本书是针对本科生的信息安全教学而编写的实验教程。全书共分4部分，基本覆盖了当前信息安全的主要分支和领域。第1部分介绍计算机密码学与应用编码实验，包括古典密码算法、对称密码算法、非对称密码算法、消息摘要算法、数字签名算法、PKI、数据压缩算法、数字水印算法； 第2部分介绍网络基础安全实验，包括VLAN实验、路由安全实验与VPN实验； 第3部分介绍系统安全与应用安全实验，包括操作系统安全实验、数据库安全实验、Web安全实验、电子邮件安全实验； 第4部分介绍网络攻防实验，包括网络扫描实验、网络监听实验、防火墙实验、入侵检测实验。

本书适合作为信息安全、计算机科学与技术、网络工程、通信、电子信息等相关专业的本科生和研究生的信息安全相关课程配套教材，还为自学信息安全的读者提供非常理想的指导，对于相关技术人员同样是一本不可多得的参考书。

随着全球信息化进程的不断深入，信息技术的应用越来越广泛地渗透到社会发展的各个领域。在极大推动生产力发展的同时，人们对信息网络的依赖程度也日益提高，而信息系统的安全一旦受到破坏，不仅会导致严重的社会混乱，也会带来巨大的经济损失。因此，确保信息的安全已经成为世人关注的社会问题，信息安全已成为信息科学的热点课题，信息安全专业也受到了社会各界的普遍关注。

信息安全是由应用数学、计算机科学与技术和通信工程等学科交叉而成的一门综合性学科，其理论与实践结合得相当紧密。教学实验是学生实践活动中的一个重要的环节，学生通过参与实验，可以更好地巩固信息安全理论知识，增强感性认识，提高解决信息安全问题的能力。

本书是针对本科生的信息安全教学而编写的实验教程。由于课时与实验条件的限制，开设全面的信息安全实验课程在目前对大多数高校来说仍然有较大的困难，本书在实验素材的选取上充分考虑了这一问题。全书分为4个部分，基本覆盖了当前信息安全的主要分支和领域。第1部分的计算机密码学与应用编码实验、第3部分的系统安全与应用安全实验以及第4部分的网络攻防实验，都只需要在普通的计算机上安装相应的开发环境和免费软件并有局域网的环境即可。第2部分的网络基础安全实验，在没有交换机或路由器等网络高端设备的情况下，也可以利用网络模拟软件来进行。

本书已经在中山大学本科生和研究生的信息安全实验教学中得到成功运用。本书配套的密码编码实验软件包由翁卡尔编写，读者可以从清华大学出版社网站（http://tup.com.cn）上免费下载。在编写本书的过程中，刘子威、何俊兵、崔焱、李琴、杨兴凤参与了本书中相关实验的编写工作。

信息安全是一门非常年轻的课程，它的内容在不断发展之中，它的架构也还在摸索之中，其实验课程更是刚刚开始。由于本人能力和水平所限，虽然已竭尽全力，但由于时间较仓促，书中仍然难免有错误和疏漏的地方，本人衷心期望有关专家和同仁，特别是使用本书的教师、学生能毫不保留地提出所发现的问题和改进建议，与我们一起讨论。电子邮件： isswchj@mail.sysu.edu.cn。

