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基于校園規(guī)?;療o線網(wǎng)絡(luò)入侵安全防御技術(shù)方案的設(shè)計

2017-06-16 10:02鄭州楊帆
中國教育信息化·高教職教 2017年6期
關(guān)鍵詞:無線網(wǎng)絡(luò)

鄭州++楊帆

摘 要:隨著校園智慧化建設(shè)的迅速加快、移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,未來校園信息化更加關(guān)心的是創(chuàng)新、改變。在國家“互聯(lián)網(wǎng)+”大戰(zhàn)略背景下,如何利用無線網(wǎng)絡(luò)為業(yè)務(wù)、管理提供更多的創(chuàng)新服務(wù),這是下一階段許多校園信息化建設(shè)關(guān)注的重點。隨著無線互聯(lián)熱點的普及,人們對無線WiFi的依賴程度也越來越高,然而隨之而來的無線安全問題也日益嚴(yán)重。為了有效防范和化解風(fēng)險,更全面地防護(hù)無線安全,必須在無線網(wǎng)絡(luò)邊界進(jìn)行安全防護(hù),以增強(qiáng)公共WiFi平臺的整體安全。本文進(jìn)行了無線網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險分析、安全需求分析,通過實際方案的實驗探究了解無線網(wǎng)絡(luò)入侵安全防御技術(shù)。

關(guān)鍵詞:無線網(wǎng)絡(luò);入侵安全;防御技術(shù);實驗方案

中圖分類號:TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1673-8454(2017)11-0088-04

一、無線網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險分析

目前,無線WiFi網(wǎng)絡(luò)所面臨的安全威脅大體可分為兩種:一是黑客通過無線攻擊入侵校園WiFi公共平臺內(nèi)部,獲取內(nèi)部信息,或影響無線網(wǎng)絡(luò)的正常運行;二是如何實施監(jiān)控校園公共WiFi無線網(wǎng)絡(luò)中存在的攻擊及非法熱點,例如DDoS攻擊、暴力破解、釣魚攻擊等。具體分析如下幾點:

1.缺乏無線網(wǎng)絡(luò)威脅監(jiān)控手段

校園公共WiFi網(wǎng)絡(luò)建成后,無線熱點逐漸成為人們在校園公共場所通訊及獲取信息的重要手段及方式,包括教學(xué)、辦公、出行、休閑娛樂等日常生活和工作。無線網(wǎng)絡(luò)如果被網(wǎng)絡(luò)攻擊或黑客破壞,將使用戶接入大幅降低,嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能,將造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓、業(yè)務(wù)中斷,甚至社會生活混亂等情況。

無線局域網(wǎng)傳輸作為開放的傳輸介質(zhì),很容易被用來發(fā)動 DoS 攻擊。此外,802.11 MAC 協(xié)議中的 soft spots 也是被用來作為發(fā)動 DoS 攻擊的漏洞。例如以下的 DoS 攻擊:authentication、association、de-authentication 或 disassociation flood、NAV attack、CTS flood、EAP and EAPOL message floods,這類就可以輕易發(fā)動而造成整個無線局域網(wǎng)絡(luò)癱瘓。從因特網(wǎng)上可以輕易獲得各種 DoS 工具,如AirJack、FataJack、Void11、Fake AP等等。

2.缺乏無線網(wǎng)絡(luò)安全評估手段

對于合法設(shè)備的安全性設(shè)置情況,如是否啟用了適當(dāng)?shù)募用苁侄?、是否啟用了適當(dāng)?shù)陌踩呗缘取?/p>

無法得知在公共范圍內(nèi),是否有人惡意搭建釣魚AP,無法得知公共無線網(wǎng)絡(luò)是否受到攻擊和威脅,比如無線網(wǎng)絡(luò)是否受到了DoS攻擊、是否有人在對合法AP進(jìn)行暴力密碼破解等。

3.非法熱點發(fā)現(xiàn)

