網絡安全中計算機信息管理技術的應用探究

楊星辰

（黑龍江外國語學院 黑龍江 哈爾濱 150000）

0 引言

網絡安全在當今數字化世界中變得愈發重要，因為組織和個人都越來越依賴互聯網和數字化系統。 然而，網絡安全威脅的不斷演進以及大規模數據泄露事件的頻繁發生使網絡安全成為一個備受關注的話題。 在這個背景下，計算機信息管理技術的應用變得至關重要，以保護關鍵信息和確保網絡的可用性、完整性和機密性。

1 計算機信息管理技術的基礎知識

1.1 數據存儲與處理

在網絡安全中，數據存儲與處理是一項關鍵的任務，它涵蓋了數據的采集、存儲和處理，這對于網絡安全的有效性至關重要。 數據的采集與獲取是基礎。 網絡安全需要大量數據，包括網絡流量、事件日志和用戶活動等，這些數據可以通過各種方式獲取，如傳感器、日志記錄系統和監控工具。 數據的存儲是確保數據在存儲過程中不受損壞或未經授權的訪問［1］。 為此，數據庫、分布式存儲系統和云存儲等技術提供了安全的存儲解決方案。 數據處理是為了從海量數據中提取有用的信息，包括數據的清洗、變換和聚合。 數據存儲與處理為網絡安全提供了可靠的數據基礎，有助于及時識別威脅和異常行為。

1.2 數據分析與挖掘

在計算機信息管理技術中，數據分析與挖掘是一項關鍵工作。 統計分析、機器學習和深度學習等多種方法可以用于處理數據。 這些方法的靈活性使得可以根據不同的網絡安全需求來選擇適當的分析技術。 威脅檢測是數據分析的一個重要應用領域［2］。 通過監測網絡流量和系統行為，可以識別出潛在的威脅和攻擊。 此外，預測分析也是關鍵，它利用歷史數據來預測未來可能的威脅和攻擊，這有助于采取預防性措施，提前應對潛在風險。

1.3 數據隱私與保護

數據隱私與保護在計算機信息管理技術中具有極高的重要性。 數據加密是一項關鍵技術，敏感數據在傳輸和存儲過程中需要進行加密，以確保數據的機密性。 常見的加密算法如高級加密標準（advanced encryption standard，AES）和RSA 加密算法，可以提供高度的數據保護。 訪問控制是數據隱私保護的關鍵組成部分。 它確保只有經過授權的用戶可以訪問敏感信息。 多因素身份驗證和訪問控制列表（access control list， ACL）等方法可以限制訪問權限，增強數據的保護層級。 此外，合規性與法規是重要的考慮因素。 許多法規和合規性要求組織采取適當的數據隱私保護措施，如《通用數據保護條例》（General Data Protection Regulation，GDPR）和《健康保險可攜性和責任法案》（Health Insurance Portability and Accountability Act，HIPAA）。 計算機信息管理技術需要與這些法規保持一致，以避免潛在的法律問題。 數據隱私與保護是確保網絡安全不可或缺的一環，它保護了個人隱私和敏感數據免受威脅和未經授權的訪問。

2 計算機信息管理技術在網絡安全中的應用領域

2.1 威脅檢測與預測

2.1.1 行為分析

該技術依賴于對網絡和系統實際行為的深度監測與分析。 通過使用先進的數據采集技術和分析工具，系統能夠對網絡上的活動進行實時追蹤，并建立用戶和設備的行為模型。 這種模型不僅考慮了常規行為，還可以檢測到與之不符的異常活動，如大規模數據傳輸、異常登錄嘗試、非授權系統配置更改等。 該方法背后的關鍵是統計學和機器學習技術，它們能夠自動識別異常行為，提高了威脅檢測的精度。

2.1.2 威脅情報分析

該方法側重于獲取、分析和應用外部威脅情報，以提前發現并防范可能的網絡攻擊。 情報來源包括公共威脅情報平臺、黑客論壇、漏洞數據庫等［3］。 計算機信息管理技術通過自動化數據采集、自然語言處理、數據挖掘和機器學習技術，對大量情報數據進行分析。 它能夠識別與組織關鍵資產相關的威脅情報，為安全團隊提供有關攻擊者行為、攻擊方法和目標的關鍵信息，從而更好地制定有效的安全策略。

