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
简述定义即可, 不赘述
(2)
</details>
- 每个表项存活时间：30s × 7 = 210s
- 需在210s内填满512个表项：
- 速率 = 512 / 210 ≈ 2.44 包/秒
***
(3)
2. 假设初始时TCP连接表已被洪泛, 为保证TCP连接表始终被填满, 攻击者应以什么速率发送数据包？**(4分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
每个表项存活时间: 30s × 7 = 210s, 需在210s内填满512个表项, 速率 = 512 / 210 ≈ 2.44 包/秒
- 每个TCP包40字节：
- 带宽 = 2.44 包/秒 × 40 字节/包 × 8 比特/字节 = 780.8 bps
</details>
### 3
***
考虑如下代码：
3. 假设一个TCP数据包为40字节, 忽略成帧消耗, 求攻击消耗的带宽 **(4分)**
```c
void hello(char * tag){
<details>
<summary>答案:</summary>
每个TCP包40字节, 带宽 = 2.44 包/秒 × 40 字节/包 × 8 比特/字节 = 780.8 bps
</details>
***
3. 考虑如下代码:
``` c
void hello(char* tag){
char data[12];
gets(data);
printf("your %s is %s\n",tag,data);
}
```
printf("your %s is %s\n", tag, data);
}
```
(1) 假设输入长度为19字节时程序运行不会崩溃，那么输入“Computer Security”后，程序会输出什么？**(3分)**
<details>
<summary>分析过程</summary>
(2) 假设输入长度为19字节时程序不会崩溃，而输入长度为20字节时程序崩溃，如果想要修改tag的话，输入长度应至少为多少字节？为什么？**(4分)**
对于栈溢出问题, 我们首先要对函数调用机制有充分的了解, 根据压栈机制, 调用函数时被压栈的顺序为:
(3) 修改上述代码以避免安全隐患。**(3分)**
参数 $\rightarrow$ 返回地址 $\rightarrow$ 旧栈指针 $\rightarrow$ 局部变量
解：
那么什么时候程序会崩溃呢？返回地址被篡改时肯定会崩溃, 因为程序返回时会访问到非法的地址；旧的栈指针被篡改时也会崩溃, 因为程序虽然能正常返回到原运行位置, 但是指示旧栈帧的指针被篡改到非法地址, 破坏了上下文, 根据压栈顺序, 肯定是旧栈帧的指针会先被覆盖.
(1) 对于栈溢出问题，我们首先要对函数调用机制有充分的了解，根据压栈机制，调用函数时被压栈的顺序为：
所以, 根据2.中的题设, 输入19字节不崩溃而输入20字节崩溃（注意gets函数会在末尾添加一个'\0'空字符）, 即可推测栈内分配了20字节空间: 当输入为20字节长度时, '\0'空字符添加在第21个字符处, 应该正好开始覆盖在旧栈帧的帧指针处, 导致崩溃.
参数 $\rightarrow$ 返回地址 $\rightarrow$ 旧栈指针 $\rightarrow$ 局部变量
在经过实际的gdb测试后, 我们得到具体栈帧结构如图所示（以4字节, 即32位为一行）:
那么什么时候程序会崩溃呢？返回地址被篡改时肯定会崩溃，因为程序返回时会访问到非法的地址；旧的栈指针被篡改时也会崩溃，因为程序虽然能正常返回到原运行位置，但是指示旧栈帧的指针被篡改到非法地址，破坏了上下文，根据压栈顺序，肯定是旧栈帧的指针会先被覆盖。
```c
+---------------------------+
| ... (main函数的栈帧) |
+---------------------------+ <--- hello函数栈帧底部 (高地址)
| 参数: char *tag 指针 |
+---------------------------+
| 返回地址 (ret addr) |
+---------------------------+
| 旧栈帧的帧指针 (Saved ebp) |
+---------------------------+ <--- 栈顶指针(ESP)在进入函数后移动
| ebx (储存GOT表的位置) |
+---------------------------+
| 内存padding (16字节对齐?) |
+---------------------------+
| 局部变量: char data[8]-[11]|
+---------------------------+
| 局部变量: char data[4]-[7] |
+---------------------------+
| 局部变量: char data[0]-[3] |
+---------------------------+ <--- 栈顶 (低地址)
```
所以，根据(2)中的题设，输入19字节不崩溃而输入20字节崩溃（注意gets函数会在末尾添加一个'\0'空字符），即可推测栈内分配了20字节空间：当输入为20字节长度时，'\0'空字符添加在第21个字符处，应该正好开始覆盖在旧栈帧的帧指针处，导致崩溃。
注: 关于 1. 中的 tag, 我们询问了陈志立教授, 得到的回答如下: "1 题中的本意主要是问data变量对应的打印输出, 题目可能不够严谨. 在具体回答时, 也可以把tag的内容用某个符号表示, 比如\<tag\>. "我们感谢陈老师的澄清!
