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保护设备

AP 网络安全 · 知识点 4

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9:32

保护设备

这是周一早晨繁忙的医院。不到一分钟,病房、药房和档案室的屏幕全部发生变化。上面的每个文件都是…

英语旁白 · 英中内嵌字幕

4.1

设备漏洞与攻击

教学大纲

学习目标 4.1.A: 识别计算设备的类型。

  • 4.1.A.1 服务器计算机是向其他计算机提供一种或多种服务(如 DNS、DHCP、FTP)的设备。任何计算机都可以成为服务器,在企业环境中,服务器的处理能力通常比个人电脑更强,存储空间也更大。
  • 4.1.A.2 个人电脑是为单人工作或个人娱乐目的而设计的设备(例如文字处理、图形设计、网页浏览以及媒体制作或观看)。这包括台式机、笔记本电脑和超极本。
  • 4.1.A.3 手持计算机(也称为移动计算机或信息设备)比个人电脑更小,依靠电池供电。这包括平板电脑、智能手机以及智能手表等可穿戴技术。
  • 4.1.A.4 嵌入式计算机是机器的一部分。嵌入式设备拥有特定的指令集,用于与其嵌入的机器的专用组件进行接口通信。与其他计算机相比,嵌入式计算机往往速度较慢、价格较低,且存储空间极小。
  • 4.1.A.5 带有嵌入式计算机的日常设备通常被称为物联网 (IoT) 设备。嵌入式计算机被应用于交通运输(如汽车、火车和飞机)、运行关键基础设施的设备(如在变电站操作断路器及在水厂操作水泵)、医疗设备(如输液泵、MRI 扫描仪、起搏器和胰岛素泵),以及洗衣机、咖啡机和恒温器等日常设备中。

学习目标 4.1.B: 识别网络攻击中使用的恶意软件类型。

  • 4.1.B.1 恶意软件是能够损坏或破坏设备或网络,或允许对手访问设备及设备上数据的恶意程序。
  • 4.1.B.2 恶意软件常被用作工具,以协助对手实现其最终目标计划的一部分。恶意软件的种类繁多,例如:
    • 病毒是需要用户执行或打开文件才能激活的恶意软件。
    • 蠕虫可以在没有人类交互的情况下从一台计算机传播到另一台计算机。
    • 特洛伊木马是嵌入在看似无害的其他软件中的恶意软件。远程访问特洛伊木马 (RAT) 为对手提供了对目标系统的远程访问权限。
    • 勒索软件会加密设备上的文件,阻止用户访问这些文件。勒索软件通常会显示一个要求付款的屏幕,并承诺如果用户在限定时间内付款,将提供解密文件的密钥。
    • 间谍软件会跟踪用户在计算机上的操作并将信息发送回给对手。
    • 键盘记录器是一种记录用户按键并将其信息发送回给对手的硬件或软件。对手通常可以从键盘记录器数据中提取用户名和密码。
    • 逻辑炸弹仅在满足特定条件时才会触发其效果;这些条件可能包括时间日期、特定的操作系统类型或版本、计算机使用的字符集等。
    • 根包 (Rootkit) 是一种复杂的恶意软件,它会侵入目标计算机的操作系统,并能控制系统几乎各个方面,甚至使其自身对检测不可见。
  • 4.1.B.3 虽然大多数恶意软件是一个文件或一组文件,但无文件恶意软件是驻留在 RAM 中的恶意代码,它利用设备上已安装的正常程序来对其进行渗透。

学习目标 4.1.C: 解释对手如何利用常见的设备漏洞造成损失、损坏、中断或破坏。

  • 4.1.C.1 对手可以为已知漏洞(包括操作系统漏洞)开发利用程序。未打补丁的软件设备容易受到这些利用程序的攻击,这可能允许对手使系统崩溃、查看用户操作、启用或禁用设备上的各种服务或组件(例如开启摄像头或麦克风),甚至接管设备控制权以发出自己的命令,包括窃取或销毁设备上信息的命令。
  • 4.1.C.2 对手可以利用身份验证要求薄弱的问题,通过猜测用户密码或使用社会工程学手段诱使用户泄露密码。
  • 4.1.C.3 当基本输入输出系统 (BIOS) 或统一可扩展固件接口 (UEFI) 没有设置密码时,对手可以将计算机引导至一种特殊模式(例如“恢复模式”),从而获得更高级别的权限。如果没有 BIOS 或 UEFI 保护,对手可以从外部驱动器加载自己的操作系统到设备上,并使用专用工具更改或创建用户配置文件,包括修改用户密码。
  • 4.1.C.4 对手可以将恶意软件加载到外部驱动器上,如果自动播放功能已启用,则在插入外部驱动器时设备会自动运行该恶意软件。
  • 4.1.C.5 对手可以利用开放端口连接到设备。
  • 4.1.C.6 对手可以向设备发送恶意数据以干扰设备或试图控制设备。没有防火墙(或防火墙配置错误)的设备无法过滤掉这种恶意数据。
  • 4.1.C.7 对手经常尝试在设备上安装恶意软件以干扰或控制设备。缺乏反恶意软件设备的设备更容易受到此类攻击。