编者

2007年5月于中山大学

第1部分计算机密码学与应用编码学实验

第1章古典加密算法实验

1.1古典密码学概述

1.2代换密码

1.2.1单表代换密码

1.2.2多表代换密码

1.2.3多字母代换密码

1.3置换密码

1.4实验目的

1.5实验设备与实验环境

1.6实验内容与步骤

1.6.1古典加密算法操作步骤

1.6.2古典加密算法源代码说明

1.7分析与思考

1.8实验习题

第2章对称加密算法实验

2.1对称密码基本模型

2.2分组密码

2.3AES介绍

2.3.1Rijndael加密算法

2.3.2Rijndael轮密钥产生过程

2.3.3Rijndael解密算法

2.4流密码

2.5实验目的

2.6实验设备与实验环境

2.7实验内容与步骤

2.7.1Rijndael加密算法操作步骤

2.7.2Rijndael加密算法源代码说明

2.8分析与思考

2.9实验习题

第3章非对称加密算法实验

3.1非对称密码基本模型

3.2RSA算法

3.3ElGamal加密算法

3.4实验目的

3.5实验设备与实验环境

3.6实验内容与步骤

3.6.1RSA加密算法操作步骤

3.6.2RSA加密算法源代码说明

3.7分析与思考

3.8实验习题

第4章消息摘要算法实验

4.1消息摘要算法概述

4.2消息摘要算法的性质

4.3消息摘要算法的安全性

4.4SHA消息摘要算法

4.5实验目的

4.6实验设备与实验环境

4.7实验内容与步骤

4.7.1消息摘要算法操作步骤

4.7.2消息摘要算法源代码说明

4.8分析与思考

4.9实验习题

第5章数字签名算法实验

5.1数字签名概述

5.2数字签名的特征和目的

5.3数字签名体制

5.4数字签名标准

5.4.1参数选择过程

5.4.2数字签名过程

5.4.3数字签名验证过程

5.5实验目的

5.6实验设备与实验环境

5.7实验内容与步骤

5.7.1数字签名标准算法操作步骤

5.7.2数字签名标准算法源代码说明

5.8分析与思考

5.9实验习题

第6章PKI实验

6.1PKI概述

6.2PKI组成

6.2.1数字证书

6.2.2PKI安全策略

6.2.3认证机构

6.2.4注册机构

6.2.5服务器

6.2.6PKI应用接口系统

6.3PKI运作流程

6.3.1初始化阶段

6.3.2使用阶段

6.3.3撤销阶段

6.4密钥/证书生命周期管理

6.4.1公钥/私钥对的产生

6.4.2密钥备份/恢复

6.4.3密钥/证书的更新

6.4.4密钥/证书归档

6.5PKI相关标准与典型应用

6.6实验目的

6.7实验设备与实验环境

6.8实验内容与步骤

6.8.1安装OpenCA 0.9.2

6.8.2配置OpenCA 0.9.2

6.8.3OpenCA测试

6.9分析与思考

6.10实验习题

第7章数据压缩实验

7.1数据压缩概述

7.2数据压缩算法分类

7.3Huffman编码

7.4LZW编码

7.5实验目的

7.6实验设备与实验环境

7.7实验内容与步骤

7.7.1LZW压缩算法操作步骤

7.7.2LZW压缩算法源代码说明

7.8分析与思考

7.9实验习题

第8章数字水印实验

8.1数字水印概述

8.1.1数字水印的特性

8.1.2数字水印的安全

8.1.3数字水印的评估

8.1.4数字水印的应用

8.2数字水印通用模型

8.3数字水印嵌入技术与分类

8.3.1数字水印嵌入技术

8.3.2数字水印的分类

8.4常用的数字水印软件

8.5实验目的

8.6实验设备与实验环境

8.7实验内容与步骤

8.7.1使用Photoshop的Digimarc滤镜的数字水印功能

8.7.2数字水印演示程序操作

8.7.3数字水印演示程序源代码说明

8.8分析与思考

8.9实验习题

第2部分路由交换安全与VPN

第9章路由安全实验

9.1路由器概述

9.2路由协议

9.3路由表的建立与刷新

9.3.1静态路由

9.3.2动态路由

9.4路由安全概述

9.5实验目的

9.6实验设备与实验环境

9.7实验内容与步骤

9.7.1路由器配置

9.7.2路由器安全配置

9.8分析与思考

9.9实验习题

第10章VLAN实验

10.1VLAN概述

10.2VLAN技术的优越性

10.3VLAN的划分

10.4VLAN中继

10.5实验目的

10.6实验设备与实验环境

10.7实验内容与步骤

10.7.1单一交换机VLAN的配置

10.7.2跨交换机VLAN的配置

10.7.3VLAN间路由配置

10.7.4VLAN综合实验

10.8分析与思考

10.9实验习题

第11章VPN实验

11.1VPN概述

11.2隧道技术

11.2.1数据在隧道中的传输

11.2.2形成隧道的要素

11.2.3隧道协议

11.3IPSec

11.3.1IPSec安全体系结构

11.3.2IPSec运行模式

11.3.3AH协议

11.3.4ESP协议

11.3.5IKE协议

11.3.6安全关联

11.4VPN实现

11.5实验目的

11.6实验设备与实验环境

11.7实验内容与步骤

11.7.1配置并启用VPN服务器

11.7.2配置VPN客户端

11.7.3连接VPN服务器

11.8分析与思考

11.9实验习题

第3部分系统安全与应用安全实验

第12章操作系统安全实验

12.1操作系统安全概述

12.2操作系统安全机制

12.2.1身份认证机制

12.2.2访问控制机制

12.2.3最小特权管理机制

12.2.4可信通路机制

12.2.5隐蔽通道的分析与处理

12.2.6安全审计机制

12.3Windows操作系统安全

12.3.1活动服务

12.3.2认证服务

12.3.3加密文件系统

12.3.4安全模板

12.3.5安全帐户管理器

12.3.6支持IPSec协议

12.3.7可扩展的安全体系结构

12.3.8安全审核

12.4Linux操作系统安全

12.4.1身份验证机制

12.4.2安全审计

12.4.3强制访问控制

12.4.4Linux安全模块

12.4.5加密文件系统

12.5实验目的

12.6实验设备与实验环境

12.7实验内容与步骤

12.7.1帐户和密码安全设置

12.7.2和文件安全设置

12.7.3开启审核策略和查看事件日志

12.7.4利用编辑组策略增加IE安全性

12.7.5启用安全模板

12.7.6利用MBSA检查和配置系统安全

12.7.7及时对系统升级和打“补丁”

