基于模拟攻击的网络安全风险评估研究

提出了一种基于模拟攻击的网络安全风险评估分析方法.在提取目标系统及其脆弱性信息和攻击行为特征的基础上,模拟攻击者的入侵状态改变过程,生成攻击状态图,并给出其生成算法.研究了利用攻击状态图对网络系统安全进行评估的方法.提出了一种新的评估系统的设计方案,给出评估系统的总体框架结构及各模块功能组成.     

基于攻击能力增长的网络安全分析模型

网络脆弱性分析是近年来国内外研究的热点问题之一.基于攻击能力增长的网络安全性分析模型以攻击者的能力增长为主导,参考网络环境配置,模拟黑客攻击自动生成攻击图.使用攻击能力增长表示攻击者的最终目标使得攻击图的表示更为准确.最小攻击代价分析第1次考虑了相似攻击对攻击代价的影响,以便对各条路径的攻击代价进行计算;最小环境改变分析考虑入侵检测的因素对最可能的攻击路径进行分析,对于入侵检测系统的处理更加科学合理;两种分析都为改善网络配置提供了依据.与已有成果相比,模型提出的算法和方法更为实际可行.     

基于实时告警的层次化网络安全风险评估方法

为了准确地评估网络安全风险,提高网络的整体安全性,提出了基于实时告警的层次化网络安全风险评估方法.提出了一种包含服务、主机和网络3级的网络分层风险评估模型.在此基础上以IDS (intrusion detection system)作为数据源,以威胁对象价值、脆弱性严重程度和威胁出现的频率作为核心变量,针对威胁攻击对象的不同进行分类计算,通过加权的方式计算网络各层的安全风险值.分别以实验室网络环境及校园网环境为实例,表明了该方法的准确性和有效性.     

基于信息融合的网络安全态势评估模型

针对分布式拒绝服务(DDoS)攻击评估不准确和网络安全态势评估不全面的问题,提出了一种基于信息融合的网络安全态势评估模型。首先,提出了以数据包信息为原始数据的DDoS攻击威胁评估方法,提高了评估的准确性;然后,对原有的通用弱点评价体系(CVSS)进行改进并对漏洞脆弱性进行评估,使得评估更加全面;其次,结合客观权重和主观权重,并以序列二次规划(SQP)算法对组合权重进行寻优,降低了融合的不确定性;最后,将三者进行融合得到网络的安全态势。通过搭建入侵检测平台,利用不同的规则库,针对相同DDoS 攻击的报警数会相差3 个数量级,与依赖报警数评估方法相比,以数据包信息评估DDoS 攻击的方法可得到准确的DDoS攻击威胁态势。仿真对比结果表明,提出的模型和方法能够提高评估结果准确度。     

网络组合攻击建模方法研究进展

在实际的计算机网络中常常存在各种各样的脆弱性，攻击者常常利用这些脆弱性逐步入侵，最终达到攻击目标。对这种网络组合攻击进行建模的研究有利于网络安全的防护者对网络的安全状态进行安全评估和采取合理的安全措施。网络组合攻击建模方法经历了从小型网络建模向中大规模网络建模的发展，由手动建模向自动化建模的方向发展，由自然语言建模向形式化语言建模方向发展。本文总结了目前网络组合攻击建模框架及其关键技术，并对关键技术的发展现状做了介绍，最后展望了未来的发展趋势。     

基于脆弱性关联模型的网络威胁分析

为了解决网络脆弱性建模存在的问题以及威胁评估方法中的不足,结合面向对象技术提出了基于扩展时间Petri网的脆弱性关联模型,通过定义攻击复杂度和危害度因素以及各评估指标的量化方法,给出了脆弱性关联模型的生成算法。结合网络威胁度的计算公式,运用改进的Dijkstra算法给出了无目标导向的网络威胁量化分析方法。该模型能够有效缩减状态空间的规模,适合对复杂网络攻击建模。实验证明了脆弱性关联模型的正确性及其优越的描述性能,基于该模型的威胁分析方法也更为合理、有效。     

融合攻击图和博弈模型的网络防御策略生成方法

近些年威胁网络安全的事件日趋频繁,黑客的攻击手段越来越复杂,网络安全防护的难度不断增加.针对实际攻防环境中攻击策略复杂多变和攻击者不理性的问题,文章将攻击图融入攻防博弈模型,并引入强化学习算法,设计了一种网络主动防御策略生成方法.该方法首先基于改进攻击图的网络脆弱性评估模型,成功压缩策略空间并有效降低建模难度,然后对网...     