学习目标 4.1.D: 评估并记录设备漏洞带来的风险。

  • 4.1.D.1 设备漏洞的风险可能来自未经授权的访问或恶意软件,这些威胁可能导致对手冒充授权用户、远程控制设备、加密设备硬盘以勒索数据,或擦除设备内存,从而销毁数据或使设备无法运行。风险程度取决于设备的重要性或其提供的服务及存储的数据的重要性。
  • 4.1.D.2 高风险涉及可能泄露敏感数据或影响关键操作的情况。
    • 4.1.D.2 示例:
      • 某组织尚未为其邮件服务器安装最新更新,该更新包含针对已知严重漏洞的修补程序。
  • 4.1.D.3 中等风险可能源于身份验证要求薄弱,或源于不太可能被利用的漏洞。
    • 4.1.D.3 示例:
      • 某水厂有控制水泵的嵌入式系统。虽然可以通过用户名和密码远程访问水泵以便进行工厂远程管理,但这些设备未要求多因素身份验证 (MFA)。
  • 4.1.D.4 低风险通常与那些即使被利用也不会产生重大影响的漏洞有关。
    • 4.1.D.4 示例:
      • 某员工的笔记本电脑开启了 telnet 端口 23。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

A device is any computer - a server, a personal laptop, a smartphone, or an embedded computer 嵌入式计算机 built into a machine. Everyday devices with embedded computers are called Internet of Things (IoT) 物联网 devices, and they run everything from water pumps to washing machines.

The four classes of device, and why the class matters

Class What it is Security consequence
servers shared machines running services for many users the highest-value target; one compromise reaches everyone
personal computers desktops and laptops general purpose, so they run anything the user installs
handheld computers 手持计算机 (also called mobile computers or information appliances) smaller than a PC and running on battery power — smartphones, tablets, smart watches and other wearable technology easily lost or stolen, and often carried across untrusted networks
embedded computers a computer that is part of a machine — a car's engine controller, a thermostat, a medical pump has a specialised instruction set for interfacing with its components, and tends to be slower, cheaper and to have minimal storage, so security features are often left out and updates are rare

That last row is the reason embedded and IoT devices appear so often in attack scenarios: the constraints that make them cheap are the same constraints that make them hard to defend.

The main threat to a device is malware 恶意软件 - malicious software. Learn the types:

  • Virus 病毒 - attaches to a host file or program and runs when that host executes; opening an infected file is one possible trigger.
  • Worm 蠕虫 - spreads by itself, with no human action.
  • Trojan 木马 - hides inside software that looks safe; a remote access trojan (RAT) 远程访问木马 gives the adversary remote control.
  • Ransomware 勒索软件 - encrypts your files and demands payment for the key.
  • Spyware 间谍软件 - secretly tracks what you do.
  • Keylogger 键盘记录器 - records every keystroke to steal passwords.
  • Logic bomb 逻辑炸弹 - triggers only when a condition is met (a date, a version).
  • Rootkit - deeply hides in the operating system and can even make itself invisible.

Most malware is a file, but fileless malware 无文件恶意软件 is different: it lives only in RAM 内存 and abuses legitimate programs already on the device, leaving no file for a scanner to find.

Adversaries exploit unpatched software 未打补丁的软件, weak passwords, unprotected BIOS/UEFI startup settings, and open ports. We rate device risk by the value and criticality of the device - a hospital's unpatched email server is high risk, while an employee's laptop with one unused open port is low.

Common device vulnerabilities and the attacks that use them
Common device vulnerabilities and the attacks that use them
探索

根据其行为命名恶意软件

每类恶意软件都有一个定义特征:蠕虫自我传播,病毒需要用户运行它,勒索软件加密以获取金钱,而rootkit则隐藏在操作系统深处。

词汇 训练
English 中文 拼音
embedded computer/emˈbedɪd kəmˈpjuːtə/ 嵌入式计算机 qiàn rù shì jì suàn jī
Internet of Things (IoT)/ˈɪntənet ɒv θɪŋz/ 物联网 wù lián wǎng
handheld computers/ˈhændheld kəmˈpjuːtəz/ 手持计算机 shǒu chí jì suàn jī
malware/ˈmælweə/ 恶意软件 è yì ruǎn jiàn
Virus/ˈvaɪrəs/ 病毒 bìng dú
Worm/wɜːm/ 蠕虫 rú chóng
Trojan/ˈtrəʊdʒn/ 木马 mù mǎ
remote access trojan (RAT)/rɪˈməʊt ˈækses ˈtrəʊdʒn/ 远程访问木马 yuǎn chéng fǎng wèn mù mǎ
Ransomware/ˈrænsəmweə/ 勒索软件 lè suǒ ruǎn jiàn
Spyware/ˈspaɪweə/ 间谍软件 jiàn dié ruǎn jiàn
Keylogger/ˈkiːlɒɡə/ 键盘记录器 jiàn pán jì lù qì
Logic bomb/ˈlɒdʒɪk bɒm/ 逻辑炸弹 luó jí zhà dàn
fileless malware/ˈfaɪlləs ˈmælweə/ 无文件恶意软件 wú wén jiàn è yì ruǎn jiàn
RAM/ræm/ 内存 nèi cún
unpatched software/ʌnˈpætʃt ˈsɒftweə/ 未打补丁的软件 wèi dǎ bǔ dīng de ruǎn jiàn
4.2