2.1.3 機器學習和深度學習

機器學習和深度學習技術在威脅檢測領域發揮著重要作用。 這些技術使用大規模的網絡流量和安全事件數據進行訓練，以構建模型，能夠識別新興的和未知的威脅。例如，深度學習模型，如卷積神經網絡（convolutional neural network， CNN）和循環神經網絡（recurrent neural network，RNN），能夠自動提取網絡流量中的特征，識別異常流量模式和惡意行為。 此外，增強學習算法可用于自動化威脅響應，以加強網絡安全。

2.1.4 情境感知

情境感知技術結合了多個數據源，包括用戶行為、訪問模式、系統配置和外部環境因素，以更全面地理解網絡情境。 它使用數據整合和分析，構建網絡生態系統的全景視圖。 例如，它可以檢測到用戶異常的登錄位置，識別系統配置變更是否與政策不一致，以及考慮到外部威脅情報的情況下，確定潛在的風險。 情境感知在改善威脅檢測精度和減少誤報方面發揮著關鍵作用。

2.2 訪問控制與身份驗證

在訪問控制與身份驗證領域，計算機信息管理技術扮演著關鍵角色，確保網絡資源的安全訪問［4］。 多因素身份驗證、訪問控制規則和單點登錄的應用情況如表1所示。

表1 用戶訪問權限表

多因素身份驗證、訪問控制規則以及單點登錄在訪問控制與身份驗證領域起著關鍵作用。

多因素身份驗證，如用戶A、用戶C 和用戶D 所啟用的方式，強調了訪問的安全性。 它要求用戶通過多個身份驗證因素來驗證其身份，這些因素可能包括密碼、生物識別特征或硬件令牌。 這種雙重或多重驗證機制意味著即使攻擊者獲得了一個身份驗證因素，他們仍然無法輕易訪問受保護的資源，從而提高了整體訪問的安全性。 同時，訪問控制規則提供了對資源訪問的精確控制。 在示例中，用戶A、用戶C 和用戶D 分別被分配到特定文件夾的訪問權限，這確保了只有合法的用戶才能夠訪問相關資源。 這種精細的權限管理不僅增強了資源的安全性，還保護了隱私［4］。 此外，單點登錄技術為用戶提供了便捷的登錄方式。 用戶只需一次身份驗證，即可訪問多個應用程序，避免了反復輸入憑證的繁瑣。 在示例中，用戶A、用戶B 和用戶D 啟用了單點登錄技術，這不僅降低了密碼管理的負擔，還提升了用戶的整體體驗。 這些安全措施的綜合應用使得訪問控制和身份驗證變得更為強大，有效地應對了潛在的安全風險，確保了網絡資源的安全性和可訪問性。

2.3 數據加密與保護

數據加密與保護在網絡安全中扮演著至關重要的角色，其核心目標是確保數據在傳輸和存儲過程中不會被未經授權的訪問所侵害。 其中包括端到端加密、加密存儲和數據遮蔽等關鍵方法，這些方法不僅保護數據的完整性和隱私性，還有助于應對各種潛在的安全風險。

端到端加密是一項重要的技術，它通過使用加密算法確保數據在發送和接收時得到保護。 這種方法的關鍵優勢在于，即使攻擊者截獲了數據傳輸的流量，也無法解密其內容。 端到端加密的數學原理可以用公式（1）表示：

式（1）中，C代表加密后的數據，E表示加密算法，K是密鑰，P是原始數據。 這個公式說明了加密過程，使得只有持有正確密鑰的用戶才能解密數據。

加密存儲是數據保護的另一關鍵方面，它確保數據存儲在數據庫、云存儲或物理設備中都進行了適當的加密。即使存儲介質丟失或被盜，加密存儲技術也能夠保持數據的機密性。 這種保護可以用公式（2）表示：

式（2）中，Estorage表示存儲加密算法，D是待存儲的數據，K是存儲密鑰，C是加密后的存儲數據。

數據遮蔽或數據脫敏技術用于減少敏感信息的暴露風險，特別適用于測試和開發環境。 這種方法通過替換或模糊敏感數據的部分內容，以降低其識別和濫用的潛在風險。 雖然沒有特定的公式，但這種方法在數據隱私保護中發揮了重要作用。

2.4 安全事件響應與管理

在安全事件響應與管理領域，計算機信息管理技術扮演著關鍵角色，幫助組織迅速而有效地應對安全事件。 以下將詳細闡述安全信息與事件管理系統（Security Information and Event Management System， SIEM）、自動化響應以及溯源和分析的技術應用，同時加入一些專業的方程和代碼示例。

