基于三層架構(gòu)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)的設(shè)計

鄒佛新

摘要：該文為保證企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全性，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源的有效保護(hù)，應(yīng)用三層架構(gòu)，完成對企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)的設(shè)計。首先，設(shè)計和搭建系統(tǒng)架構(gòu)和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境。其次，完成對探測器模塊設(shè)計、管理器模塊、控制臺模塊三大核心模塊的設(shè)計。最后，對系統(tǒng)進(jìn)行測試。結(jié)果表明，在三層架構(gòu)的應(yīng)用背景下，該文所設(shè)計的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)可以統(tǒng)一化、智能化監(jiān)控和管理所有安全設(shè)備，保證安全設(shè)備運(yùn)行性能，為用戶打造良好、安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：三層架構(gòu)；企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)；設(shè)計

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）31-0104-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)時代的到來給人們的日常生活和工作提供了極大的便利，但是也引發(fā)了一系列的網(wǎng)絡(luò)安全問題。在此背景下，出現(xiàn)了大量的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源的有效保護(hù)，單個網(wǎng)絡(luò)中通常需要安裝和部署多個安全產(chǎn)品，這些安全設(shè)備安裝和應(yīng)用存在一定的分散性[1]，出現(xiàn)了各自為政的現(xiàn)象，不利于后期各種入侵行為的發(fā)現(xiàn)和處理，而企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用可以有效地解決以上問題。該系統(tǒng)主要應(yīng)用三層架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)對分布式系統(tǒng)設(shè)備的集中化、智能化管理，確保各個網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備之間保持相互協(xié)作關(guān)系，提高企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性[2]。所以，如何設(shè)計基于三層架構(gòu)的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)是技術(shù)人員必須思考和解決的問題。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計示意圖如圖1所示，從圖1可以看出，該系統(tǒng)架構(gòu)主要由以下幾部分組成：1） 探測器。探測器主要包含網(wǎng)絡(luò)探測器、設(shè)備探測器、其他廠商等部分組成。2） 管理中心。管理中心除了可以直接用于重要數(shù)據(jù)存儲外[3]，還用于對數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化處理和安全化管理。3） 控制臺。通過運(yùn)用控制臺，可以實(shí)現(xiàn)對多個用戶安全狀況分析、報警與統(tǒng)計等處理。該系統(tǒng)結(jié)合報警及配置情況，可以自動化響應(yīng)事件，保證短消息和郵件發(fā)送的及時性以及與防火墻聯(lián)動的有效性。

1.2 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境搭建

1.2.1 硬件環(huán)境

在搭建系統(tǒng)硬件環(huán)境時，要重點(diǎn)做好對應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、客戶端及其相關(guān)性能指標(biāo)的設(shè)置，為后期系統(tǒng)功能運(yùn)行提供良好的硬件環(huán)境。

1.2.2 軟件環(huán)境

在搭建系統(tǒng)軟件環(huán)境時，要重點(diǎn)做好對中間件、數(shù)據(jù)庫、開發(fā)工具、編程語言、系統(tǒng)架構(gòu)、操作系統(tǒng)等工具的配置，為后期系統(tǒng)功能設(shè)計提供良好的軟件環(huán)境。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計和實(shí)現(xiàn)

為了充分發(fā)揮和利用三層架構(gòu)設(shè)計思想的應(yīng)用優(yōu)勢，提高企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)用性，技術(shù)人員要重點(diǎn)做好對探測器模塊、管理器模塊、控制臺模塊的科學(xué)設(shè)計。這些功能在具體設(shè)計中，除了用到eclipse開發(fā)工具外，還用到JAVA編程語言以及JSP技術(shù)、Spring技術(shù)和Hibernate技術(shù)三種Web展示技術(shù)。