基于吸收Markov链的网络入侵路径分析方法

从攻击者角度对网络进行入侵路径分析对于指导网络安全防御具有重要意义。针对现有的基于吸收Markov链的分析方法中存在的对状态转移情形考虑不全面的问题和状态转移概率计算不合理的问题,提出了一种基于吸收Markov链的入侵路径分析方法。该方法在生成攻击图的基础上,根据攻击图中实现状态转移所利用的漏洞的可利用性得分,充分考虑了非吸收节点状态转移失败的情况,提出了一种新的状态转移概率计算方法,将攻击图映射到吸收Markov链模型;利用吸收Markov链的状态转移概率矩阵的性质,计算入侵路径中节点的威胁度排序和入侵路径长度的期望值。实验结果表明,该方法能够有效计算节点威胁度排序和路径长度期望;通过对比分析,该方法的计算结果相比现有方法更符合网络攻防的实际情况。     

一种基于诱捕型入侵防护的主动式网络安全系统

传统的网络安全体系如防火墙、VPN、反病毒软件以及入侵检测系统（IDS）,都是基于静态、被动的网络安全防御技术,不可能对网络中的攻击和威胁做出事先主动防护。为此,提出了一种基于诱捕型主动防护技术的网络安全模型,该模型通过架设诱捕器,在让攻击远离正常网络和主机情况下,实施入侵诱骗来捕获攻击者的数据,从而预知攻击者及其攻击手段,事先设计好主动防御措施,使网络安全由被动防御转换为前瞻性的主动防护。在给出诱捕型入侵防护网络安全模型的数学描述及框架结构基础上提出了该模型的具体实现方案。     

面向WSN安全路由协议的自适应威胁模型

针对无线传感器网络路由发现过程中安全性评估问题,提出一种新的自适应威胁模型。该模型通过对传统Dolev-Yao模型进行改进,将攻击分为限定接收传输范围的单个攻击者到不限定任何能力的多个共谋攻击者等九类,在无须任何安全假设的情形下对不同路由发现过程的攻击进行分类安全评估,自适应地确定破坏协议时的攻击强度和破坏协议所需的最小攻击强度,以评估路由发现协议的安全性,进而采取相应的安全措施予以预防。最后以一类无线传感器网络自适应威胁模型为实例,说明该模型的正确性、有效性。     

A Network Security Risk Assessment Method Based on a B_NAG Model

Computer networks face a variety of cyberattacks. Most network attacks are contagious and destructive, and these types of attacks can be harmful to society and computer network security. Security evaluation is an effective method to solve network security problems. For accurate assessment of the vulnerabilities of computer networks, this paper proposes a network security risk assessment method based on a Bayesian network attack graph (B_NAG) model. First, a new resource attack graph (RAG) and the algorithm E-Loop, which is applied to eliminate loops in the B_NAG, are proposed. Second, to distinguish the confusing relationships between nodes of the attack graph in the conversion process, a related algorithm is proposed to generate the B_NAG model. Finally, to analyze the reachability of paths in B_NAG, the measuring indexs such as node attack complexity and node state transition are defined, and an iterative algorithm for obtaining the probability of reaching the target node is presented. On this basis, the posterior probability of related nodes can be calculated. A simulation environment is set up to evaluate the effectiveness of the B_NAG model. The experimental results indicate that the B_NAG model is realistic and effective in evaluating vulnerabilities of computer networks and can accurately highlight the degree of vulnerability in a chaotic relationship.     