身份验证

教学大纲

学习目标 4.2.A: 解释为何使用哈希值(也称为哈希输出、校验和、消息摘要或摘要)来存储密码。

  • 4.2.A.1 密码学哈希函数(也称为消息摘要函数)是一种数学算法,它接受任意长度的二进制数据,按照一组指令进行处理,并输出一个固定长度的二进制字符串,称为哈希值(或校验和或消息摘要)。常见的密码学哈希值包括:
    • MD5
    • SHA-1, SHA-256, SHA-512(SHA 代表安全哈希算法)
    • NTHash
    • RIPEMD-160
  • 4.2.A.2 n位哈希值有 $2^n$ 种可能的输出。由于输入数量是无限的,因此不可避免地会出现两个不同的输入产生相同哈希值的情况。这被称为碰撞。
  • 4.2.A.3 密码学哈希函数具有以下特性:
    • 哈希值具有抗碰撞性;很难找到两个不同的输入,使其经过同一个哈希函数后产生相同的输出。
    • 哈希值具有原像抗性;给定一个哈希值,在计算上无法推导出生成该哈希值的原始输入。
    • 哈希值具有可重复性;相同的输入始终会产生相同的哈希值。
    • 哈希值具有固定长度;对于特定的哈希函数,其输出的位数是恒定的,与输入的大小无关。
  • 4.2.A.4 攻击者试图通过强制产生输出来破坏哈希函数的安全性。如果存在一种高效算法可以针对特定哈希函数强制产生碰撞,那么该哈希函数将被弃用(不再用于安全环境)。MD5 和 SHA1 是被弃用的哈希函数的示例。
  • 4.2.A.5 基于密码的身份验证服务不应以明文形式存储密码,这样即使攻击者获取了用户:密码目录,也不会立即知道所有用户的密码。相反,应该对用户密码进行哈希处理,并将哈希值存储在数据库中。当用户输入密码时,系统会对其进行哈希运算,并将其与文件中存储的哈希值进行比较。如果哈希值匹配,则用户通过身份验证。
  • 4.2.A.6 如果两个用户使用了相同的密码,那么他们在用户:密码目录中的密码哈希值也会完全相同。为了防止这种情况,会将若干随机位(称为盐值/salt)与用户的密码一起进行哈希运算来生成最终的哈希值。每个用户的盐值都是唯一的,因此即使两个用户拥有相同的密码,由于盐值不同,他们生成的密码哈希值也会不同。

学习目标 4.2.B: 解释密码攻击如何利用漏洞。

  • 4.2.B.1 如果攻击者破解了合法用户的密码,且该用户所在组织未启用多因素认证 (MFA) 或其他身份验证保护措施,那么攻击者就可以以该用户拥有的所有访问权限和权利在组织内部进行操作。
  • 4.2.B.2 密码攻击可分为在线攻击和离线攻击。
    • 在线密码攻击尝试在活动的身份验证门户中组合用户:密码。
    • 离线密码攻击已经捕获了用户:密码数据库,可以在自己的计算机上对该数据库运行密码攻击。这种方法绕过了可能存在的任何账户锁定保护机制。
  • 4.2.B.3 许多用户不顾“不要这样做”的警告,在所有服务和账户中重复使用相同的密码(或同一密码的变体)。当组织的用户数据库被盗时,用户名、电子邮件和密码会被出售给攻击者或发布到网上。攻击者通常通过尝试针对目标个人的被盗或泄露凭据来开始攻破账户。
  • 4.2.B.4 许多用户设置的密码容易被猜测,攻击者会尝试猜测用户账户的常见密码。密码喷洒 (Password spraying) 是一种攻击方式,即攻击者对许多不同的用户账户尝试同一个常见密码。
  • 4.2.B.5 某些服务和设备(例如交换机、路由器和物联网设备)预配置了默认的管理员用户和密码。凭据填充 (Credential stuffing) 是一种攻击,即攻击者尝试使用常见的默认凭据或被盗的账户凭据来访问这些服务或设备。
  • 4.2.B.6 离线密码攻击使用自动化的哈希破解工具对可能的密码进行哈希运算,并与捕获的哈希值进行比较。虽然哈希值不可逆,但攻击者可以使用这些工具对大量潜在密码进行哈希运算,并将其与目标哈希值进行比较。如果攻击者找到了匹配的哈希值,他们可以使用生成该哈希值的密码登录到用户的账户。离线攻击包括:
    • 暴力破解攻击,即攻击者使用自动化工具测试用户可能设置的所有潜在密码
    • 字典攻击,即攻击者使用自动化工具测试一份常见密码列表
  • 4.2.B.7 彩虹表攻击使用一份常见密码列表来生成彩虹表。彩虹表是一个包含每个潜在密码及其对应哈希值的表格。然后将该表格按哈希值排序,攻击者使用自动化工具在哈希值列表中搜索捕获到的哈希值。如果哈希值匹配,则攻击者找到了能生成相同哈希值的密码,从而可以利用该密码登录到用户的账户。