在经过实际的gdb测试后，我们得到具体栈帧结构如图所示（以4字节，即32位为一行）：
</details>
```c
+---------------------------+
| ... (main函数的栈帧) |
+---------------------------+ <--- hello函数栈帧底部 (高地址)
| 参数: char *tag 指针 |
+---------------------------+
| 返回地址 (ret addr) |
+---------------------------+
| 旧栈帧的帧指针 (Saved ebp) |
+---------------------------+ <--- 栈顶指针(ESP)在进入函数后移动
| ebx (储存GOT表的位置) |
+---------------------------+
| 内存padding (16字节对齐?) |
+---------------------------+
| 局部变量: char data[8]-[11]|
+---------------------------+
| 局部变量: char data[4]-[7] |
+---------------------------+
| 局部变量: char data[0]-[3] |
+---------------------------+ <--- 栈顶 (低地址)
```
***
那么，我们就能解答此题如下：
1. 假设输入长度为19字节时程序运行不会崩溃, 那么输入 "Computer Security" 后, 程序会输出什么？**(3分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
程序会输出 "your \<tag\> is Computer Sec" （data 为输入的前 12 字节）
(1) 程序会输出 "your \<tag\> is Computer Sec" （data为输入的前12字节）
</details>
(2) 要修改tag的话，至少要输入28字节，理由见上述分析与栈帧结构图
***
(3)
2. 假设输入长度为19字节时程序不会崩溃, 而输入长度为20字节时程序崩溃, 如果想要修改tag的话, 输入长度应至少为多少字节？为什么？**(4分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
要修改 tag 的话, 至少要输入 28 字节, 理由见上述分析与栈帧结构图
使用安全函数fgets即可，例如：
</details>
```c
void hello(char * tag){
***
3. 修改上述代码以避免安全隐患. **(3分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
使用安全函数fgets即可, 例如:
``` C
void hello(char * tag)
{
char data[12];
fgets(data, sizeof(data), stdin);
printf("your %s is %s\n", tag, data);
}
```
}
```
注：关于（1）中的tag，我们询问了陈志立教授，得到的回答如下：“（1）题中的本意主要是问data变量对应的打印输出，题目可能不够严谨。在具体回答时，也可以把tag的内容用某个符号表示，比如\<tag\>”。我们感谢陈老师的澄清！
</details>
### 4
***
(1) 三种云服务部署模型分别是什么？**(3分)**
4. 回答下列问题
(2) 若想在云上搭建自己的操作系统，应该采取哪种部署模型？为什么？**(3分)**
1. 三种云服务部署模型分别是什么？**(3分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
SaaS, PaaS, IaaS
(3) 如何加固云上的操作系统？**(4分)**
</details>
解：
***
(1) SaaS, PaaS, IaaS
2. 若想在云上搭建自己的操作系统, 应该采取哪种部署模型？为什么？**(3分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
私有云, 用户可自主定制硬件、网络及安全策略, 满足操作系统底层架构的灵活部署需求, 同时资源独享避免与其他租户冲突, 适合对数据隐私和合规性要求高的场景
(2)
</details>
私有云，用户可自主定制硬件、网络及安全策略，满足操作系统底层架构的灵活部署需求，同时资源独享避免与其他租户冲突，适合对数据隐私和合规性要求高的场景
***
(3) 参考书上相关章节，言之有理即可
3. 如何加固云上的操作系统？**(4分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
参考书上相关章节, 言之有理即可
### 5
</details>
(1) 用户认证方法有哪些？**(4分)**
***
(2) 为防止明文口令泄露和离线字典攻击，应如何储存口令相关信息？**(4分)**
5. 回答下列问题
(3) 假设一个用户有8个属性，每个属性有10个值，如果采用基于角色的访问控制，应设置多少个角色？**(4分)**
1. 用户认证方法有哪些？**(4分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
个人知道的信息, 个人持有的物品, 静态生物特征, 动态生物特征
(4) 考虑sql语句：
</details>
```sql
SELECT * FROM userdata WHERE UID = $_GET["uname"] AND PASSWORD = $_GET["password"];
```
***
该语句有无安全隐患？攻击者如何在不知道任何用户名和口令的情况下，如何攻击得到全部信息？**(4分)**
2. 为防止明文口令泄露和离线字典攻击, 应如何储存口令相关信息？**(4分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
加盐, 简述加盐原理
(5) 为防范(4) 中的攻击，应采用何种防火墙？为什么？**(4分)**
</details>
解：
***
(1) 个人知道的信息；个人持有的物品；静态生物特征；动态生物特征
3. 假设一个用户有8个属性, 每个属性有10个值, 如果采用基于角色的访问控制, 应设置多少个角色？**(4分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
$10^8$ 个
(2) 加盐，简述加盐原理
</details>
(3) $10^8$ 个
***
(4)
4. 考虑sql语句:
有隐患，向uname字段输入： OR 1=1 -- 以绕过密码检测
``` sql
SELECT * FROM userdata WHERE UID = $_GET["uname"] AND PASSWORD = $_GET["password"];
```
(5) 应采用应用级防火墙，因为要对sql语句进行检查，这是应用层上的机制
该语句有无安全隐患？攻击者如何在不知道任何用户名和口令的情况下, 如何攻击得到全部信息？**(4分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
有隐患, 向 uname 字段输入 OR 1=1 -- 以绕过密码检测
</details>
***
5. 为防范(4) 中的攻击, 应采用何种防火墙？为什么？**(4分)**
<details>
<summary>答案:</summary>
应采用应用级防火墙, 因为要对sql语句进行检查, 这是应用层上的机制
</details>