目前無線局域網(wǎng)接入點(WLAN APs)非常便宜﹑容易安裝﹑小巧而容易攜帶。非法的 WLAN APs 可以無意地或者在網(wǎng)絡(luò)管理人員無法察覺的情況下惡意地接入到已有的網(wǎng)絡(luò),只需要把一個小巧的 WLAN APs 帶到公共WiFi網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)即可使用,瞬間即可建立獨立熱點。

在很多校園公共場所,用戶為了方便上網(wǎng),私接無線 AP 是快速方便無線接入的典型方式,他們安裝的 AP 幾乎沒有任何安全控制(例如接入控制列表﹑Wire Equivalent 協(xié)議﹑802.1X、 802.11i等)。由于這些 AP 可以連接到網(wǎng)絡(luò)中的任何以太網(wǎng)接口,也就可以無視已有的WLAN安全控制點(如Wi-Fi 交換機(jī)和防火墻)。私接 AP 的無線電覆蓋無法被所在建筑物完全屏蔽,非法用戶這時就可以通過這些私接 AP 溢出的無線電覆蓋連接到網(wǎng)絡(luò)。不可見的電磁場使管制這種意外活動變得很困難,即使察覺到他們的存在,找到他們同樣很困難。

終端的不當(dāng)連接也是合法用戶終端與非法熱點AP 建立的連接。一些部署在辦公區(qū)周圍的AP 可能沒有做任何安全控制,辦公區(qū)內(nèi)的用戶就可能與這些外部 AP 建立連接。一旦這個客戶端連接到外部 AP,內(nèi)部可信賴的網(wǎng)絡(luò)就置身風(fēng)險之中,外部不安全的連接通過這個客戶端就能接入內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)??紤]到無線網(wǎng)絡(luò)的安全狀況,我們要防止特定區(qū)域內(nèi)的合法用戶與外部 AP 建立連接,進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)部信息外露的情況。

二、安全需求分析

根據(jù)校園公共WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)現(xiàn)狀以及風(fēng)險分析,我們認(rèn)為校園公共WiFi無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)著重解決如下安全需求:

1.安全評估

對于無線網(wǎng)絡(luò)的安全防御,首先需要有一套安全評估系統(tǒng)對無線網(wǎng)絡(luò)的安全狀況有清晰的了解。它可以了解管理范圍內(nèi)的AP情況,可以區(qū)分出哪些是合法的AP、哪些是非法私搭亂建AP,可以了解合法AP的安全設(shè)置情況,是否有弱密碼、是否開啟了適當(dāng)?shù)募用苁侄?、是否啟用了適當(dāng)?shù)陌踩呗缘取?梢粤私猱?dāng)前無線網(wǎng)絡(luò),是否在受到諸如DDoS、暴力破解密碼等攻擊,并根據(jù)以上情況,對網(wǎng)絡(luò)的整體情況進(jìn)行綜合打分,使網(wǎng)絡(luò)管理人員可以對網(wǎng)絡(luò)的整體安全情況一目了然。

2.熱點管理

AP熱點,是無線網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,只有加強(qiáng)AP的管理,無線網(wǎng)絡(luò)才有安全的基礎(chǔ)。需要以黑白名單的方式,來區(qū)分合法AP和非法私搭亂建AP。對于非法AP,要能夠進(jìn)行壓制,避免有終端有意或者無意進(jìn)行連接。對于非法AP,要能夠進(jìn)行定位,可以快速找出私搭亂建者的位置,以便下一步處理。