学习目标 4.2.C: 确定用于验证用户身份的身份验证类型。

  • 4.2.C.1 身份验证机制是技术控制措施,用于验证用户的身份,以确保只有授权用户才能访问系统。用户为证明自身身份所提供的证据称为因素 (factor)。常见的身份验证因素包括:
    • 用户所知的内容(知识因素)
    • 用户所拥有的物品(持有因素)
    • 用户自身的特征(生物识别因素)
    • 用户所在的位置(位置因素)
  • 4.2.C.2 知识因素可以是密码、个人识别码 (PIN) 或预先选定的挑战问题的答案。为了使知识因素有效,它必须是攻击者难以轻易猜出的;然而,对于攻击者来说难以破解的知识因素,对用户来说也可能更难记住。
  • 4.2.C.3 持有因素是用户独有的物品,例如门禁卡、银行卡、手机或身份验证令牌。攻击者越难获取该物品(或其副本),持有因素就越安全。
  • 4.2.C.4 生物识别因素测量人体特征,可以包括指纹、掌纹、人脸识别、虹膜或视网膜扫描,或语音识别。生物识别因素难以被攻击者复制,因为它们对个人具有唯一性。
  • 4.2.C.5 位置因素利用关于 Wi-Fi 信号、GPS 数据、时区设置甚至 IP 地址信息的数据来确定位置。可以根据位置因素建立规则来允许或拒绝访问。
  • 4.2.C.6 多因素认证 (MFA) 是指系统使用多个因素来验证用户身份。MFA 比单因素认证更安全,因为它要求用户提供至少两个独立的身份验证因素。

学习目标 4.2.D: 配置登录设置以提高设备的安全性。

  • 4.2.D.1 要求密码包含复杂性是一项可配置的登录设置。启用此设置后,用户在设置新密码时必须包含来自每个字符集的一个字符。包含来自每个字符集字符的密码,比仅包含一个或两个字符集字符的密码更难被攻击者破解。通常要求的主要字符集包括:
    • 大写字母 (A–Z)
    • 小写字母 (a–z)
    • 数字 (0–9)
    • 特殊字符 (!”#$%&’()*+,-./:;<=>?@ [ \ ] ^_`{|}~)
  • 4.2.D.2 要求最小密码长度是一项可配置的登录设置。这意味着用户的密码必须包含至少一定数量的字符。密码越长、越复杂,数字工具破解该密码所需的时间就越长。
  • 4.2.D.3 要求最大密码有效期是一项可配置的登录设置。配置后,用户将在距离上次修改密码一定天数后收到更改密码的提示,通常是每 90 或 120 天一次。如果用户的密码已被破解,更改密码可以防止攻击者访问用户的账户。然而,一些国家标准建议组织不要要求用户在预设的时间间隔内更改密码,以防止用户形成固定的密码模式(例如:PasswordFall2028)。
  • 4.2.D.4 要求系统存储一定数量的历史用户密码是一项可配置的登录设置。这可以防止用户重复使用旧密码。许多组织存储用户最近 5–10 个密码的哈希值以防止重复使用。
  • 4.2.D.5 要求在多次无效登录尝试后设置锁定时间是一项可配置的登录设置。这可以防止攻击者持续随机尝试错误密码。许多组织在发生 3–5 次无效登录尝试后锁定用户的账户。锁定期的时长各不相同。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English
Multi-factor authentication
A person pressing a fingertip onto a small optical fingerprint scanner
A fingerprint scanner: biometric authentication checks something you ARE, which is much harder for an attacker to steal or guess than a password

To store passwords safely, systems use a cryptographic hash function 密码散列函数 - a one-way maths algorithm that turns any input into a fixed-length string called a hash 散列值 (or digest). Hashes have three vital properties: they are collision resistant 抗碰撞 (hard to find two inputs with the same output), have pre-image resistance 抗原像 (recovering an input from a hash is computationally infeasible in general, although weak passwords can be guessed), and are repeatable (the same input always gives the same hash).

Try it — read real hash results. These inputs use UTF-8 with no final newline. Only the first 16 of each full SHA-256 hash's 64 hex characters are displayed.

Input Hash prefix Full hex length
cat 77af778b51abd4a3 64
cat again 77af778b51abd4a3 64
cats d936608baaacc6b7 64

Which rows illustrate repeatability? What stays fixed when input length changes? Do these results prove that collisions are impossible?

Worked reasoning. The two identical cat inputs give the same full hash. Both cat and cats have outputs of 64 hex characters. Each hex character represents 4 bits:

$$b = 4h = 4 \times 64\ \text{bits} = 256\ \text{bits}$$

The changed output for cats illustrates sensitivity to an input change; three examples do not prove collision resistance. Matching prefixes alone do not establish that full hashes match. The full outputs in this worked example were checked.