基于期望收益率攻击图的网络风险评估研究

随着互联网应用和服务越来越广泛,层出不穷的网络攻击活动导致信息系统的安全面临极大的风险挑战。攻击图作为基于模型的网络安全风险分析技术,有助于发现网络节点间的脆弱性和评估被攻击的危害程度,已被证实是发现和预防网络安全问题的有效方法。攻击图主要分为状态攻击图和属性攻击图,由于状态攻击图存在状态爆炸的问题,研究者大多偏向于基于属性攻击图的网络风险评估研究。针对现有的属性攻击图研究过度依赖网络节点本身脆弱性和原子攻击本质属性进行量化分析,忽略了理性攻击者通常以攻击利益最大化来选择具体的攻击路径,提出了基于期望收益率攻击图的网络风险评估框架和攻击收益率量化模型。所提网络风险评估框架以公开的漏洞资源库、漏洞挖掘系统发现的新漏洞以及与网络攻防相关的大数据为基础数据源,以开源大数据平台为分析工具,挖掘计算攻击成本和攻击收益相关要素;借用经济学中的有关成本、收益以及收益率等概念构建原子攻击期望收益率计算模型;通过构建目标网络的属性攻击图,计算攻击路径上的原子攻击期望收益率,生成所有可能攻击路径的期望收益率列表;以期望目标为出发点,依据特定的优化策略（回溯法、贪心算法、动态规划）展开搜索,得到最大收益率的完整攻击路径,为网络风险评估提供依据。仿真实验结果表明了所提期望收益率攻击图网络风险评估方法的有效性及合理性,能够为发现和预防网络安全问题提供支撑。     

基于Delphi和ANN的网络安全综合评价方法研究

网络安全评价是一复杂的系统工程，现有的安全评估工具大都只是用于对网络系统安全漏洞进行扫描、检测。为了对网络安全进行综合评价，必须要运用系统工程的思想和方法。文中采用德尔菲法（Ddphi）对影响网络安全的各种因素进行了深入研究。确立了网络安全综合评价指标体系，提出了人工神经网络（ANN）安全评价模型，并进行了计算机仿真试验。结果表明，这一模型能有效地对网络安全等级进行综合评价，从而为全面评价计算机网络安全状况提供了新的思路和方法。     

基于攻击图的信息物理系统信息安全风险评估方法

震网病毒等事件实证了信息攻击能对信息物理系统(CPS)带来严重的物理影响。针对这类跨域攻击问题,提出了基于攻击图的风险评估方法。首先,对信息物理系统中的信息攻击行为进行了分析,指出可编程逻辑控制器(PLC)等物理设备中存在的漏洞是信息攻击实现跨域攻击的关键,并给出了信息物理系统中漏洞的利用模式及影响后果;其次,建立风险评估模型,提出攻击成功概率和攻击后果度量指标。综合考虑漏洞固有特性和攻击者能力计算攻击成功概率,根据主机重要程度和漏洞利用模式计算攻击后果。该方法能够将信息域与物理域作为一个整体进行建模,综合考虑多个跨域攻击对系统风险的影响。数值案例表明,多个跨域攻击组合下的风险值是单一攻击下的5倍,计算得到的风险值更为准确。     

基于攻击检测和节点脆弱性的网络安全风险分析方法

随着网络技术的不断发展,被动防御已经渐渐不能满足需求,主动防御的需求越来越迫切。主动防御的基础是网络风险分析。本文提出一种基于攻击检测和节点脆弱性的网络风险分析方法。该方法利用攻击信息和节点脆弱性信息计算攻击造成的影响度,从而分析网络风险并确定网络系统的薄弱点。与基于节点脆弱性的网络风险分析方法相比较,本文方法模型更加完善,结果更加准确。     

