前言
本書的作者主要是來自清華大學(xué)、山東大學(xué)和中山大學(xué)網(wǎng)絡(luò)安全方向的教師，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域長(zhǎng)期承擔(dān)著教學(xué)與科研任務(wù)。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，我們有一個(gè)共識(shí)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全是一門實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科，在明晰網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)原理的同時(shí)，通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全理論與技術(shù)的理解、增強(qiáng)實(shí)踐能力，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全的教學(xué)至關(guān)重要。然而，目前適合高校網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的教材相對(duì)較少。這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)往往涉及多臺(tái)機(jī)器組成的較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、依賴特定版本的軟件以及預(yù)設(shè)漏洞的軟件系統(tǒng)等，任課教師常年維護(hù)這樣的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并不容易。同時(shí)，對(duì)學(xué)生來說，常常為搭建復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)環(huán)境投入了大量時(shí)間和精力，難以聚焦在網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)點(diǎn)本身的理解和思考上。
于是，本書作者基于各自教學(xué)工作的需要，幾年前便開始共享課程的內(nèi)容和某些實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，萌生了編寫網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)踐教材、建設(shè)共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的想法。我們不僅希望共享網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)的內(nèi)容，還希望通過一個(gè)開放的協(xié)作式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在高校教師社區(qū)中共享所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。我們也希望通過虛擬化技術(shù)為廣大師生提供一個(gè)在線的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和相應(yīng)的算力資源，這將省去學(xué)生為搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境所耗費(fèi)的資源和精力。在安全企業(yè)奇安信集團(tuán)的支持下，本書和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)SecLab（https://seclab.online）把我們的設(shè)想變成了現(xiàn)實(shí)。
本書的內(nèi)容是在清華大學(xué)、山東大學(xué)、中山大學(xué)教師多年教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上凝練而成的，書中所設(shè)計(jì)的安全實(shí)驗(yàn)均已經(jīng)部署在SecLab平臺(tái)上，供廣大教師、學(xué)生和讀者進(jìn)行實(shí)操。本書每章的內(nèi)容均獨(dú)立成體系：前半部分主要介紹網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)點(diǎn)及其技術(shù)原理，后半部分包含多個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)內(nèi)容和關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)步驟。每章最后提供了若干思考題及關(guān)鍵參考文獻(xiàn)，便于讀者對(duì)章節(jié)內(nèi)容進(jìn)一步延伸學(xué)習(xí)。本書共11章，內(nèi)容概述如下：
第1章介紹本書的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及常用的網(wǎng)絡(luò)安全分析工具，包括TCP/IP的基本概念、常見網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作原理、tcpdump、Wireshark和 Scapy等分析工具，為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。
第2章介紹局域網(wǎng)安全相關(guān)的基礎(chǔ)協(xié)議及其工作原理，同時(shí)介紹局域網(wǎng)中常見的攻擊手段。內(nèi)容涵蓋以太網(wǎng)工作原理、地址解析協(xié)議（ARP）和動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP）工作機(jī)制，以及ARP欺騙、DHCP劫持和拒絕服務(wù)等攻擊。
第3章介紹傳輸層協(xié)議TCP和UDP的安全問題及常見攻擊，包括端口掃描、TCP洪泛攻擊（SYN Flood）、TCP序列號(hào)預(yù)測(cè)攻擊、UDP反射放大等攻擊。
第4章介紹互聯(lián)網(wǎng)域名系統(tǒng)（DNS）的工作原理、常見攻擊手段及防范措施，包括DNS劫持、DNS緩存污染、反射放大等攻擊。
第5章介紹Web應(yīng)用系統(tǒng)安全，包括Web系統(tǒng)的核心協(xié)議HTTP，瀏覽器相關(guān)的CSS、JavaScript、插件等技術(shù)，Web服務(wù)器相關(guān)的持續(xù)對(duì)話、分段傳輸、緩存、認(rèn)證等技術(shù)，Web系統(tǒng)面臨的主要威脅，Web系統(tǒng)中常見的安全防范機(jī)制、如瀏覽器的沙箱、同源策略（SOP）和Cookie等，以及Web系統(tǒng)的常見攻擊，如SQL注入、跨站腳本（XSS）、跨站請(qǐng)求偽造（CSRF）等。