Why collisions exist. An $n$-bit output has $N = 2^n$ possible values. A toy 4-bit hash has $N = 2^n = 2^4 = 16$ outputs. With 17 different inputs, at least two must share an output. This toy is not secure. Real cryptographic hashes have much larger output spaces, but collisions still exist; the goal is to make finding them computationally infeasible.

Schematic fixed-length hash function; the drawn digest labels are illustrative, not computed SHA-256 values
Schematic: the digest labels are illustrative, not computed SHA-256 values. There is no direct decryption step; guesses can still be hashed and compared.

Real hash functions have names. The Secure Hash Algorithm (SHA) family – SHA-256 and SHA-512 – is today's standard. Adversaries attack a hash function by trying to force a collision (two different inputs with the same hash); once an efficient collision attack exists, that function is deprecated 弃用 (retired from secure use). MD5 and SHA-1 are the classic deprecated examples – never rely on them to protect data today.

A secure service should not store your plaintext password. It stores a salted password hash; when you log in, it hashes what you typed and compares. To stop two identical passwords producing identical hashes, a few random bits called salt 盐值 are added before hashing, so identical passwords do not normally produce identical stored hashes. Salt is stored with the hash and does not need to be secret.

Worked example. Two users both choose the password sunshine. Without salt, both stored hashes would be identical, so cracking one instantly cracks the other. Give each user a unique random salt - shortened here to x7 and q2 for readability - and the service hashes sunshinex7 and sunshineq2 instead. The two stored hashes now look completely different, so the adversary must attack each account separately. Salt prevents reuse of one unsalted lookup table across accounts, but does not make a weak password strong. This simple concatenation illustrates the idea; real password storage uses a purpose-built slow password-hashing scheme with a suitably sized unique random salt, not raw SHA-256.

Transfer — one-way does not mean unguessable. A stolen record has salt x7 and a SHA-256 hash. Its displayed prefix is f9325402a7a1542a. An adversary guesses rainbow and sunshine, appends the salt, hashes the results, and compares them with the record. The rainbowx7 prefix is 2a0e6ce47f2c701d; sunshinex7 begins f9325402a7a1542a. Which guess should be checked in full? Was the hash decrypted? Would live account lockout stop these computations?

Worked answer. The full sunshinex7 hash matches the stored value; the full rainbowx7 hash does not. This is guessing, hashing and comparing, not decryption. The salt was known, and the weak password was still guessed. Account lockout controls live login attempts; it does not stop computations on a stolen database. The guesses generate no login events at the service, although database theft or later use of the credentials may leave evidence.

Adversaries fight back with password attacks. Online attacks submit credentials to a live login; offline attacks steal the hash database and crack it on their own machine (which bypasses any account-lockout protection). Techniques include:

  • brute force 暴力破解 - an automated tool tests all candidates in a chosen search space. Exhaustive search finds a match if the space includes the password and every candidate can be tested, but the cost may be impractical. For length $L$ with $A$ choices per position, the candidate count is $N = A^L$. Real attacks often try likely choices first.
  • a dictionary attack 字典攻击 - the tool tries a list of common words and known passwords first, because most people pick guessable ones.
  • password spraying 密码喷洒 - one common password against many accounts (this dodges lockout, which counts failures per account).
  • credential stuffing 撞库 - reusing stolen or default credentials, exploiting that people reuse passwords across sites.
  • a rainbow table 彩虹表 - precomputed chains of hash and reduction operations that trade storage for recovery work on supported unsalted password candidates; it is not simply a complete list of every password and hash.

Password policy settings

The course names several login-policy settings. Describe their mechanisms on an exam without assuming that enabling every setting is current best practice:

Setting What it does The attack it slows
complexity 复杂度 require a character from each set (upper, lower, digit, special) brute force / dictionary
minimum length 最小长度 require N characters - length matters more than anything brute force (grows exponentially)
maximum age 最长有效期 sets a time limit after which a password must change; a policy mechanism, not a universal recommendation limits how long a stolen password is useful
password history 密码历史 store the last 5-10 hashes, block reuse stops recycling an old (possibly leaked) password
lockout 锁定 lock the account after 3-5 wrong tries brute force / online guessing

Distinguish a setting from a recommendation. NIST SP 800-63B-4 says not to require periodic password changes or character-class composition rules. Change a password when compromise is suspected or known, and block common/compromised choices. Routine expiry can encourage predictable patterns like PasswordFall2028. A password manager 密码管理器 solves the real problem - it generates and stores a long, unique password per site, so none is ever reused or guessable.

Authentication factors fall into categories: something you know (a password), something you have (a token), or something you are (a biometric 生物特征). Multifactor authentication (MFA) 多因素身份验证 combines distinct factor categories. The course also discusses location (“somewhere you are”); under NIST, location is context for assessing risk, not a substitute for an independent authentication factor.