3.攻擊檢測預(yù)警

對于DDoS和暴力破解等攻擊,需要能夠及時發(fā)現(xiàn)、及時預(yù)警,以便管理員采取相應(yīng)手段進(jìn)行應(yīng)對。

4.終端接入管理

為了進(jìn)一步確保終端的安全,需要以黑白名單的形式來設(shè)置終端可接入AP的范圍,以避免終端在無意之間釣魚AP。

三、無線安全解決方案

1.整體思路

針對當(dāng)前校園公共WiFi建設(shè)遇到的安全風(fēng)險和需求,為了解決當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)安全問題,我們應(yīng)專門研究制定一套整體解決方案進(jìn)行驗證,該方案從無線攻防的角度進(jìn)行設(shè)計,以數(shù)據(jù)捕獲能力、協(xié)議分析能力為基礎(chǔ),可以精準(zhǔn)識別攻擊行為并快速對威脅進(jìn)行響應(yīng),不間斷地對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測并將無線入侵拒之門外,保護(hù)無線網(wǎng)絡(luò)邊界安全;快捷、直觀、全面的管理方式提高管理效率、降低管理難度,可協(xié)助無線網(wǎng)絡(luò)管理員了解無線環(huán)境安全狀況、為公共無線網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)和防御提供決策依據(jù);簡易的部署方式不改變用戶原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),節(jié)省用戶投資,獨立的無線收發(fā)引擎設(shè)備可提供更專注更高效的安全保護(hù)。

根據(jù)當(dāng)前公共WiFi建設(shè)需求、無線接入點AP的設(shè)計數(shù)量和覆蓋的范圍,考慮到校園WiFi建設(shè)的實際情況,中等規(guī)模校園一般需要1.15萬個無線收發(fā)引擎來保障當(dāng)前環(huán)境的無線安全,(1:2的比例,1個收發(fā)引擎對應(yīng)2個無線接入點防護(hù))以無線攻防思維,為校園構(gòu)建全面的無線安全防護(hù)體系,切實保護(hù)公共無線網(wǎng)絡(luò)邊界安全。

2.方案架構(gòu)

無線安全防御系統(tǒng)主要由中控服務(wù)器、硬件傳感器和WEB管理平臺組成,滿足校園公共WiFi系統(tǒng)的更高安全要求,為無線網(wǎng)絡(luò)安全提供更多保護(hù)。管理員通過訪問WEB管理平臺,能夠及時發(fā)現(xiàn)是否存在私建熱點、偽造熱點等違規(guī)行為,及時對可疑熱點進(jìn)行阻斷和定位,將無線網(wǎng)絡(luò)安全威脅拒之門外。同時系統(tǒng)提供熱點分布概況分析、客戶端連接熱點趨勢分析以及安全事件匯總等核心數(shù)據(jù),幫助校園公共WiFi系統(tǒng)制定更加有針對性的無線網(wǎng)絡(luò)防護(hù)策略。

3.基礎(chǔ)架構(gòu)(見圖1)

4.系統(tǒng)設(shè)計

考慮到無線校園公共WiFi總體建設(shè)范圍廣、覆蓋面積大、涉及AP終端數(shù)量較多的特點,安全防御系統(tǒng)采用分布式多級部署方式。其中,設(shè)置一級總管控中心,用于管理一級系統(tǒng)范圍AP收發(fā)引擎;在重點區(qū)域核心區(qū)域設(shè)置多個二級管理分控制中心,用于管理轄內(nèi)AP收發(fā)引擎并定期向一級管控中心上報運行情況,同時一級管控中心可集中對下發(fā)無線安全策略,二級中心也可根據(jù)自身無線環(huán)境特點定制本級中心的策略。如圖2所示:

5.主要功能

(1)無線熱點阻斷

WiFi熱點是無線網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的重要設(shè)備,一旦熱點被劫持或其本身就是作為攻擊手段而被建立的,那么該熱點即為惡意熱點。對于惡意熱點的防范措施而言,有效而精準(zhǔn)的無線熱點阻斷方式作為抑制攻擊的防御手段,在無線安全防御系統(tǒng)中是不可或缺的。本解決方案的阻斷方式有別于其他無線入侵方式系統(tǒng)所使用的射頻干擾技術(shù)進(jìn)行范圍大、輻射強(qiáng)的阻斷,使用技術(shù)領(lǐng)先的協(xié)議阻斷機(jī)制進(jìn)行精準(zhǔn)且智能的惡意熱點阻斷方式。通過熱點阻斷,可允許所在無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)某些特定的熱點可用,而其他無線熱點不可用,該阻斷策略分為手動阻斷和自動阻斷兩種模式,用戶可自定義設(shè)置。

