系统安全
- 层级
- 本科生
- 状态
- 建设中
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教学大纲
课程概览
系统安全关注操作系统、硬件、网络和应用之间的信任边界。课程从攻击面建模开始,覆盖隔离、权限、内核攻击、防御机制、侧信道、沙箱、检测与响应,训练学生在真实系统约束下分析安全机制是否有效。
这是 55AA 本科安全方向的核心课程,也是硬件安全、取证、虚拟化、可信计算和合规自动化等研究生课程的前置基础。
先修要求
- 操作系统、系统编程和计算机网络基础。
- 能够阅读 C/C++ 或 Rust 系统代码。
- 具备基础软件安全知识更佳。
学习目标
- 识别系统信任边界、攻击面和权限路径。
- 解释隔离、访问控制、内存保护和审计机制。
- 复现实验级系统攻击并分析前提条件。
- 评估系统防御的覆盖范围、成本和绕过方式。
- 完成一份可复现的系统安全实验报告。
教学组织
- 每周 2 次课堂:一次讲授核心概念,一次用于实验、论文讨论或项目评审。
- 课程按 16 周推进,每周都有可检查的作业、实验或项目里程碑。
- 强调可复现材料:代码、配置、数据、实验日志和报告需要能被助教或同学复查。
周计划
系统安全模型与攻击面实验与评审
为一个 Linux 服务建立资产和攻击面图。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。
权限、身份和访问控制
比较 DAC、MAC、capability 和 sandbox 策略。
权限、身份和访问控制实验与评审
比较 DAC、MAC、capability 和 sandbox 策略。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。
内存保护与漏洞利用缓解
实验 ASLR、NX、canary 和 CFI 的边界。
内存保护与漏洞利用缓解实验与评审
实验 ASLR、NX、canary 和 CFI 的边界。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。
内核攻击与驱动安全实验与评审
审计一个小型内核模块或驱动样例。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。
隔离、容器与沙箱实验与评审
配置容器隔离并测试逃逸前提。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。
侧信道与微架构安全实验与评审
复现实验级缓存侧信道并讨论缓解。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。
检测、日志与响应实验与评审
设计主机侧检测规则和事件时间线。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。
系统安全评估与报告实验与评审
提交最终攻击链、防御评估和复现材料。完成配套实验、记录问题,并在课堂评审中解释设计取舍。
考核方式
概念题、阅读题、设计题和小型编程或实验任务。
系统威胁模型、攻击或绕过实验、防御评估和复现材料。
参与讨论、演示、代码或论文评审,以及同伴反馈。
提交可复现材料、技术报告和演示,说明方法、结果、限制与后续工作。
课程项目
项目要求学生选择一个系统组件,完成威胁建模、攻击或绕过实验、防御评估和复现实验包。鼓励对象包括容器、内核接口、浏览器沙箱、身份服务和系统监控组件。
课程政策
- 允许使用 AI 工具,但所有生成代码、实验记录和设计建议必须经过学生本人审查,并在报告中说明使用方式。
- 严禁提交不能解释的代码、证明、配置或实验结果;答辩时每名成员都需要解释自己负责部分的设计、测试和取舍。
- 迟交会影响迭代评分,但课程更看重可复现、可审计和可维护的结果,而不是临时堆砌。
参考课程
国际名校
- CMU15-793: Secure Computer Systems
- CornellCS 5430: System Security
- ETH ZurichSystem Security
- Georgia TechCS 6264: Information Security Lab—System and Network Defenses
- MIT6.858 Computer Systems Security
- PrincetonCOS 432/ECE 432: Information Security
- StanfordCS 155: Computer and Network Security
- UC BerkeleyCS 161: Computer Security
- UIUCCS 461/ECE 422: Introduction to Computer Security
- University of WashingtonCSE 484: Computer Security
中国 985 高校
- 上海交通大学网络空间安全学院本科生课程
- 中国科学技术大学系统安全与软件安全
- 华中科技大学网络空间安全学院
- 南京大学系统安全与二进制代码分析
- 哈尔滨工业大学网络空间安全学院课程体系
- 武汉大学信息安全专业课程
- 浙江大学Network Security
- 清华大学网络与系统安全研究生课程
- 西安交通大学网络空间安全学院