Two small USB hardware security keys
A hardware security key proves who you are with something you physically hold — a strong second factor

Removable media, and the autorun problem

An adversary can load malware onto an external drive — a USB stick, a portable disc — and leave it where someone will pick it up. If autorun 自动运行 is enabled, the device runs a program from that drive the moment it is inserted, with no click required, so the malware executes before the user has decided to trust anything.

Two controls answer this, and the exam wants both named:

  • Disable autorun, so inserting a drive never runs anything by itself.
  • Prohibit users from connecting external drives or media at all — enforced by policy and by a technical control that blocks the USB ports — which is why so many secure environments physically or logically disable them.
探索

哈希如何将任意输入映射到固定槽位

哈希函数将每个输入映射为固定长度的输出。相同的输入总是产生相同的结果(可重复),且无法从输出反推回输入。

词汇 训练
English 中文 拼音
cryptographic hash function/ˌkrɪptəˈɡræfɪk hæʃ ˈfʌŋkʃn/ 密码散列函数 mì mǎ sàn liè hán shù
hash/hæʃ/ 散列值 sàn liè zhí
collision resistant/kəˈlɪʒn rɪˈzɪstənt/ 抗碰撞 kàng pèng zhuàng
pre-image resistance/priː ˈɪmɪdʒ rɪˈzɪstəns/ 抗原像 kàng yuán xiàng
deprecated/ˈdeprɪkeɪtɪd/ 弃用 qì yòng
salt/sɒlt/ 盐值 yán zhí
brute force/bruːt fɔːs/ 暴力破解 bào lì pò jiě
dictionary attack/ˈdɪkʃənəri əˈtæk/ 字典攻击 zì diǎn gōng jī
password spraying/ˈpæswɜːd ˈspreɪɪŋ/ 密码喷洒 mì mǎ pēn sǎ
credential stuffing/krɪˈdenʃl ˈstʌfɪŋ/ 撞库 zhuàng kù
rainbow table/ˈreɪnbəʊ ˈteɪbl/ 彩虹表 cǎi hóng biǎo
complexity/kəmˈpleksɪti/ 复杂度 fù zá dù
minimum length/ˈmɪnɪməm leŋθ/ 最小长度 zuì xiǎo cháng dù
maximum age/ˈmæksɪməm eɪdʒ/ 最长有效期 zuì cháng yǒu xiào qī
password history/ˈpæswɜːd ˈhɪstəri/ 密码历史 mì mǎ lì shǐ
lockout/ˈlɒkaʊt/ 锁定 suǒ dìng
password manager/ˈpæswɜːd ˈmænɪdʒə/ 密码管理器 mì mǎ guǎn lǐ qì
biometric/ˌbaɪəʊˈmetrɪk/ 生物特征 shēng wù tè zhēng
multifactor authentication (MFA)/ˌmʌltɪˈfæktə ɔːˌθentɪˈkeɪʃn/ 多因素身份验证 duō yīn sù shēn fèn yàn zhèng
autorun/ˌɔːtəʊˈrʌn/ 自动运行 zì dòng yùn xíng
4.3

设备防护

教学大纲

学习目标 4.3.A: 识别与设备安全相关的管理控制措施。

  • 4.3.A.1 可接受使用政策(Acceptable Use Policy)将描述组织拥有的设备上用户被允许、禁止或必须执行的活动范围,可能包括:
    • 禁止用户访问特定网站或某类网站(例如社交媒体或游戏网站)
    • 要求用户保持软件更新
    • 允许用户连接外设
    • 禁止用户连接外部驱动器或存储介质
  • 4.3.A.2 密码策略将详细说明组织内用户密码的要求,可能包括:
    • 密码的最小或最大长度
    • 用户保留同一密码的最短或最长时间
    • 禁止重复使用密码
    • 密码构建规则(例如不得包含字典词汇及字符集要求)
    • 建议用户使用安全的密码管理工具代替手写记录密码
  • 4.3.A.3 软件安装政策将描述用户被允许在其设备上安装哪些软件(如果有的话),通常还包括用户申请履行其角色所需的专业软件的流程,可能包括:
    • 禁止用户在设备上安装软件
    • 用户申请履行其角色所需新软件的流程
    • 供用户使用的已批准软件列表

学习目标 4.3.B: 解释反恶意软件如何使设备更安全。

  • 4.3.B.1 反恶意软件(有时称为杀毒软件)拥有用于隔离和删除恶意软件的 tools,这些恶意软件可能会损坏、监视或摧毁系统。恶意软件包含使其可被检测到的指示符;这些指示符被称为签名(signatures)。
  • 4.3.B.2 反恶意软件拥有一个恶意软件签名数据库。它会定期扫描设备上的文件,并检查是否有任何文件与其数据库中的任何签名匹配。如果出现匹配,软件将隔离并删除恶意文件。

学习目标 4.3.C: 解释为什么保持设备的操作系统和软件更新能使其更安全。

  • 4.3.C.1 当发现操作系统和软件存在漏洞时,维护该操作系统的厂商或组织会修复漏洞并发送更新。小型更新被称为补丁(patch)。
  • 4.3.C.2 确保计算机的操作系统和应用程序更新至最新版本,可以防止攻击者利用已知漏洞。

