基于攻擊圖的網(wǎng)絡(luò)安全綜合管理關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)作為現(xiàn)代社會(huì)最為重要的信息交互平臺(tái)，其規(guī)模及復(fù)雜度早已與二十年前大型機(jī)時(shí)代的互聯(lián)系統(tǒng)不可同日而語(yǔ)。伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與廣泛普及，黑客攻擊、病毒傳播等安全問(wèn)題造成的影響越來(lái)越突出，網(wǎng)絡(luò)安全正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)安全綜合管理通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)的全面評(píng)估、積極預(yù)防、及時(shí)發(fā)現(xiàn)與快速響應(yīng)，將系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)維持在用戶(hù)可接受水平。在眾多相關(guān)技術(shù)中，網(wǎng)絡(luò)攻擊圖因簡(jiǎn)潔、完備地包含了攻擊者為達(dá)到目標(biāo)可能選擇的所有潛在攻擊路徑，是網(wǎng)絡(luò)安全

2、評(píng)估與增強(qiáng)、告警因果關(guān)聯(lián)、安全態(tài)勢(shì)感知等網(wǎng)絡(luò)安全綜合管理關(guān)鍵技術(shù)的重要手段與依據(jù)。
　　 網(wǎng)絡(luò)攻擊圖構(gòu)建及分析技術(shù)早期較多應(yīng)用于離線(xiàn)安全評(píng)估領(lǐng)域，目標(biāo)是預(yù)先識(shí)別所有可能導(dǎo)致系統(tǒng)受損的狀態(tài)變遷序列，從而找到成本最低的補(bǔ)救措施。近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)攻擊圖技術(shù)也被逐步應(yīng)用于實(shí)時(shí)安全管理領(lǐng)域，并取得了一些成果。然而，現(xiàn)有的攻擊圖構(gòu)建方法依然存在計(jì)算復(fù)雜度高、安全相關(guān)因素考慮不完備等問(wèn)題，限制了其在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用。此外，基于攻擊圖的安全分析

3、技術(shù)在基礎(chǔ)模型通用性、合理性、計(jì)算復(fù)雜度等方面也有相當(dāng)大的改善空間，對(duì)其進(jìn)行研究具有較高的理論價(jià)值及實(shí)際意義。
　　 本課題提出一種新型的網(wǎng)絡(luò)攻擊圖構(gòu)建方法以及相應(yīng)的攻擊圖分析方法，以期系統(tǒng)化地利用攻擊圖技術(shù)解決網(wǎng)絡(luò)安全綜合管理相關(guān)問(wèn)題。課題提出的攻擊圖構(gòu)建方法遵循單調(diào)性假設(shè)，具有良好的收斂特性，計(jì)算復(fù)雜度較低。此外，該方法采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，易于工程實(shí)現(xiàn)。在攻擊圖分析方面，課題提出了一種改進(jìn)的貝葉斯近似推理方法，解決了傳統(tǒng)貝

4、葉斯網(wǎng)不允許有向圈存在、不支持證據(jù)間偏序關(guān)系以及無(wú)法用一種先驗(yàn)條件概率分布對(duì)當(dāng)前與未來(lái)兩種安全狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行推理等問(wèn)題。利用該方法能夠根據(jù)觀測(cè)到的攻擊證據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài)進(jìn)行后驗(yàn)推理，合理、準(zhǔn)確地計(jì)算攻擊圖節(jié)點(diǎn)置信度。
　　 在上述攻擊圖構(gòu)建及分析方法基礎(chǔ)上，課題對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全綜合管理領(lǐng)域的四個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究，包括：①如何定量評(píng)估網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的安全性；②如何根據(jù)已觀測(cè)到的告警判斷攻擊路徑；③如何判斷告警之間的因果關(guān)系；④如何有效增強(qiáng)

5、網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的安全性。
　　 在安全評(píng)估方面，課題提出采用資產(chǎn)折損率量化網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)安全性，并為此在攻擊圖中引入資產(chǎn)折損節(jié)點(diǎn)，以通過(guò)計(jì)算該類(lèi)節(jié)點(diǎn)的置信度定量得到資產(chǎn)折損率。在攻擊路徑分析方面，課題改進(jìn)了經(jīng)典數(shù)據(jù)挖掘算法-Apriori算法，將之用于挖掘頻繁攻擊序列。在告警關(guān)聯(lián)方面，課題提出四種告警因果關(guān)聯(lián)方法，分別通過(guò)分析：攻擊路徑、攻擊圖距、后驗(yàn)推理攻擊樣本、告警時(shí)間間隔，來(lái)計(jì)算告警之間的因果關(guān)聯(lián)度。除此之外，還提出了一種基于