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笼统地说，黑客之所以能够成功地对系统实施攻击，主要是他发现并利用了系统的漏洞。而这里的系统，既可以是单纯的计算机网络系统，也可以是网络用户与计算机网络合成的系统，还可以是用户、红客和网络组成的系统等。总之，这里的系统可以是除了黑客之外的所有人、设备、环境等组成的十分广泛的系统或该系统的任何子系统。这里为什么要将黑客排除在系统之外呢？因为我们假定黑客是在系统建设完成之后才开始试图发动攻击的。当然，这只是一种严谨的理想化场景，便于后续的客观研究。毕竟在现实中，常有人同时扮演着红客、黑客和用户的多重角色。
现在的攻防场景就可以初步清理为：有一个系统和系统外的一个黑客。
在此初步场景下，按常规，黑客对系统的攻击，可以分为以下两大类。
第一类：主动攻击。此时，黑客对系统做了一些改变，包括但不限于改写或添加数据流、改变系统资源或影响系统操作，甚至改变了网络的结构等。主动攻击的常用方法有拒绝服务攻击（DoS）、分布式拒绝服务攻击（DDoS）、信息篡改、资源使用、欺骗、伪装、重放等。主动攻击的类型至少有探测型攻击、肢解型攻击、病毒型攻击、内置型攻击、欺骗型攻击、阻塞型攻击等。我们之所以罗列这么多主动攻击的内容，并不是希望读者了解它们，而是刚好相反，希望读者忘掉任何特定类型的主动攻击，因为沿着该列举的思路，将永远无休无止，这不是“安全通论”要做的事情。
第二类：被动攻击。此时，黑客只收集信息，而不对系统做任何改变，因此隐蔽性很强。比如，黑客只远程窃听、观察和分析协议数据单元，而不干扰信息资源等。被动攻击包括嗅探、信息收集等方法。此类攻击的威力其实比想象的要大得多，包括密码破译、大数据隐私分析等都属于此类攻击。
正是由于第二类（被动攻击）的存在，使得系统漏洞的客观描述几乎不可能。为此，还需要对上述已经被初步清理的攻防场景进行再清理，目的是将被动攻击也转化为主动攻击。于是，在网络空间安全中，攻防场景最终清理为：除黑客自身以外，所有其他部分（包括赛博网络和人员）组成的系统都看成是黑客的攻击目标系统。
下面对这最终攻防场景，做两点说明。
（1）此时不再有被动攻击了，因为即使是黑客窃听到某些敏感信息，如果他只是把这些信息烂在肚子里，而不采取任何行动，那么这显然相当于黑客没发动攻击；如果黑客对其收集或分析到的信息做了任何动作，哪怕是最轻微的动作（如将这些信息扩散给身边的朋友等），那么其实此时被攻击的系统就被改变了（因为这位朋友属于黑客自身之外，所以也就属于被攻击系统的一部分了），所以相应的攻击便是主动攻击了，无论这个攻击最终是否成功。
（2）为什么要将被攻击系统的内涵做如此扩展呢？如果某些读者还不适应这种扩展，那么也可以这样来看待主动攻击和被动攻击：主动攻击涉及的系统部分可称为直接攻击系统，被动攻击涉及的系统部分可称为间接攻击系统。而扩展的被攻击系统，其实就是直接攻击系统和间接攻击系统的合成。
为了明确起见，我们将上述内容归纳成以下定律。
攻防定律：黑客若要动用任何主动攻击或被动攻击方法去攻击系统A，那么一定可以对A做某种扩展，将其扩展成B，使得对A的主动攻击和被动攻击，都能够转化成仅对B的主动攻击（此时，不再有被动攻击了）。
需要指出的是，无论是系统A还是B，从功能上看，它们都可以等价为某个赛博网络（或计算机网络），因为即使涉及自然人（黑客、红客或用户），他们的任何行动也最终得通过计算机网络来落实，所以这时的人（准确地说是人的行为）也可等价为某种计算机行为，从而这些人也就被纳入了网络。特别强调一下，这并不意味着计算机可以代替人了，因为，“人能干，而计算机不能干”的行为根本就不在网络空间安全攻防的范围之内。
现在可以请出本节的关键角色了，它就是众所周知的图灵机。这里只给出它的一个最简单数学描述。
图灵机的数学定义（见参考文献[8]）：设 q 1 , q 2 ,…, q m 为 m 个互异的数（也称图灵机的 m 个状态），称映射 M ，有
为一台 m 态的四重组单带图灵机，简称图灵机。更详细地说，一台图灵机是一个定义域和值域都是有限集的映射，因此，它又可以用以下2 m 个4元数列串来唯一确定：