(2)無線攻擊檢測

保證無線網(wǎng)絡(luò)安全的關(guān)鍵任務(wù)是持續(xù)關(guān)注當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的安全狀況,方案通過部署在各個區(qū)域的高性能無線數(shù)據(jù)收發(fā)引擎裝置,持續(xù)捕獲當(dāng)前無線環(huán)境中所有的數(shù)據(jù)流量,并將數(shù)據(jù)流量實時傳輸?shù)街锌胤?wù)器進(jìn)行安全性分析。中控服務(wù)器內(nèi)置無線威脅感知引擎,可將接收到的數(shù)據(jù)與無線攻擊特征庫進(jìn)行智能比對,能夠針對無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的無線網(wǎng)絡(luò)攻擊行為進(jìn)行精準(zhǔn)識別。一旦發(fā)現(xiàn)惡意行為立即通知收發(fā)引擎采取相應(yīng)措施,將威脅抑制在攻擊發(fā)生之前,達(dá)到實時監(jiān)測的目的。同時,針對建立釣魚熱點進(jìn)行釣魚攻擊等惡意行為,無線威脅感知引擎通過熱點安全策略關(guān)聯(lián)性分析技術(shù),也能進(jìn)行有效識別,使?jié)摲跓o線網(wǎng)絡(luò)中的各種威脅無處可藏。

(3)安全策略設(shè)置

非白即黑策略,啟用該策略后,把本區(qū)域內(nèi)的合法熱點全部加入白名單,則所有白名單之外的熱點,都會被自動阻斷。報警策略,可以定義安全事件的報警級別、報警方式等。

(4)無線安全評估

對校園公共WiFi系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)安全情況進(jìn)行評估,主要有以下幾點依據(jù)。無線熱點的安全性設(shè)置,針對已經(jīng)添加在白名單中的熱點,如加密等級過低、使用弱口令等,都會影響到無線網(wǎng)絡(luò)的安全評級。

6.方案特點

(1)無線防御實時監(jiān)測

保證無線網(wǎng)絡(luò)安全的關(guān)鍵任務(wù)是持續(xù)關(guān)注當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的安全狀況,通過部署高性能無線數(shù)據(jù)收發(fā)引擎裝置,持續(xù)捕獲當(dāng)前無線環(huán)境中所有的數(shù)據(jù)流量,并將數(shù)據(jù)流量實時傳輸?shù)街锌胤?wù)器進(jìn)行安全性分析。中控服務(wù)器內(nèi)置無線威脅感知引擎,可將接收到的數(shù)據(jù)與無線攻擊特征庫進(jìn)行智能比對,能夠針對無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的無線網(wǎng)絡(luò)攻擊行為進(jìn)行精準(zhǔn)識別。一旦發(fā)現(xiàn)惡意行為立即通知收發(fā)引擎采取相應(yīng)措施,將威脅抑制在攻擊發(fā)生之前,達(dá)到實時監(jiān)測的目的。同時,針對建立釣魚熱點進(jìn)行釣魚攻擊等惡意行為,無線威脅感知引擎通過熱點安全策略關(guān)聯(lián)性分析技術(shù),也能進(jìn)行有效識別,使?jié)摲跓o線網(wǎng)絡(luò)中的各種威脅無處可藏。

(2)惡意熱點精確阻斷

WiFi熱點是無線網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的重要設(shè)備,一旦熱點被劫持或其本身就是作為攻擊手段而被建立的,那么該熱點即為惡意熱點。對于惡意熱點的防范措施而言,有效而精準(zhǔn)的無線熱點阻斷方式作為抑制攻擊的防御手段,在無線安全防御系統(tǒng)中是不可或缺的。本方案的阻斷方式有別于其他無線入侵方式系統(tǒng)所使用的射頻干擾技術(shù)進(jìn)行范圍大、輻射強(qiáng)的阻斷,方案使用技術(shù)領(lǐng)先的協(xié)議阻斷機(jī)制進(jìn)行精準(zhǔn)且智能的惡意熱點阻斷。通過熱點阻斷,可允許所在無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)某些特定的熱點使用,而其他無線熱點不可用,該阻斷策略分為手動阻斷和自動阻斷兩種模式,用戶可自定義設(shè)置。