12.7.8禁用远程协助及屏蔽闲置的端口

12.7.9禁止远程桌面

12.7.10关闭Messenger服务

12.7.11关闭默认共享

12.7.12禁止建立空连接

12.7.13屏蔽不常用的服务组件

12.8分析与思考

12.9实验习题

第13章数据库系统安全实验

13.1数据库系统安全概述

13.2数据库系统安全机制

13.2.1用户标识与鉴别

13.2.2用户存取权限控制

13.2.3数据库加密

13.2.4推理控制与隐私保护

13.2.5安全审计

13.2.6事务管理和故障恢复

13.3数据库加密

13.3.1数据库加密的实现机制

13.3.2数据库加密的粒度

13.3.3数据库密钥管理

13.3.4数据库加密的局限性

13.4数据库安全标准

13.5实验目的

13.6实验设备与实验环境

13.7实验内容与步骤

13.7.1Linux下MySQL数据库的安装

13.7.2Linux下MySQL数据库的安全设置

13.8分析与思考

13.9实验习题

第14章Web服务安全实验

14.1Web服务概述

14.2Web服务安全概述

14.3SSL协议

14.3.1SSL概述

14.3.2SSL体系结构

14.3.3SSL握手过程

14.4实验目的

14.5实验设备与实验环境

14.6实验内容与步骤

14.6.1IIS服务器的安全配置

14.6.2IIS服务器中SSL配置

14.7分析与思考

14.8实验习题

第15章邮件服务安全实验

15.1电子邮件概述

15.1.1主要的电子邮件协议

15.1.2电子邮件的发送和接收过程

15.2电子邮件安全问题

15.3PGP标准

15.3.1PGP操作描述

15.3.2PGP的密钥管理

15.3.3PGP的信任体系

15.4S/MIME

15.5实验目的

15.6实验设备与实验环境

15.7实验内容与步骤

15.7.1Windows平台下MDaemon邮件服务器的安装与测试

15.7.2MDaemon邮件服务器安全设置

15.7.3PGP邮件签名与加密

15.8分析与思考

15.9实验习题

第4部分网络攻防实验

第16章网络扫描实验

16.1网络扫描概述

16.2网络扫描分类

16.2.1地址扫描

16.2.2端口扫描

16.2.3漏洞扫描

16.3常见的扫描工具

16.4反扫描技术

16.5实验目的

16.6实验设备与实验环境

16.7实验内容与步骤

16.7.1Windows平台下Nmap的安装

16.7.2Windows平台下Nmap的使用

16.7.3Windows平台下查看本地端口

16.7.4端口扫描的防范

16.8分析与思考

16.9实验习题

第17章网络监听实验

17.1网络监听概述

17.2网络监听的工作原理

17.3网络监听工具介绍

17.4网络监听检测与防范

17.5实验目的

17.6实验设备与实验环境

17.7实验内容与步骤

17.7.1了解Sniffer Pro常用功能

17.7.2使用Sniffer Pro捕获HTTP协议数据包中的帐号

密码信息

17.8分析与思考

17.9实验习题

第18章防火墙实验

18.1防火墙概述

18.1.1防火墙的基本准则

18.1.2防火墙的主要功能

18.1.3防火墙不能防范的攻击

18.2防火墙的实现技术

18.2.1数据包过滤

18.2.2应用层代理

18.3防火墙的体系结构

18.3.1双宿主主机防火墙体系结构

18.3.2屏蔽主机防火墙体系结构

18.3.3屏蔽子网防火墙体系结构

18.4IPtables防火墙

18.4.1IPtables中的规则表

18.4.2IPtables命令简介

18.5实验目的

18.6实验设备与实验环境

18.7实验内容与步骤

18.8分析与思考

18.9实验习题

第19章入侵检测实验

19.1入侵检测概述

19.1.1入侵检测的功能

19.1.2入侵检测的模型

19.1.3入侵检测的流程

19.2IDS的分类

19.2.1基于主机的入侵检测系统

19.2.2基于网络的入侵检测系统

19.3入侵检测的分析技术

19.3.1异常检测

19.3.2误用检测

19.4Snort介绍

19.4.1Snort概述

19.4.2Snort体系结构

19.4.3Snort规则

19.5实验目的

19.6实验设备与实验环境

19.7实验内容与步骤

19.7.1Windows平台下Snort的安装与配置

19.7.2Windows平台下Snort的使用

19.7.3编写Snort规则

19.8分析与思考

19.9实验习题

参考文献