其中， v 1 , v 2 ,…, v 2m ∈{0,1,L,R,↓}， d 1 , d 2 ,…, d 2m ∈{ q 1 , q 2 ,…, q m }，称 q 1 , q 2 ,…, q m 为状态符号， q 1 为初始状态；称0与1为磁带符号；称L为左移符号，R为右移符号；↓为停机符号。称上述2 m 个4元数列串所形成的表格为图灵机指令表，并说该图灵机被该指令表唯一确定，把该指令表中的每一行{ q i , ε , v j , d j }（其中 ε ∈{0,1}）称为该图灵机的一条指令。它的直观意义是：若图灵机当前处于内部状态 q i ，读/写磁头的方格内有符号 ε 时，机器进行由 v j 决定的工作，然后转到新状态 d j 。其中，当 v j =0时，读/写磁头在所扫描的方格内，写上符号0；当 v j =1时，读/写磁头在所扫描的方格内，写上符号1；当 v j =L时，磁带向左移动一格；当 v j =R时，磁带向右移动一格；当 v j =↓时，机器停机。
引理4.1：两个图灵机 M 和 N 是相同的，当且仅当它们对应的指令表在数学上是等价的，即能够找到某个一对一的可逆映射，使其能将图灵机 M 的指令表变换成图灵机 N 的指令表。显然，状态个数不相等的图灵机肯定是不相同的。
下面回到本节的主题。
任何一个赛博网（注意：人的行为已经被转化为网络行为了），整体上都可以看成一台计算机；而每台计算机都可以看成一种图灵机，而且还是比较简单的图灵机，即满足邱奇-图灵论题的图灵机。或者说，此时没有所谓的停机问题，因为赛博网上可计算的函数，都可用该图灵机计算（提示：网上的所有行为，包括黑客行为，其实都是一种计算行为）。所以，黑客攻击网络的行为便可以描述为以下模型。
网络攻击的黑客行为图灵机模型：某用户有一个图灵机 M ，某黑客欲对该图灵机进行主动攻击（注意：被动攻击已被化解为更大系统的主动攻击了，不妨设该系统就是这个 M ）。换句话说，黑客将图灵机 M 变成了图灵机 N 。于是，便有以下几种可能的情况。
情况1：图灵机 M 与 N 相同，那么黑客的攻击显然就失败了，因为等价地说，他什么也没干。
情况2：图灵机 N 与 M 不再相同了，那么严格且客观地说，黑客就发现并成功利用了某个漏洞。这便是漏洞的客观描述，但是，由于安全是主观的，所以情况2又可以再细化。
情况2.1：黑客图灵机 N 是有限图灵机，它的计算结果（即停机状态，也即攻击结果）也当然是有限的（因为其指令表是有限的），如果所有这些计算结果对合法用户（即图灵机 M 的主人）来说，都没有造成不安全事件（注意：是否不安全，应该完全是该用户的主观意见，别人无权评判），那么这其实就是黑客虽然发现并利用了某个客观漏洞，但是并不能给用户造成损害，相当于用户未受到攻击（现实例子便是，如果黑客发现了某乞丐的隐私照片，显然不太可能给他造成严重损害。但是，如果这些隐私照片的主人正在竞选总统，那么情况就完全相反了）。
情况2.2：黑客图灵机 N 的至少某个计算结果对该用户造成了伤害，那么黑客的攻击就成功了。或者说，黑客发现并利用的这个漏洞，就成了图灵机 M 的一个不安全因素；又或者说，这个漏洞是有害漏洞（当然是针对该用户，也许对其他用户来说是无害的）。
综上可知，如果针对某个黑客，用户图灵机 M 的有害漏洞很少且很难发现和利用，那么原因可能是该黑客太笨；但是，如果针对绝大部分黑客， M 都很难找到有害漏洞的话，那么 M 就很可能是安全度很高的图灵机了。
同一个现实网络中有许多合法用户。从每个合法用户的角度去看该网络时，都可以等价出一个图灵机（安全度可能不相同），而且这些众多的图灵机还是彼此不同的（虽然大同小异）；如果合法用户的所有这些图灵机的安全度都很高，那么该现实网络的安全度就很高。
在维护网络空间安全方面，合法用户当然有义务担负相应的责任（如严格按规范操作等），但是主要的安全保障任务应该属于红客。那么，红客到底应该怎么办呢？
为了更加形象地描述，从第2节开始，我们又回归到普通的网络空间，即不再用图灵机模型了，同时，相应的攻击也包括所有主动攻击和被动攻击了。