学习目标 4.3.D: 配置基于主机的防火墙。

  • 4.3.D.1 基于主机的防火墙允许或拒绝进入或离开单个设备的流量。这为设备连接到受 compromising 网络的情况提供了额外的安全层。
  • 4.3.D.2 基于主机的防火墙是运行在设备上的软件,它遵循一组规则(访问控制列表 ACL),类似于基于网络的防火墙。防火墙规则按顺序实施,应用第一个匹配的规则。
  • 4.3.D.3 基于主机的防火墙还可以阻止指定类型的出站流量。基于主机的防火墙应始终阻止给定设备不需要的端口或服务。
    • 4.3.D.3 示例说明:
      • 基于主机的防火墙被配置为阻止出站 FTP 流量。这可以防止拥有主机远程访问权限的攻击者使用 FTP 将文件传输到攻击者的服务器进行数据窃取。
  • 4.3.D.4 基于主机的防火墙规则可以根据源或目的端口或 IP 地址、服务、协议或应用程序来允许或拒绝流量。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

Managerial controls set the rules: an acceptable use policy 可接受使用政策 lists what users may and may not do, a password policy sets length and reuse rules, and a software installation policy controls what can be installed.

Technical controls do the work. Anti-malware software 反恶意软件 keeps a database of malware signatures and quarantines any file that matches. Keeping the operating system and applications updated - installing each patch 补丁 - closes known holes before adversaries can use them. A host-based firewall 主机防火墙 controls traffic in and out of one single device, blocking ports and services it does not need.

An anti-malware scanner window: 3106 files scanned, two threats found, with quarantine and update controls
Anti-malware software scans files against a signature database and quarantines any matches — this scan has flagged two threats
词汇 训练
English 中文 拼音
acceptable use policy/əkˈseptəbl juːs ˈpɒlɪsi/ 可接受使用政策 kě jiē shòu shǐ yòng zhèng cè
Anti-malware software/ˈænti ˈmælweə ˈsɒftweə/ 反恶意软件 fǎn è yì ruǎn jiàn
patch/pætʃ/ 补丁 bǔ dīng
host-based firewall/həʊst beɪst ˈfaɪəwɔːl/ 主机防火墙 zhǔ jī fáng huǒ qiáng
4.4

检测设备攻击

教学大纲

学习目标 4.4.A: 解释如何检测针对设备的攻击。

  • 4.4.A.1 系统进程和设置、登录尝试、文件下载尝试以及用户操作都会被计算系统记录在日志中。这些日志可用于重建网络事件发生前及发生时的情况。
  • 4.4.A.2 入侵指标(IoC)是表明敌对者已攻破设备或网络的证据。
  • 4.4.A.3 认证日志(或 auth 日志)记录了系统上每一次登录尝试。分析认证日志可以发现潜在的袭击企图。
  • 4.4.A.4 基于主机的 IoC 是在分析日志和配置设置时发现的。以下类型的指示器可能出现在认证日志、用户活动日志和系统配置文件中:
    • 异常创建或修改的文件
    • 意外的进程或服务
    • 未经授权的系统配置设置更改
    • 未经授权的软件安装或更新
  • 4.4.A.5 基于文件的 IoC 是在分析设备上的文件时发现的。指示器通常存在于可执行文件中,可能包括:
    • 哈希值与已知恶意软件匹配的文件
    • 文件名已知由特定恶意软件生成的文件
    • 与恶意活动相关的文件路径
  • 4.4.A.6 基于行为的 IoC 是在分析日志时发现的。指示器可能出现在认证日志和访问日志中,可能包括:
    • 多次登录失败尝试
    • 异常的登录时间或地点
    • 未经授权访问敏感数据的尝试
    • 尝试提升系统中用户权限的行为

学习目标 4.4.B: 确定检测针对设备攻击的控制措施。

  • 4.4.B.1 性能是确定检测方法的标准之一。检测工具会使用系统内存和处理能力,并可能影响设备的性能。基于异常检测的工具比基于签名的工具消耗更多的系统资源。对于系统资源较弱的设备,基于签名的检测是更好的选择。许多嵌入式设备没有足够的系统资源来运行任何检测工具。
  • 4.4.B.2 成本是确定检测方法的标准之一。购买检测软件的组织需要考虑为所需监控的设备数量购买足够软件许可证的费用。一些组织从第三方供应商处购买终端检测与响应(EDR)服务。尽管这些服务价格昂贵,但它们为组织的设备提供了全面统一的威胁检测方法;通常还包括一个集中式警报平台,用于监控设备上的潜在攻击。
  • 4.4.B.3 设备的敏感度或关键性是确定检测方法的标准之一。存储或处理敏感信息或提供关键服务的设备更有可能成为敌对者的目标,并且尽可能受益于混合检测模型以提供最大保护。