第6章介紹傳輸層安全（TLS）協(xié)議及內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）的工作原理。TLS協(xié)議依賴公鑰基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的加密傳輸，CDN已被業(yè)界廣泛采納，并被視為對(duì)抗大規(guī)模分布式拒絕服務(wù)攻擊的防范措施。
第7章探討電子郵件系統(tǒng)的安全性，包括電子郵件的基本工作原理、郵件發(fā)信人身份偽造攻擊。在此基礎(chǔ)上，介紹了郵件安全當(dāng)前主流的防范措施，如發(fā)信人策略框架（SPF）、基于數(shù)字簽名的域名密鑰識(shí)別郵件（DKIM）機(jī)制、基于域的消息驗(yàn)證、報(bào)告和一致性（DMARC）等。
第8章介紹防火墻技術(shù)，包括包過濾防火墻、狀態(tài)檢測(cè)防火墻和應(yīng)用層防火墻等防火墻常見類型、常見的Linux系統(tǒng)內(nèi)置的防火墻Netfilter的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，以及iptables規(guī)則等。讀者在本章將會(huì)學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)防火墻的訪問控制策略。
第9章介紹遠(yuǎn)程接入或異地辦公必需的虛擬私有網(wǎng)絡(luò)（）技術(shù)，包括虛擬網(wǎng)卡技術(shù)、密碼技術(shù)和密鑰管理、身份認(rèn)證以及PPTP、L2TP、GRE、IPSec和SSL/TLS 等常見協(xié)議。
第10章介紹網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)系統(tǒng)及常見的網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)技術(shù)。本章結(jié)合業(yè)界廣泛采用的兩類開源入侵檢測(cè)系統(tǒng)（Snort和Zeek），介紹網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)系統(tǒng)的組成、入侵檢測(cè)規(guī)則設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)。
第11章介紹本書所使用的網(wǎng)絡(luò)安全在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)SecLab的功能和使用方法，以及如何在SecLab平臺(tái)上進(jìn)行本書所提供實(shí)驗(yàn)的實(shí)操。SecLab平臺(tái)除對(duì)個(gè)人用戶提供云端的計(jì)算資源外，還對(duì)學(xué)校以班級(jí)為單位的課堂教學(xué)提供混合云的部署方式，即學(xué)校提供邊緣接入服務(wù)器，學(xué)生實(shí)驗(yàn)所需要的計(jì)算資源分配到本地�；旌显频牟渴鸱绞娇芍С执笠�(guī)模、高并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)。
本書凝聚了清華大學(xué)、山東大學(xué)、中山大學(xué)多位教師、學(xué)生和奇安信集團(tuán)開發(fā)人員的共同努力。清華大學(xué)段海新教授組織協(xié)調(diào)本書內(nèi)容的編寫工作以及SecLab平臺(tái)的設(shè)計(jì)，并編寫了第1章和第6章的主要內(nèi)容。清華大學(xué)劉保君老師負(fù)責(zé)第3、4、10章內(nèi)容的編寫；山東大學(xué)郭山清教授負(fù)責(zé)第2、8、9章內(nèi)容編寫；中山大學(xué)金舒原教授負(fù)責(zé)第5、7章內(nèi)容的編寫；奇安信集團(tuán)林雪綱博士負(fù)責(zé) SecLab 的設(shè)計(jì)與開發(fā)，產(chǎn)品經(jīng)理谷敏編寫了第11章實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的介紹。清華大學(xué)劉武老師和王浩銘老師在本書的審校和排版工作中付出了大量精力，王浩銘老師還完成了SecLab平臺(tái)上所有實(shí)驗(yàn)的部署和測(cè)試工作。
清華大學(xué)陳建軍副教授和博士生王一航為第6章中的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)貢獻(xiàn)了部分內(nèi)容并設(shè)計(jì)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。清華大學(xué)研究生許威為傳輸層協(xié)議安全章節(jié)的編寫付出了辛勤努力，孫俊哲與陸超逸則協(xié)助編寫了域名系統(tǒng)安全章節(jié)的部分內(nèi)容，李瑞烜為電子郵件系統(tǒng)安全章節(jié)做出了貢獻(xiàn)，吳大帥協(xié)助編寫了網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)系統(tǒng)章節(jié)部分內(nèi)容。山東大學(xué)研究生潘浩和臧傳超在局域網(wǎng)安全章節(jié)的編寫中提供了寶貴的支持，胡成田在防火墻技術(shù)章節(jié)中做出了貢獻(xiàn)，孫景閣和吳虹霖則幫助完成了虛擬專用網(wǎng)絡(luò)章節(jié)的部分內(nèi)容。中山大學(xué)研究生張笑天為本書文字內(nèi)容整理、實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建與測(cè)試付出了辛苦努力，李維龍參與了Web系統(tǒng)安全章節(jié)和網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)系統(tǒng)章節(jié)的編寫，王亞博對(duì)域名系統(tǒng)安全和電子郵件系統(tǒng)安全等章節(jié)的編寫也做出了重要貢獻(xiàn)。作者對(duì)他們付出的辛苦努力表示衷心感謝，沒有他們就沒有本書的順利出版。
由于編寫時(shí)間緊迫，書中難免存在不足之處。我們誠(chéng)懇地希望各位讀者不吝指正，提出寶貴意見，這將有助于我們不斷完善和改進(jìn)本書的內(nèi)容。希望本書的出版可以為我國(guó)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的教育做出貢獻(xiàn)。

作者2025年6月