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。     

网络攻击图生成算法研究

攻击模型能够对攻击过程进行结构化描述和有效分析,攻击图可以清楚地分析攻击者可能采取的攻击路径,两者对网络安全策略的制定具有重要的指导意义.设计了一种基于状态转移的网络攻击模型,并基于该模型设计了攻击图生成系统的架构和相应的攻击图生成算法,在攻击图生成算法中引入了代价分析机制和规模控制机制.仿真实验结果表明,利用所设计的模型和算法不仅能有效地预测攻击者可能采用的各种攻击路径和最佳攻击路径,而且能有效地控制攻击图的规模.     

基于改进蚁群算法的防护策略选择模型

网络攻击的多步性增加了预测攻击路径的难度,难以对攻击提供有效的安全防护,而传统的解决方案需要花费较高的成本来修复大量的网络漏洞。针对上述问题,对网络攻击的防护问题展开研究,提出一种基于改进蚁群算法的防护策略选择模型（Hardening Measures Selection Mode based on an Improved Ant?Colony?Optimization,HMSMIACO）。该模型由三部分组成：在现有攻击图的基础上,运用能够描述多步原子攻击间因果关系的贝叶斯信念网络构建用于评估网络安全风险的概率攻击图;结合防护成本与收益的量化指标,提出一种能够模拟攻击者决策过程的路径预测算法;鉴于防护策略选择问题是一个NP-hard问题,选择适用于中等规模网络环境的一种改进蚁群算法求解该问题,并获得该网络环境下近似最优的防护策略集。最后,通过实验说明了HMSMIACO在降低网络安全风险问题上的可行性与有效性。     

面向分布式网络结构的APT攻击双重博弈模型

针对目前分布式网络结构缺少防御高级持续威胁（APT）攻击的安全理论模型问题,提出了一种基于纳什均衡理论和节点博弈的博弈模型。首先,通过APT攻击常用手段和分布式网络结构的特点,分析判断攻击者可能采取的攻击路径并提出网络安全防御框架;其次,通过节点博弈计算漏洞风险系数,在纳什均衡理论的基础上建立基于攻击路径的博弈模型（OAPG）,计算攻防双方收益均衡点,分析攻击者最大收益策略,进而提出防御者最优防御策略;最后,用一个APT攻击实例对模型进行验证。计算结果表明,所提模型能够从APT攻击路径对网络攻防双方进行理性分析,为使用分布式网络的机构提供一种合理的防御思路。     

基于系统调用的0day攻击路径检测系统

针对当前网络环境中缺乏有效检测0 day攻击路径的方法的问题,实现基于系统调用的0 day攻击路径检测系统。根据定义的语法规则和系统调用轨迹构造网络系统对象关系图,从网络系统对象关系图中识别出可疑的入侵传播路径,利用漏洞特征集合和漏洞指示函数识别出0 day攻击路径。实验结果表明,该系统能够准确检测网络中存在的0 day攻击路径,有效降低了误报和漏报率。     

一种基于攻击图的高级持续威胁检测方法北大核心CSCD

针对传统入侵检测工具无法检测高级持续威胁(Advanced Persistent Threat,APT)攻击和威胁警报疲劳问题,文章提出一种基于攻击图的APT检测方法 ADBAG(APT Detection Based on Attack Graph),该方法根据网络拓扑、漏洞报告等信息生成攻击图,并利用攻击图对攻击者行为进行预先分析,有效解决了威胁警报疲劳问题。文章结合ATT&CK(Adversarial Tactics,Techniques and Common Knowledge)模型和APT攻击三相检测模型,设计了一种缺失路径匹配评分算法,从攻击全局角度分析和检测APT攻击。同时,设计了基于灰名单的多攻击实体关联方法,以保证生成的APT攻击证据链的准确性。在公开数据集上进行实验,实验结果表明,ADBAG可以有效检测APT攻击,并能够检测基于零日漏洞的APT攻击,进一步定位攻击影响范围。     

