计算机安全：原理与实践

引用

Stallings, W., & Brown, L. (2023). Computer Security: Principles and Practice (5th ed.). Pearson.

章节概要

出版社列出了 24 章，其后是附录和术语表，并把本书描述为“原理与实践兼顾”、对计算机和网络安全覆盖面广而全面。下面的章节按主题分组，编号依据出版社的目录。

第 1 章：Overview（概述）

开篇一章介绍这门学科，并为全书其余部分搭建框架。

第 2–4 章：Cryptographic Tools（密码工具）；User Authentication（用户认证）；Access Control（访问控制）

这三章介绍安全的基本技术构件。第 2 章介绍密码工具，第 3 章讲如何证明用户是谁，第 4 章讲如何控制已认证用户可以做什么。

第 5–9 章：Database and Data Center Security（数据库与数据中心安全）；Malicious Software（恶意软件）；Denial-of-Service Attacks（拒绝服务攻击）；Intrusion Detection（入侵检测）；Firewalls and Intrusion Prevention Systems（防火墙与入侵防御系统）

这一组从保护数据存储和数据中心，转向各类威胁（恶意软件、拒绝服务）及其防御手段：入侵检测、防火墙和入侵防御。

第 10–13 章：Buffer Overflow（缓冲区溢出）；Software Security（软件安全）；Operating Systems Security（操作系统安全）；Cloud and IoT Security（云与物联网安全）

接下来一组考察程序与平台内部的安全。第 10 章把缓冲区溢出单列为一个案例，第 11 章更一般地讨论软件安全，第 12 章转向操作系统，第 13 章涵盖云和物联网安全。

第 14–19 章：IT Security Management and Risk Assessment（IT 安全管理与风险评估）；IT Security Controls, Plans, and Procedures（IT 安全控制、计划与规程）；Physical and Infrastructure Security（物理与基础设施安全）；Human Resources Security（人力资源安全）；Security Auditing（安全审计）；Legal and Ethical Aspects（法律与伦理问题）

管理类各章把主题扩展到技术之外：风险评估、组织采用的控制措施、计划与规程，物理与人员因素，审计，以及法律与伦理环境。

第 20–21 章：Symmetric Encryption and Message Confidentiality（对称加密与报文机密性）；Public-Key Cryptography and Message Authentication（公钥密码学与报文鉴别）

这两章给出第 2 章密码工具背后的细节：用于机密性的加密，以及公钥方法和报文鉴别。

第 22–24 章：Internet Security Protocols and Standards（因特网安全协议与标准）；Internet Authentication Applications（因特网认证应用）；Wireless Network Security（无线网络安全）

最后几章把前面的内容应用到网络上：因特网的安全协议与标准、认证应用，以及无线网络安全。

附录与术语表

附录涵盖：教授计算机安全的项目与其他学生练习、数论的若干方面、标准及标准制定组织、随机数与伪随机数生成、基于分组密码的报文鉴别码、TCP/IP 协议体系结构、Radix-64 转换、域名系统、基础概率谬误，以及 SHA-3。

核心概念

第 1–9 章：基础与防御

• 密码工具：其他机制所依赖的加密与认证原语。
• 用户认证与访问控制：确立身份，并限制该身份能做什么。
• 恶意软件与拒绝服务：两大类主要攻击。
• 入侵检测与防火墙：监控与过滤类防御，包括入侵防御。

第 10–13 章：软件与平台

• 缓冲区溢出：一类内存安全缺陷，本书单独成章讲述。
• 操作系统、云与物联网安全：程序所运行的平台所面临的安全问题。

第 14–19 章：管理

• 风险评估：识别并评估威胁，作为选择控制措施的基础。
• 安全控制、计划与规程：组织如何把风险决策落实为实践。
• 审计与法律、伦理问题：检验安全措施是否有效，并理解围绕安全的各项义务。

第 20–24 章：密码算法与网络安全

• 对称与公钥密码学：支撑机密性和报文鉴别的算法。
• 因特网安全协议与认证应用：这些算法如何被封装用于网络。
• 无线网络安全：保护无线链路。

评析

优点

• 一册之内覆盖面广。 目录从密码学和访问控制，到恶意软件、软件安全、管理与法律，一本书就能支撑一门兼顾技术与组织议题的课程。
• 明确重视实践。 出版社的介绍提到了动手的安全教育、研究、编程和防火墙项目、攻防与实验练习、案例研究和安全评估，并有一个附录专门收录教授这门学科用的项目和学生练习。
• 管理类章节。 六章（第 14–19 章）涵盖风险评估、控制措施、物理与基础设施安全、人力资源安全、审计，以及法律与伦理问题，这样的组合是偏技术的安全教材常常缺少的。
• 配套附录。 数论、TCP/IP 体系结构、域名系统和随机数生成都以附录形式提供，对这些方面基础薄弱的读者，不必离开本书就有参考。

局限

• 密码学内容被拆开。 密码工具出现在第 2 章，而算法在第 20 和 21 章，所以需要提早了解细节的读者必须往后翻。
• 广度限制了深度。 24 章加附录涵盖的领域非常宽；出版社的介绍强调原理、设计方法、标准和实例，所以想了解形式化安全模型或安全性证明的读者，需要下面列出的更专门的书。
• 渐进式修订。 据前言，第五版在教学和易用性上做了改进，更新了参考文献，提到了近期的安全事件，并有若干较实质的改动，所以已有第四版的读者在更换之前应先比较目录。

在课程中的定位

Stallings 和 Brown 的这本是本课程书目中的广泛综述。Easttom 的 Computer Security Fundamentals 是面向没有安全背景的读者的较平缓的综述；Bishop 的 Computer Security: Art and Science 把安全视为拥有自身形式化模型的学科，是在访问控制与策略相关章节之后的研究生层次的进阶读物。Anderson 的 Security Engineering 通过案例，以及真实系统中的经济学和心理学来讨论这一主题，其完整的第三版可从作者网站免费下载 PDF，适合作为管理类章节的补充。

就密码学而言，Paar、Pelzl 和 Güneysu 的 Understanding Cryptography 是一本不借助形式化证明、解释主要密码和协议的入门书，适合与第 2 章和第 20–21 章搭配。Katz 和 Lindell 的 Introduction to Modern Cryptography 以定义和安全性证明为基础，论述严谨；如果想弄清这些方案为什么安全，应在读完那几章之后再读它。

如何使用本书

本书适合本科的计算机安全课程、信息技术专业的学生，以及想系统了解这一领域的从业者。出版社没有说明先修要求。数论、TCP/IP 体系结构和域名系统的附录表明书中在哪些地方内置了背景补充；对操作系统和网络有一定了解，会让软件和网络类章节更易读。

实用的安排：

• 核心： 先读第 1 章，然后按顺序读第 2 至 9 章，掌握技术基础及主要的攻击与防御。
• 按课程侧重选读： 偏系统与软件的读第 10 至 13 章；偏管理或政策的读第 14 至 19 章；偏网络的读第 22 至 24 章。
• 密码学细节： 熟悉第 2 章之后再读第 20 和 21 章，或配合专门的密码学教材。
• 实践： 使用第一个附录中的项目和练习，以及出版社所说的防火墙与实验等动手练习，因为这门学科最好在安全的环境中通过尝试攻击与防御来学习。