2.4.1 SIEM

SIEM 系統基于多種技術，如日志收集、事件關聯和威脅情報分析，幫助組織實時監控和響應安全事件。 其核心功能可以用公式（3）表示：

式（3）中，SIEM 表示整個安全信息與事件管理系統，是各種數據源的日志，表示事件關聯分析，ThreatIntelligencei是威脅情報的集成。 SIEM 系統通過上述方程式將來自多個數據源的日志匯總、關聯和分析，以便快速識別潛在的威脅［5］。 例如，當多個系統同時顯示異常活動時，SIEM 可以觸發警報并提供詳細的事件記錄，以供進一步調查和響應。

2.4.2 自動化響應

自動化響應技術使用編程和腳本來自動執行常見的安全事件響應任務。 一種示例方程可以表示為式（4）：

式（4）中，AutomatedResponse表示自動化響應系統，是安全事件響應任務，是相應的自動化腳本。

通過自動化響應，網絡安全領域取得了巨大的進步，因為它使安全事件可以在毫秒級別內得到即時處理，這對于減少攻擊者的機會和限制潛在威脅的擴散具有重要意義。

一方面封鎖受感染的系統。 在自動化響應過程中，一項關鍵任務是立即封鎖受感染的系統，以防止攻擊者繼續濫用它們的訪問權限。 這可以通過公式（5）表示：

式（5） 中，Block＿System表示封鎖系統的操作，Threat＿Detectioni是威脅檢測事件，Block＿Commandi是執行封鎖操作的自動化腳本。 自動化腳本可以基于威脅檢測事件的特征來判斷是否需要封鎖系統，并執行相應的命令，例如禁用賬戶或斷開網絡連接。 這確保了對潛在威脅的快速響應。

另一方面，重置受影響賬戶的密碼。 在檢測到賬戶被攻擊或受到未經授權的訪問時，自動化響應可以使用公式（6）表示密碼重置操作：

式（6） 中，Reset＿Password表示密碼重置的操作，Account＿Compromisedj是 賬 戶 受 到 攻 擊 事 件，Reset＿Commandj是執行密碼重置的自動化腳本。

自動化腳本可以根據賬戶受到攻擊的通知自動觸發密碼重置，以確保賬戶的安全性。 這種自動化過程消除了需要手動干預的延遲，保護了賬戶的完整性。

此外，通知安全團隊。 在自動化響應中，通知安全團隊以便進一步的調查和響應也是至關重要的。 這可以使用公式（7）表示：

式（7）中，Notify＿Security＿Team表示通知安全團隊的操作，Threat＿Detectedk是威脅檢測事件，Notificationk是發送通知的自動化腳本。 自動化腳本可以生成包含有關威脅的詳細信息的通知，然后將其發送給安全團隊的成員。這使安全團隊能夠及時了解發生的事件，并采取進一步的行動［6］。 總之，自動化響應通過使用方程和自動化腳本，能夠實現對安全事件的自動執行。

2.4.3 溯源和分析

在安全事件發生后，溯源和分析技術幫助組織追蹤攻擊者的路徑并分析根本原因。 這種過程可以用公式（8）表示：

式（8）中，TracebackAttack表示攻擊的追蹤，NetworkTracej表示網絡活動的追蹤，MalwareAnalysisj表示對惡意軟件的分析。 通過分析攻擊者的活動和使用的工具，組織可以確定攻擊的弱點，并制定改進的安全策略。 這有助于預防未來的攻擊。

綜上所述，計算機信息管理技術通過SIEM 系統、自動化響應和溯源分析等方法，使組織能夠快速響應安全事件、提高安全性，以及改進安全策略以減少潛在威脅。 這些技術在網絡安全管理中具有重要作用，幫助組織維護網絡的完整性和保護敏感數據。

3 結語

計算機信息管理技術在網絡安全中扮演著不可或缺的角色，為組織提供了強大的工具來應對不斷演變的網絡威脅。 通過全面的知識和專業的方法，可以更好地保護信息資產，確保網絡的可用性、完整性和保密性。 隨著技術的不斷發展，計算機信息管理技術將繼續在網絡安全領域發揮關鍵作用，為網絡安全提供更高的安全性和可靠性。