(3)安全事件智能告警

對于一款無線安全防御產(chǎn)品來說,監(jiān)測到無線攻擊事件發(fā)生或檢測到惡意熱點存在時,向管理員提供告警信息已經(jīng)是十分普遍的做法。但同時也帶來一個問題就是,告警信息過多,管理員疲于應(yīng)付每天系統(tǒng)向他發(fā)出的各種告警,這些告警大多是沒有經(jīng)過過濾和分析過的無用告警,有些則是真正需要被管理員注意到并需要處理的問題,但這些真正的問題很可能被淹沒在大量的無用告警信息之中。本方案搭載事件分析與告警引擎,能夠?qū)χ锌胤?wù)器上報的安全事件進(jìn)行分析和篩選,并在此基礎(chǔ)上將事件按照安全策略設(shè)定的嚴(yán)重級別進(jìn)行分類,篩選后告警信息將通過郵件提醒、首頁提示和告警日志三種方式展現(xiàn)給管理員。這樣無用的安全事件告警信息將大大減少,同時管理員在本方案的管理界面就可以看到他真正關(guān)注的無線安全事件。本解決方案事件分析與告警引擎有效降低無線安全事件誤報率,極大提高管理員工作效率,降低維護(hù)工作量,讓事件告警更智能。

(4)黑白名單智能管控

無線安全防御系統(tǒng)的主要工作方式分為監(jiān)測、識別和阻斷三個階段。監(jiān)測功能大多由系統(tǒng)自動完成,但絕大多數(shù)無線安全防御系統(tǒng)的識別與阻斷功能,尤其是阻斷都是由管理員手工完成的:對于系統(tǒng)監(jiān)測到的攻擊事件發(fā)生或存在惡意熱點,系統(tǒng)可以向管理員發(fā)出告警提示,并由管理員進(jìn)行處理。但傳統(tǒng)解決方案存在的一個很大的問題就是:為了及時處理系統(tǒng)監(jiān)測的攻擊事件(尤其攻擊者喜歡在半夜進(jìn)行攻擊),管理員甚至需要7×24小時值班進(jìn)行看管;管理員需要持續(xù)地在大量熱點與終端中進(jìn)行手工排查,查看當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)中是否存在非法熱點或終端。本方案就是從管理者角度出發(fā),向用戶提供熱點及終端黑白名單管理功能,首先管理員根據(jù)安全策略對當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)的熱點及終端進(jìn)行分類,屬于合法熱點和終端的就劃分至白名單,安全屬性未知的則劃分至未知名單中,有可疑行為的熱點或終端則劃分至黑名單中。同時系統(tǒng)也將根據(jù)安全策略進(jìn)行自動監(jiān)測,并將監(jiān)測到的熱點或終端按以上分類方式進(jìn)行區(qū)別對待,在設(shè)置自動阻斷前提下,系統(tǒng)可自動阻斷和隔離黑名單中的熱點及終端,這樣可大大提高管理員排查和阻斷的工作效率。