动静态特征结合的漏洞风险评估及缓解方法

针对如何提高漏洞风险评估的准确性进行了研究,提出一种动静态特征结合的漏洞风险评估及缓解方法。通过将传统风险评估方法中常用的来源于通用漏洞评分系统（CVSS）的攻击复杂度、影响程度、攻击向量等固定属性作为静态特征,将防御能力、漏洞修复情况、攻击者的攻击能力等随时间推移可能发生变化的属性作为动态特征,两者结合对漏洞的风险程度进行更加全面的评估。给出了在实际应用中各特征的量化计算方法,以及漏洞修复策略的推荐方法。以单个漏洞的风险评估过程和多个漏洞的风险评估结果为例,将评估结果与CVSS评分进行对比实验。结果表明该方法能结合具体的网络环境给出更加准确的漏洞风险评估结果及合理的漏洞修复策略,验证了该方法的可行性和有效性。     

Objective Risk Evaluation for Automated Security Management

Network security depends on a number of factors. And a common characteristic of these factors is that they are dynamic in nature. Such factors include new vulnerabilities and threats, the network policy structure and traffic. These factors can be divided into two broad categories. Network risk and service risk. As the name implies, the former one corresponds to risk associated with the network policy whereas the later one depends on the services and software running on the system. Therefore, evaluating security from both the service and policy perspective can allow the management system to make decisions regarding how a system should be changed to enhance security as par the management objective. Such decision making includes choosing between alternative security architectures, designing security countermeasures, and to systematically modify security configurations to improve security. As there may be real time changes to the network threat, this evaluation must be done dynamically to handle such changes. In this paper, we provide a security metric framework that quantifies objectively the most significant security risk factors, which include existing vulnerabilities, historical trend of vulnerabilities of the remotely accessible services, prediction of potential vulnerabilities for these services and their estimated severity, unused address space and finally propagation of an attack within the network. These factors cover both the service aspect and the network aspect of risk toward a system. We have implemented this framework as a user-friendly tool called Risk based prOactive seCurity cOnfiguration maNAger (ROCONA) and showed how this tool simplifies security configuration management of services and policies in a system using risk measurement and mitigation. We also combine all the components into one single metric and present validation experiments using real-life vulnerability data from National Vulnerability Database (NVD) and show comparison with two existing risk measurement tools.     

考虑漏洞间相关作用的风险评估方法

信息安全问题随着时代的变迁日益复杂,而科学、合理的风险评估为信息安全提供了一种比较根本、有效的解决途径。运用可靠性分析的方法,提出了在计算机网络空间下,基于相关性漏洞的风险评估模型,对系统的攻击建模的研究提供了一个新的思路。     

基于改进模糊C-均值聚类的DDoS攻击安全态势评估模型

新型网络环境下,传统的网络态势评估方法已经不能有效地评估分布式拒绝服务攻击DDoS的安全态势。提出了基于改进模糊C 均值FCM聚类的DDoS攻击的安全态势评估模型。该模型根据新老用户网络流IP地址状态变化和单双向网络流的融合特征,计算出网络系统各节点的风险指标,通过汇聚网络中各个节点的风险指标生成整个网络的安全态势信息,再用改进的模糊C-均值聚类算法将融合的安全态势信息分为五个安全等级,最后采用风险等级识别模型对整个网络的DDoS攻击安全态势进行定量评估。实验结果表明,该模型能够合理有效地评估DDoS攻击的安全态势,比现有的评估方法更准确灵活。     

基于攻击图的分布式网络风险评估方法

对信息系统进行有效的风险评估,选择有效的防范措施,主动防御信息威胁,是解决信息系统安全问题的关键所在。将攻击图模型应用于信息安全的风险评佑。首先针对信息安全风险评佑的不确定性和复杂性,将脆弱点关联技术用于风险评估。其次,针对攻击图所描述的攻击路径对于定量指标的分析缺乏相应的处理能力,而风险因素的指标值具有很大的不确定性等问题,采用攻击路径形成概率对信息安全的风险因素的指标进行量化,对原子攻击成功概率进行预处理,提出了基于攻击图模型的分布式风险评佑方法。该方法充分利用网络系统中各个主机的计算能力,极大地缩短了攻击图生成时间。