2.1 探測器模塊設(shè)計

探測器模塊在整個系統(tǒng)中主要承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)入侵檢測角色，應(yīng)用該模塊可以智能化監(jiān)控某一具體網(wǎng)段。通過將探測器安裝和固定到所需要的監(jiān)控網(wǎng)段上，可以及時發(fā)現(xiàn)和處理由病毒所形成的報警信息。應(yīng)用探測器可以直接獲取相關(guān)網(wǎng)段上的數(shù)據(jù)包[4]，并進(jìn)行協(xié)議分析。同時，結(jié)合協(xié)議分析結(jié)果，按照制定好的規(guī)則對其進(jìn)行全面化檢查，從而形成相應(yīng)的報警信息。探測器模塊結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。任意一種探測器均難以及時、有效地分析和處理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相關(guān)安全問題。例如：應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)探測器難以及時發(fā)現(xiàn)和處理主機(jī)內(nèi)部非法訪問行為，只有應(yīng)用掃描探測器才能智能化、主動化探測各種漏洞問題。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，主要使用多種操作系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)等，可以全面化、細(xì)致化觀察和掌控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是否安全可靠，便于相關(guān)人員真實(shí)有效地了解和把握當(dāng)前系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀[5]。因此，為保證企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全性，要綜合應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)探測器、設(shè)備探測器等多種探測器，完成對探測器模塊的科學(xué)化設(shè)計。在設(shè)計該模塊時，要借助多種探測器，為特定的抽象操作提供一定的支持，便于相關(guān)人員統(tǒng)一化、智能化管理分級網(wǎng)絡(luò)安全綜合預(yù)警系統(tǒng)。此外，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)入侵類型應(yīng)用Snort軟件的開放源代碼，智能化檢測該系統(tǒng)，這是由于Snort軟件程序架構(gòu)具有輕巧、靈活等特點(diǎn)，可以直接運(yùn)行于不同平臺中[6]。

2.2 管理器模塊

管理器作為一種交互界面，可以與探測器直接交互操作。應(yīng)用管理器可以將所發(fā)送的探測器命令直接傳輸和發(fā)布到相應(yīng)的探測器中，各個探測器數(shù)據(jù)均被統(tǒng)一化發(fā)送和傳輸?shù)洁徑墓芾碇行奈恢?。各個控制臺所獲得數(shù)據(jù)主要來源于用戶成功登錄的管理中心處，應(yīng)用管理中心可以間接傳輸探測器命令和策略[7]。管理中心主要用于對多種數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化處理、存儲和分發(fā)。

結(jié)合網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度，可以采用級聯(lián)處理方式，對管理中心進(jìn)行統(tǒng)一化處理，以保證多級預(yù)警功能實(shí)現(xiàn)效果。下級管理中心所報告的信息具有一定的精簡性、真實(shí)性和可靠性，管理器模塊結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

2.2.1 數(shù)據(jù)包捕獲子模塊

數(shù)據(jù)包捕獲子模塊主要是指應(yīng)用該系統(tǒng)物理網(wǎng)絡(luò)鏈路層，實(shí)現(xiàn)對所需網(wǎng)段原始數(shù)據(jù)的直接收集和整理。該模塊在保證整個系統(tǒng)可移植性和高效性方面發(fā)揮出重要作用，即運(yùn)用該模塊，可以實(shí)現(xiàn)對不同系統(tǒng)鏈路系統(tǒng)差異性問題的有效屏蔽。運(yùn)用混雜模式完成對探測器網(wǎng)卡的有效設(shè)置，可以全部抓取和整理整個網(wǎng)段上各項(xiàng)數(shù)據(jù)包。

2.2.2 入侵匹配子模塊

入侵匹配模塊主要指匹配處理所分類好的協(xié)議數(shù)據(jù)和攻擊特征庫信息，如果匹配成功，說明存在入侵行為，需要將相關(guān)信息安全、可靠地傳輸?shù)较嚓P(guān)模塊中，確保相關(guān)模塊與控制臺之間建立密切的連接關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對這些信息的有效控制。如果匹配失敗，需要對其進(jìn)行重新匹配，直到匹配成功為止。

2.2.3 異常處理子模塊

異常處理子模塊主要用于對部分統(tǒng)計功能的有效執(zhí)行。僅運(yùn)用部分規(guī)則，無法有效地判定部分入侵行為。例如：通過運(yùn)用特定類型包的數(shù)量，判定分布式拒絕服務(wù)攻擊行為，當(dāng)類型包數(shù)量超過所設(shè)置的入侵閾值時，可以將其視為“入侵行為”，并啟動相應(yīng)的反應(yīng)機(jī)制。