(5)安全審計報表

對于公共WiFi系統(tǒng)來說,報表不僅是為了向上級進(jìn)行工作匯報,更需要通過報表中的數(shù)據(jù)反映出實際的問題和應(yīng)對的策略。但目前絕大多數(shù)同類產(chǎn)品輕視報表的重要性,甚至沒有報表功能。有的產(chǎn)品所產(chǎn)生的報表僅僅是一份堆疊原始采集數(shù)據(jù)的Excel表(例如日志數(shù)據(jù)、安全事件數(shù)據(jù)、告警信息等)或是毫無意義的大段文字。管理員面對這樣的審計報表很難發(fā)揮報表應(yīng)有效果。本方案可根據(jù)管理員的需求靈活生成無線安全威脅報告,并可在生成后自動發(fā)送至管理員郵箱,方便管理員抄送至領(lǐng)導(dǎo)郵箱,提高管理員工作效率。同時管理員也可查看過往已生成的報告。無線安全威脅報告包括安全概覽、惡意熱點處理、惡意熱點分布、無線攻擊分布和安全小結(jié)。安全概況可幫助讀者通過整體安全指數(shù)快速概覽當(dāng)前無線安全狀態(tài),并可知道哪個區(qū)域安全指數(shù)最高、哪個區(qū)域安全指數(shù)最低以及惡意熱點和無線攻擊的趨勢如何。惡意熱點(攻擊事件)處理及分布概況向讀者展示報告周期內(nèi),熱點及攻擊事件的處理狀況和分布情況,幫助管理員進(jìn)行有針對性的排查。由于系統(tǒng)支持分布式多區(qū)域的部署方式,因此管理員可選擇指定區(qū)域詳細(xì)查看該區(qū)域的無線安全狀況,可以根據(jù)報表中的安全小結(jié)采取相應(yīng)措施。

(6)無線網(wǎng)絡(luò)狀況展示

傳統(tǒng)的無線安全防御系統(tǒng)或國內(nèi)安全類產(chǎn)品對事件的描述大多為列表文字化的方式,并且按時間由遠(yuǎn)及近的排序。滿足業(yè)務(wù)需求永遠(yuǎn)是傳統(tǒng)安全產(chǎn)品的首要任務(wù),管理員似乎也逐漸接受這種古老的單一維度的展現(xiàn)方式。但是仍有國內(nèi)部分大的互聯(lián)網(wǎng)安全企業(yè),深諳應(yīng)如何向用戶提供更好的產(chǎn)品,滿足用戶需求是基本,提高用戶體驗才能讓用戶更好地使用產(chǎn)品,在產(chǎn)品設(shè)計之初便清楚,滿足業(yè)務(wù)需求與提高用戶體驗都是一個解決方案的職責(zé)所在。本方案將互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計模式引入傳統(tǒng)安全產(chǎn)品領(lǐng)域,創(chuàng)新性地運用多種統(tǒng)計方式為管理員從多方面展現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)狀況,創(chuàng)新方式直觀變化,展現(xiàn)當(dāng)前區(qū)域的無線安全變化情況,并在區(qū)域存在風(fēng)險情況下以分類的形式向管理員描述系統(tǒng)當(dāng)前存在哪些風(fēng)險。同時利用餅狀圖、柱狀圖以及趨勢圖等也為管理員展現(xiàn)不同設(shè)備在當(dāng)前區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)。

綜上,校園大規(guī)模公共WiFi系統(tǒng)建設(shè)的環(huán)境不再局限于一個地方,涉及面積不斷擴(kuò)大,辦公區(qū)域逐漸增多,跨地區(qū)也不再少見,對管理來說,無線安全的分級管理勢在必行。在無線安全防御類系統(tǒng)中設(shè)計支持基于人員與角色的多中控、多區(qū)域的管理架構(gòu),能夠極大簡化區(qū)域管理,通過這種管理架構(gòu),可將原本各自孤立的無線安全孤島連接起來,既能使總部的安全策略順利上傳下達(dá),各分部區(qū)域內(nèi)又可以靈活管理,使整個無線網(wǎng)絡(luò)安全管理效果不因地域而受限,不因人員而不同,同時能有效避免管理“越界”,定義角色的無線安全管理機(jī)制,建立起有效防范和化解風(fēng)險,更全面地防護(hù)無線安全,解決無線網(wǎng)絡(luò)邊界的安全防護(hù),有效增強(qiáng)公共WiFi平臺的整體安全。

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[5]胡福強(qiáng),許曉東.基于RSS的無線局域網(wǎng)MAC層DOS攻擊的檢測與定位[J].無線通信技術(shù),2015(2).

(編輯:王天鵬)

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