2023-2024学年下学期期末

2023-2024学年下学期期末试卷（回忆版）

分析题

回答下列问题
1. 简述数字签名的原理 (2分)
  
  答案:
  简述定义即可, 不赘述
2. 数字签名技术是如何保证数据的完整性、不可否认性和来源认证的？ (6分)
  答案:
  考虑如下情况:
  
  Bob要向Alice发送一个带数字签名的消息, 进行签名需要用到Bob的私钥
  
  没有Bob的私钥无法修改消息, 这保证了完整性
  
  只有Bob的公钥能正确验签, 这保证了来源认证与不可否认性
  
  （按照这个思路分点阐述即可）
3. 数字签名与消息认证技术有什么联系与区别？ (2分)
  答案:
  联系: 两者都用于验证消息的真实性和完整性
  
  区别:
  
  数字签名基于非对称加密, 提供不可否认性
  
  消息认证技术基于对称加密, 无法提供不可否认性
  
  （言之有理即可）
现在考虑一个TCP SYN欺骗的情景. 假设服务器端的TCP连接表有512个表项, 对于每个未建立的连接, 每隔30s重新发送一次连接请求, 重复7次后将表项删除.
1. 简述TCP SYN欺骗攻击的原理 (2分)
  
  答案:
  简述定义即可, 不赘述
2. 假设初始时TCP连接表已被洪泛, 为保证TCP连接表始终被填满, 攻击者应以什么速率发送数据包？(4分)
  
  答案:
  每个表项存活时间: 30s × 7 = 210s, 需在210s内填满512个表项, 速率 = 512 / 210 ≈ 2.44 包/秒
3. 假设一个TCP数据包为40字节, 忽略成帧消耗, 求攻击消耗的带宽 (4分)
  
  答案:
  每个TCP包40字节, 带宽 = 2.44 包/秒 × 40 字节/包 × 8 比特/字节 = 780.8 bps
考虑如下代码:
```
void hello(char* tag){
  char data[12];
  gets(data);
  printf("your %s is %s\n", tag, data);
}
```
分析过程
对于栈溢出问题, 我们首先要对函数调用机制有充分的了解, 根据压栈机制, 调用函数时被压栈的顺序为:
参数 $\rightarrow$ 返回地址 $\rightarrow$ 旧栈指针 $\rightarrow$ 局部变量
那么什么时候程序会崩溃呢？返回地址被篡改时肯定会崩溃, 因为程序返回时会访问到非法的地址；旧的栈指针被篡改时也会崩溃, 因为程序虽然能正常返回到原运行位置, 但是指示旧栈帧的指针被篡改到非法地址, 破坏了上下文, 根据压栈顺序, 肯定是旧栈帧的指针会先被覆盖.
所以, 根据2.中的题设, 输入19字节不崩溃而输入20字节崩溃（注意gets函数会在末尾添加一个'\0'空字符）, 即可推测栈内分配了20字节空间: 当输入为20字节长度时, '\0'空字符添加在第21个字符处, 应该正好开始覆盖在旧栈帧的帧指针处, 导致崩溃.
在经过实际的gdb测试后, 我们得到具体栈帧结构如图所示（以4字节, 即32位为一行）:
+---------------------------+ | ... (main函数的栈帧) | +---------------------------+ <--- hello函数栈帧底部 (高地址) | 参数: char *tag 指针 | +---------------------------+ | 返回地址 (ret addr) | +---------------------------+ | 旧栈帧的帧指针 (Saved ebp) | +---------------------------+ <--- 栈顶指针(ESP)在进入函数后移动 | ebx (储存GOT表的位置) | +---------------------------+ | 内存padding (16字节对齐?) | +---------------------------+ | 局部变量: char data[8]-[11]| +---------------------------+ | 局部变量: char data[4]-[7] | +---------------------------+ | 局部变量: char data[0]-[3] | +---------------------------+ <--- 栈顶 (低地址)
注: 关于 1. 中的 tag, 我们询问了陈志立教授, 得到的回答如下: "1 题中的本意主要是问data变量对应的打印输出, 题目可能不够严谨. 在具体回答时, 也可以把tag的内容用某个符号表示, 比如<tag>. "我们感谢陈老师的澄清!
1. 假设输入长度为19字节时程序运行不会崩溃, 那么输入 "Computer Security" 后, 程序会输出什么？(3分)
  
  答案:
  程序会输出 "your <tag> is Computer Sec" （data 为输入的前 12 字节）
2. 假设输入长度为19字节时程序不会崩溃, 而输入长度为20字节时程序崩溃, 如果想要修改tag的话, 输入长度应至少为多少字节？为什么？(4分)
  
  答案:
  要修改 tag 的话, 至少要输入 28 字节, 理由见上述分析与栈帧结构图
3. 修改上述代码以避免安全隐患. (3分)
  答案:
  使用安全函数 fgets 即可, 例如:
  void hello(char * tag) { char data[12]; fgets(data, sizeof(data), stdin); printf("your %s is %s\n", tag, data); }
回答下列问题
1. 三种云服务部署模型分别是什么？(3分)
  
  答案:
  SaaS, PaaS, IaaS
2. 若想在云上搭建自己的操作系统, 应该采取哪种部署模型？为什么？(3分)
  
  答案:
  私有云, 用户可自主定制硬件、网络及安全策略, 满足操作系统底层架构的灵活部署需求, 同时资源独享避免与其他租户冲突, 适合对数据隐私和合规性要求高的场景
3. 如何加固云上的操作系统？(4分)
  
  答案:
  参考书上相关章节, 言之有理即可
回答下列问题
1. 用户认证方法有哪些？(4分)
  
  答案:
  个人知道的信息, 个人持有的物品, 静态生物特征, 动态生物特征
2. 为防止明文口令泄露和离线字典攻击, 应如何储存口令相关信息？(4分)
  
  答案:
  加盐, 简述加盐原理
3. 假设一个用户有8个属性, 每个属性有10个值, 如果采用基于角色的访问控制, 应设置多少个角色？(4分)
  
  答案:
  $10^8$ 个
4. 考虑sql语句:
```
SELECT * FROM userdata WHERE UID = $_GET["uname"] AND PASSWORD = $_GET["password"];
```
  该语句有无安全隐患？攻击者如何在不知道任何用户名和口令的情况下, 如何攻击得到全部信息？(4分)
  
  答案:
  有隐患, 向 uname 字段输入 ' OR 1=1 -- 以绕过密码检测
5. 为防范(4) 中的攻击, 应采用何种防火墙？为什么？(4分)
  
  答案:
  应采用应用级防火墙, 因为要对sql语句进行检查, 这是应用层上的机制

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