学习目标 4.4.C: 评估设备检测方法的影响。

  • 4.4.C.1 速度和性能是评估检测方法影响因素的一部分。总体而言,基于签名的检测速度快于基于异常检测的速度,这种影响在设备上尤为明显,因为设备往往缺乏有效运行基于异常检测工具的处理能力。在设备上实施资源密集型的检测工具可能会降低设备性能。
  • 4.4.C.2 攻击阶段是评估检测方法影响因素的一部分。为了在设备上执行操作,敌对者必须首先绕过物理层或网络层防护、威慑和侦查安全控制措施的组合。在设备层面检测和阻止攻击可以防止敌对者访问敏感数据或干扰关键服务。
  • 4.4.C.3 误报率与易于绕过检测之间是评估检测方法影响因素的一部分。大多数设备级检测工具是基于签名的,且基于签名的检测具有较低的误报率。然而,基于签名的检测更容易被敌对者绕过。

学习目标 4.4.D: 应用检测技术通过分析日志文件识别密码攻击的指示器。

  • 4.4.D.1 在线密码攻击可以在认证日志中被检测到。单个用户尝试输入大量错误密码是进行在线密码攻击的指标。如果用户:密码哈希数据库遭到破坏,应认为数据库中的所有用户密码都不安全,并强制所有用户重置密码。
  • 4.4.D.2 如果授权用户从不同于预期的位置或 IP 地址登录,或在不同于正常的时间登录,这可能是用户密码被盗用的指标。
  • 4.4.D.3 密码喷洒的指标是多个用户在极短的时间间隔内从同一个 IP 地址或异常 IP 地址尝试登录。
  • 4.4.D.4 凭证填充的指标是一系列默认的用户:密码组合在短时间内连续尝试登录同一台设备,通常来自同一个 IP 地址。
  • 4.4.D.5 离线密码攻击无法被检测到,因为攻击发生在敌对者的计算机上。

来源:College Board AP 课程与考试说明

English

Devices log logins, file changes, and processes, and these logs reveal an indicator of compromise (IoC) 入侵指标 - evidence that an adversary got in. Host-based IoCs show up as unexpected processes or changed settings; file-based IoCs are files whose hash matches known malware; behaviour-based IoCs are things like many failed logins or unusual login times.

Choosing a detection method means weighing performance (signature-based is lighter, better for weak devices), cost (an endpoint detection and response (EDR) 端点检测与响应 service is powerful but expensive), and how sensitive the device is. Reading authentication logs exposes password attacks: many wrong passwords for one user signals a guessing attack; many users failing in quick succession is an indicator of password spraying; the AP course document also treats rapid default-credential attempts as an indicator of credential stuffing. These patterns need context; one shared IP address does not by itself prove an attack. Offline guesses create no live login events because they run on the adversary's copy; the theft or later use of the credentials may still be detected.

Speed is itself a security factor. Signature-based detection compares what it sees against a list of known-bad patterns, so it is faster than anomaly-based detection, which must first learn what normal looks like and then measure every event against that model. Anomaly-based detection catches attacks that have no signature yet, but it costs far more processing power — and on a device that lacks it, the effect compounds: the detection runs slowly, the device degrades, and the method ends up not being implemented effectively at all.

Signs of a compromised device
Signs of a compromised device
词汇 训练
English 中文 拼音
indicator of compromise (IoC)/ˈɪndɪkeɪtə ɒv ˈkɒmprəmaɪz/ 入侵指标 rù qīn zhǐ biāo
endpoint detection and response (EDR)/endˈpɔɪnt dɪˈtekʃn ænd rɪˈspɒns/ 端点检测与响应 duān diǎn jiǎn cè yǔ xiǎng yìng
4.4

考试技巧

English
  • Know each malware type by its defining trait: a worm self-spreads, a virus attaches to a host and runs when the host executes, ransomware encrypts for money, a RAT gives remote control, a rootkit hides.
  • A hash is one-way and fixed-length; a unique salt changes the hashed input even when passwords match. A secure service should store a salted password hash, using a purpose-built slow scheme rather than raw SHA-256.
  • Name real algorithms: SHA-256/SHA-512 are current; MD5 and SHA-1 are deprecated because efficient collision attacks exist.
  • Match the password attack to its log signature: cite failed-login entries, timing and users. These are indicators, not proof. The AP CED includes default-credential attempts under stuffing.
  • Recognise the course’s know / have / are / where labels, while distinguishing location context from an independent NIST authentication factor. MFA combines distinct factors, not two passwords.
  • Offline guessing creates no live login events: the computations happen on the adversary's copy. Theft or later account use may still leave evidence.

Course terminology and implementation boundary. The AP CED 4.2.B.5 includes default-credential attempts under credential stuffing. OWASP's narrower definition focuses on replaying stolen username/password pairs across services. Use the AP definition for AP questions, while identifying the actual evidence and mechanism. The course's named general-purpose hashes illustrate hashing; they are not a recommendation to store passwords with plain SHA-256. See OWASP password-storage guidance and NIST hash properties.

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逐步完成,配合即时检查练习。

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