2.2.4 信息預(yù)處理子模塊

信息預(yù)處理子模塊主要指統(tǒng)一化處理探測器所獲取到的報警信息格式，便于用戶在融合處理探測器所形成的報警信息時，可以提供統(tǒng)一化的信息傳輸格式，從而實(shí)現(xiàn)對不同探測器所產(chǎn)生信息的統(tǒng)一化管理，這為后期報警信息過濾提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

2.3 控制臺模塊

控制臺模塊主要用于對用戶信息、探測器配置信息等信息管理功能和響應(yīng)功能的設(shè)計合和實(shí)現(xiàn)。對于探測器而言，其配置管理功能主要用于對探測器啟動、關(guān)閉操作；響應(yīng)功能主要指當(dāng)系統(tǒng)被網(wǎng)絡(luò)病毒、網(wǎng)絡(luò)黑客、網(wǎng)絡(luò)不法分子惡意攻擊和入侵后，需要第一時間做出報警、切斷網(wǎng)絡(luò)連接等響應(yīng)。用戶直接操作和交互控制臺時，可以結(jié)合自身需求，實(shí)時發(fā)布和處理各種命令[8]。例如：應(yīng)用安全化策略，可以實(shí)現(xiàn)對相關(guān)資產(chǎn)的安全化啟動和升級，并完成對相關(guān)屬性的有效設(shè)置。此外，運(yùn)用B/S模式，可以保證控制管理界面設(shè)計效果。B/S模式具有以下應(yīng)用優(yōu)勢：1） 可以保證多用戶監(jiān)控和管理的容易度，降低管控成本。2） 有利于更好地分離開發(fā)環(huán)境與應(yīng)用環(huán)境，為后期系統(tǒng)管理和升級提供一定的便捷性?？刂婆_模塊結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

控制臺作為一種信息操作界面，不能直接用于報警信息的處理和分析?？刂婆_運(yùn)用多種形式可以向合法訪問用戶生動、形象地呈現(xiàn)相關(guān)報警信息，用戶在正式應(yīng)用控制臺之前，需要運(yùn)用合法的身份完成對管理中心的登錄和訪問。

3 系統(tǒng)運(yùn)行性能測試

為了更好地考察該系統(tǒng)的負(fù)載能力，測試人員需要重視對該系統(tǒng)性能的測試。在測試系統(tǒng)運(yùn)行性能時，要求1000名員工用戶同時在線登錄和訪問該系統(tǒng)?？梢钥闯觯?dāng)同時在線登錄系統(tǒng)的員工用戶總數(shù)達(dá)到1000位時，系統(tǒng)仍然可以正常、穩(wěn)定地運(yùn)行，這表明該系統(tǒng)表現(xiàn)出較高的負(fù)載能力和運(yùn)行性能，完全可以滿足海量人員登錄和訪問系統(tǒng)需求。

4 結(jié)束語

綜上所述，在三層架構(gòu)的應(yīng)用背景下，本文所設(shè)計的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)具有操作簡單、安全可靠、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)，該系統(tǒng)設(shè)計研究工作主要包含以下幾點(diǎn)：1） 該系統(tǒng)開發(fā)主要運(yùn)用了基于探測器、管理中心、控制臺三層架構(gòu)設(shè)計思想，通過運(yùn)用多個探測器可以擴(kuò)大數(shù)據(jù)來源，實(shí)現(xiàn)對企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的信息化管理。該系統(tǒng)在實(shí)際設(shè)計中主要用到分級、樹狀層次結(jié)構(gòu)，完全滿足多分級、跨地域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境使用需求，有效保證了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和靈活性。2） 該系統(tǒng)設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、日志瀏覽、性能分析等信息的智能化管控，避免對單個安全設(shè)備過度依賴，從而實(shí)現(xiàn)各個設(shè)備的有效融合。3） 該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集功能，不僅可以實(shí)現(xiàn)對安全設(shè)備信息的主動化、實(shí)時化獲取，還能向安全中心匯報所采集的安全設(shè)備信息，由安全中心分時處理所采集到的信息，避免因海量采集信息同時傳輸而增加網(wǎng)絡(luò)崩潰、堵塞風(fēng)險，保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行性能。

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