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本書以網(wǎng)絡(luò)安全程序設(shè)計基礎(chǔ)和主要技術(shù)為核心內(nèi)容。重點介紹密碼學(xué)編程，基于OpenSSL開發(fā)包的網(wǎng)絡(luò)安全編程，網(wǎng)絡(luò)掃描器設(shè)計，防火墻設(shè)與實現(xiàn)，入侵檢測設(shè)計與實現(xiàn)以應(yīng)用系統(tǒng)安全編程。

本書從網(wǎng)絡(luò)空間安全的必要性以及對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求出發(fā)，闡述網(wǎng)絡(luò)安全程序設(shè)計的編程基礎(chǔ)與核心技術(shù)，對每個技術(shù)的講述包括基本概念、基本原理以及編程實例，將基礎(chǔ)知識與編程實踐結(jié)合，這對啟發(fā)學(xué)生的思考以及提升動手能力是十分重要的。從而，更能深入理解每種安全機制的實質(zhì)，也有助于學(xué)生理論聯(lián)系實際地根據(jù)實際應(yīng)用掌握網(wǎng)絡(luò)安全編程技術(shù)。

前言
隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的日益廣泛，圍繞網(wǎng)絡(luò)信息的獲取、使用、傳輸引發(fā)的安全問題越來越顯得重要，網(wǎng)絡(luò)空間安全也上升為國家戰(zhàn)略，實踐能力是網(wǎng)絡(luò)空間安全創(chuàng)新人才培養(yǎng)的核心之一。本書是為高等學(xué)校的本科生、研究生提供的網(wǎng)絡(luò)安全程序設(shè)計教材。網(wǎng)絡(luò)空間安全涉及數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程等多個學(xué)科，已形成了一個相對獨立的教學(xué)和研究領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)安全程序設(shè)計對學(xué)生的要求相對比較高，需要高級語言編程、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、密碼學(xué)與信息安全等基礎(chǔ)知識以及一些工具軟件的應(yīng)用。本書從網(wǎng)絡(luò)空間安全的必要性以及對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求出發(fā)，闡述網(wǎng)絡(luò)安全程序設(shè)計的編程基礎(chǔ)與核心技術(shù)，對每個技術(shù)的講述包括基本概念、基本原理及編程實例，將基礎(chǔ)知識與編程實踐結(jié)合，這對啟發(fā)學(xué)生的思考以及提升動手能力是十分重要的。從而學(xué)生更能深入理解每種安全機制的實質(zhì)，也有助于學(xué)生理論聯(lián)系實際地根據(jù)實際應(yīng)用掌握網(wǎng)絡(luò)安全編程技術(shù)。全書共8章。第1章概要介紹網(wǎng)絡(luò)空間安全的必要性、網(wǎng)絡(luò)空間安全對人才培養(yǎng)的新要求以及網(wǎng)絡(luò)安全程序設(shè)計相關(guān)知識； 第2章介紹網(wǎng)絡(luò)安全編程基礎(chǔ)，包括Socket編程以及VC 網(wǎng)絡(luò)安全編程； 第3章闡述密碼學(xué)基礎(chǔ)知識，基于經(jīng)典密碼算法的安全編程實例； 在此基礎(chǔ)上，第4章講述基于網(wǎng)絡(luò)安全開發(fā)包OpenSSL的編程實踐； 第5章介紹網(wǎng)絡(luò)掃描器的設(shè)計，包括ICMP掃描、TCP掃描、木馬掃描等基本原理與編程實現(xiàn)； 第6章介紹了防火墻技術(shù)以及基于包過濾技術(shù)的防火墻實現(xiàn)； 第7章介紹入侵檢測系統(tǒng)原理、技術(shù)與實現(xiàn)； 第8章介紹兩種實際應(yīng)用系統(tǒng)編程，包括基于OpenSSL的安全Web服務(wù)器設(shè)計實現(xiàn)及安全電子郵件編程。本書的建議學(xué)時為48學(xué)時，其中課堂講解部分為24學(xué)時，上機實驗24學(xué)時。根據(jù)各專業(yè)的不同教學(xué)需求，以上學(xué)時安排和內(nèi)容可根據(jù)實際需要進行調(diào)整。本書由李紅嬌擔任主編與統(tǒng)稿工作，李晉國、李婧擔任副主編。李紅嬌負責(zé)編寫第1~4章。第5章和第6章內(nèi)容由李婧負責(zé)編寫，第7章和第8章內(nèi)容由李晉國負責(zé)編寫。許智、陳晶晶、郭政偉參與了本書的編輯及程序代碼調(diào)試工作。本書由上海電力學(xué)院顧春華教授主審。本教材編寫得到了上海市信息安全管理重點實驗室開放課題（編號AGK2015005）以及上海市科委地方能力建設(shè)項目（No.15110500700）資助。在編寫過程中，也參考了一批技術(shù)文獻、著作、教材及網(wǎng)絡(luò)資源，為本書的編寫奠定了寶貴的基礎(chǔ)，在此一并表示衷心的感謝。由于編者水平有限，書中難免有疏漏和不足之處，懇請專家和讀者批評指正。編者2016年12月于上海

