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feat: 2024+2025 spring 计算机安全期末考试答案 (#12) 

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252
docs/courses/软件工程学院/计算机安全/2024-2025学年下学期期末.md Normal file
View File

@ -0,0 +1,252 @@
---
title: 2024-2025学年下学期期末
author:
- name: タクヤマ
url: https://github.com/takuyamafuru
- name: KirisameVanilla
url: https://vanillaaaa.org/
- name: psycho Lee
url: https://github.com/psycho0816
email: 10235101500@stu.ecnu.edu.cn
---
## 2024-2025学年下学期期末试卷(不全)
### 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) ?
<details>
<summary>答案:</summary>
CIA 三元组是
- 机密性 Confidentiality
- 完整性 Integrity
- 可用性 Availability
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
- 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
- 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：
- 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)
<details>
<summary>答案:</summary>
- 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)
<details>
<summary>答案:</summary>
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)
<details>
<summary>答案:</summary>
需要进行 $62^{8}$ 次攻击
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
</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
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)
<details>
<summary>答案:</summary>
$\frac{8 Mb/s}{1000 Byte/packet} = 1000 packet/s$
</details>
***
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：
$1000packet/s * 60Byte/packet = 480 kbps$
</details>
***
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
</details>
***
4. 回答下列问题
1. 恶意软件的三种传播机制? (3分)
<details>
<summary>答案:</summary>
- 感染内容
- 漏洞利用
- 社会工程学
</details>
***
2. 恶意软件的四种有效载荷? (2分)
<details>
<summary>答案:</summary>
- 系统损坏
- 攻击代理
- 信息窃取
- 隐蔽
</details>
***
3. 为了防止恶意软件攻击, 如何加固操作系统? (5分)
<details>
<summary>答案:</summary>
- 及时更新补丁
- 设置访问控制
- 提高用户的安全意识
- 加强检测与扫描
- 等等
言之有理即可
</details>
***
5. 以下是一段 PHP 登录验证代码
``` php
// 获得用户输入的ID和passwd
$username = ...;
$password = ...;
// SQL查询
SELECT username, password FROM users WHERE username = '$username' AND password = '$password';
// 验证逻辑
if ($user && password_verify($password, $user['password'])) {
// 登录成功
echo "登录成功！欢迎访问系统。";
} else {
// 登录失败
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
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）
</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)
<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
</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)
<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
修改sql部分代码如下：
``` php
$stmt = $pdo->prepare("SELECT username, password FROM users WHERE username = ?");
$stmt->execute([$username]);
$user = $stmt->fetch();
```
</details>
***
4. 给出检测用户输入的一种方法。(5分)
<details>
<summary>答案:</summary>
一种检测用户输入的方法是使用白名单验证。例如，对于用户名，只允许字母、数字和特定字符，使用正则表达式进行匹配：
``` php
if (preg_match('/^[a-zA-Z0-9_]+$/', $username)) {
// 输入有效
} else {
// 输入无效，拒绝处理
}
```
</details>
***

147
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
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@ -15,21 +15,56 @@ author:
### 1
（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)**
(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)**
（3）数字签名与消息认证技术有什么联系与区别？ **(2分)**
(3) 数字签名与消息认证技术有什么联系与区别？ **(2分)**
解：
(1) 简述定义即可，不赘述
(2)
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。
（按照这个思路分点阐述即可）
(3)
- 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
（言之有理即可）
### 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TCP SYN欺骗攻击的原理 **(2分)**
(1) 简述TCP SYN欺骗攻击的原理 **(2分)**
（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)**
(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)**
（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)**
(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：
(1) 简述定义即可，不赘述
(2)
- 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)
- 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
### 3
@ -43,29 +78,93 @@ void hello(char * tag){
}
```
（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)**
(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)**
（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)**
(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)**
（3）修改上述代码以避免安全隐患。**(3分)**
(3) 修改上述代码以避免安全隐患。**(3分)**
解：
(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：
参数 $\rightarrow$ 返回地址 $\rightarrow$ 旧栈指针 $\rightarrow$ 局部变量
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。
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。
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）：
```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) 程序会输出 "your \<tag\> is Computer Sec" （data为输入的前12字节）
(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)
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！
### 4
（1）三种云服务部署模型分别是什么？**(3分)**
(1) 三种云服务部署模型分别是什么？**(3分)**
（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)**
(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)**
（3）如何加固云上的操作系统？**(4分)**
(3) 如何加固云上的操作系统？**(4分)**
解：
(1) SaaS, PaaS, IaaS
(2)
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
### 5
（1）用户认证方法有哪些？**(4分)**
(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)**
(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)**
（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)**
(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)**
（4）考虑sql语句：
(4) 考虑sql语句：
```sql
SELECT * FROM userdata WHERE UID = $_GET["uname"] AND PASSWORD = $_GET["password"];
@ -73,4 +172,18 @@ 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)**
（5）为防范（4）中的攻击，应采用何种防火墙？为什么？**(4分)**
(5) 为防范(4) 中的攻击，应采用何种防火墙？为什么？**(4分)**
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
(2) 加盐，简述加盐原理
(3) $10^8$ 个
(4)
有隐患，向uname字段输入： OR 1=1 -- 以绕过密码检测
(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