目錄

第1章緒論

1.1網(wǎng)絡(luò)空間安全的必要性

1.1.1技術(shù)層面

1.1.2網(wǎng)絡(luò)安全與國家戰(zhàn)略

1.2網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)科研究的主要內(nèi)容

1.3網(wǎng)絡(luò)空間安全對人才培養(yǎng)的新要求

1.3.1我國網(wǎng)絡(luò)空間安全面臨的形勢

1.3.2網(wǎng)絡(luò)空間安全一級學(xué)科

1.3.3網(wǎng)絡(luò)空間安全創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系

1.4網(wǎng)絡(luò)安全程序設(shè)計基礎(chǔ)知識

1.4.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

1.4.2操作系統(tǒng)

1.4.3網(wǎng)絡(luò)安全組成

1.4.4網(wǎng)絡(luò)安全開發(fā)包

1.5本書內(nèi)容安排

小結(jié)

思考題

第2章網(wǎng)絡(luò)安全編程基礎(chǔ)

2.1套接字編程

2.1.1套接字概念

2.1.2連接過程

2.1.3基本套接字

2.1.4典型過程圖

2.2WinSock編程相關(guān)函數(shù)

2.2.1Win32 API 相關(guān)套接字常用函數(shù)

2.2.2基于消息套接字編程相關(guān)函數(shù)

2.2.3MFC常用函數(shù)

2.2.4TCP套接字相關(guān)函數(shù)

2.2.5UDP套接字相關(guān)函數(shù)

2.2.6編寫套接字通信

2.3Visual C 網(wǎng)絡(luò)安全編程

2.3.1獲取系統(tǒng)實時信息

2.3.2進程處理

2.3.3線程處理

2.3.4定時器處理

2.3.5注冊表處理

2.3.6獲取網(wǎng)絡(luò)接口信息

小結(jié)

思考題

第3章密碼學(xué)編程

3.1密碼學(xué)基本概念

3.1.1對稱密碼

3.1.2公鑰密碼

3.1.3哈希函數(shù)

3.1.4數(shù)字簽名

3.1.5隨機數(shù)與偽隨機數(shù)

3.2基于SHA1算法的文件完整性校驗

3.2.1SHA1算法

3.2.2基于SHA1的文件完整性檢驗

3.3基于RSA算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)加解密

3.3.1RSA算法原理

3.3.2基于RSA算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)加解密

小結(jié)

思考題

第4章基于OpenSSL的網(wǎng)絡(luò)安全編程

4.1OpenSSL 概述

4.1.1背景技術(shù)

4.1.2OpenSSL的特點

4.1.3OpenSSL的功能

4.1.4OpenSSL支持的算法

4.1.5OpenSSL應(yīng)用程序

4.1.6OpenSSL的Engine機制

4.1.7OpenSSL安裝方法

4.2OpenSSL EVP編程

4.2.1概述

4.2.2源碼結(jié)構(gòu)

4.2.3對稱算法以及base64編碼編程

4.2.4公鑰算法編程

4.2.5哈希摘要算法

4.2.6消息鑒別碼HMAC

4.2.7簽名和驗證算法

小結(jié)

思考題

第5章網(wǎng)絡(luò)掃描器設(shè)計

5.1基本知識

5.1.1端口

5.1.2端口掃描

5.2ICMP掃描

5.2.1ICMP協(xié)議

5.2.2ICMP掃描過程

5.3TCP掃描

5.3.1TCP協(xié)議

5.3.2TCP掃描過程

5.3.3TCP掃描分類

5.4UDP掃描

5.5木馬掃描

5.6漏洞掃描

5.6.1漏洞掃描技術(shù)

5.6.2漏洞掃描分類及技術(shù)

5.7實例編程端口掃描實現(xiàn)

5.7.1ICMP掃描實現(xiàn)

5.7.2TCP掃描實現(xiàn)

5.7.3UDP掃描實現(xiàn)

5.7.4木馬掃描實現(xiàn)

5.7.5隱秘掃描實現(xiàn)

小結(jié)

思考題

第6章防火墻設(shè)計與實現(xiàn)

6.1防火墻技術(shù)

6.1.1防火墻概念

6.1.2防火墻的技術(shù)原理

6.1.3防火墻的應(yīng)用

6.1.4防火墻的局限性

6.2實例編程實現(xiàn)包過濾防火墻

6.2.1基于協(xié)議的數(shù)據(jù)包過濾實現(xiàn)

6.2.2基于源IP地址的數(shù)據(jù)包過濾實現(xiàn)

6.2.3基于TCP通信目的端口過濾實現(xiàn)

6.2.4包過濾防火墻的編程實現(xiàn)

小結(jié)

思考題

第7章入侵檢測模型設(shè)計與實現(xiàn)

7.1入侵檢測技術(shù)

7.1.1入侵檢測的基本原理

7.1.2入侵檢測的主要分析模型和方法

7.1.3入侵檢測系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

7.1.4入侵檢測系統(tǒng)的發(fā)展

7.2實例編程基于KDD數(shù)據(jù)集及KMeans建立入侵檢測模型

7.2.1KDD CUP 99數(shù)據(jù)集

7.2.2KMeans算法原理

7.2.3KMeans算法代碼實現(xiàn)

小結(jié)

思考題

第8章應(yīng)用系統(tǒng)安全編程

8.1基于OpenSSL的安全Web服務(wù)器程序

8.1.1基礎(chǔ)知識

8.1.2基于OpenSSL的安全Web編程實現(xiàn)

8.2安全電子郵件編程

8.2.1基礎(chǔ)知識

8.2.2編程訓(xùn)練實現(xiàn)安全電子郵件傳輸

小結(jié)

思考題

參考文獻