配电自动化系统安全管理模型研究

针对目前配电自动化系统存在效率低、数据冗余、攻击预测能力有限等问题，提出了一种配电自动化系统安全管理模型。首先，建立配电自动化系统攻击量化模型，从而帮助配电自动化系统安全从业者及时发现系统防御薄弱组件。其次，提出了一种基于攻击树(AT)和通用漏洞评分系统(CVSS)的攻击概率量化算法。该算法减少了传统方法中攻击量化过程中主观因素的影响，提高了攻击预测的准确性。在仿真阶段，根据攻击者的行为以及实际系统各个组件的所有漏洞和可能的攻击状态，对基于AT模型建立的攻击路径图进行分析。分析结果表明，提出的模型计算概率高于Bayes方法概率4.02%～6.11%。仿真结果进一步验证了所提方法有助于安全从业者更加重视配电自动化系统危险组件的保护，为配电自动化系统安全防御措施的制定提供了一定参考。     

融合宏观与微观的双层威胁分析模型

针对现有威胁分析模型无法兼顾高级安全威胁的宏观发展趋势及微观传播路径的问题,建立了一种双层威胁分析模型TL-TAM。模型上层刻画严重程度由低到高的威胁发展趋势,下层融合技术漏洞攻击、社会工程攻击及网络扫描攻击,刻画威胁传播路径。据此,提出了威胁预测分析算法。实验结果表明,模型能够对威胁传播进行多层面综合分析,并且克服了基于攻击图的威胁分析模型局限于技术漏洞攻击的缺陷,更加适用于高级安全威胁的动态跟踪分析。     

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。     

基于攻击模式的攻击图自动生成方法研究

基于攻击图的网络漏洞分析是加强网络安全的重要方法。然而,当研究大规模网络时,怎样提高攻击图生成效率是当今研究的热点问题。该文在漏洞分析模型的基础上,提出一种攻击图自动生成方法的模型。从研究攻击者行为的角度入手,定义了攻击模式和相应的Prolog规则,来自动生成基本子攻击和攻击图,很大地提高了漏洞分析的效率。     

基于网络防御知识图谱的0day攻击路径预测方法

针对0day漏洞未知性造成的攻击检测难问题,提出了一种基于知识图谱的0day攻击路径预测方法.通过从现有关于网络安全领域本体的研究成果及网络安全数据库中抽取"攻击"相关的概念及实体,构建网络防御知识图谱,将威胁、脆弱性、资产等离散的安全数据提炼为互相关联的安全知识.在此基础上,依托知识图谱整合的知识,假设并约束0day...     

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.     

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...     

基于非零和攻防博弈模型的主动防御策略选取方法

针对现实网络攻防环境中防御措施的滞后性以及攻防对抗过程中双方收益不完全相等的问题,提出一种基于非零和博弈的主动防御策略选取方法。首先依据攻击者与系统的博弈关系,结合网络安全问题实际情况提出网络安全博弈图;其次在此基础上给出一种基于非零和博弈的网络攻防博弈模型,结合主机重要度以及防御措施成功率计算单一安全属性攻防收益值,进而根据攻防意图对整体攻防收益进行量化;最后通过分析纳什均衡得到最优主动防御策略。实例验证了该方法在攻击行为预测和主动防御策略选取方面的有效性和可行性。     

两种网络环境中权限提升攻击分析与对比

为了分析分离映射网络对权限提升攻击的缓解作用,提出了一种基于损失期望的攻击图建模评估方法.首先根据网络状态和脆弱性信息确定属性节点和原子攻击节点,生成攻击图,然后根据攻击者选取的攻击序列计算其对目标网络造成损失的期望值.基于该方法对两种网络环境中权限提升攻击情况进行了建模分析对比,结果表明分离映射网络对权限提升攻击起到了良好的缓解作用,较传统网络具有明显的安全优势.     

基于漏洞动态可利用性的网络入侵路径分析方法

现有的网络入侵路径分析方法未考虑漏洞的动态特征,且在描述漏洞利用导致的状态转移时,未考虑漏洞利用失败的情形。通过建模漏洞可利用性随时间的变化,文章提出一种改进状态转移概率计算方法的吸收Markov链模型。该模型结合网络攻防实际,考虑漏洞利用失败的情形,合理计算状态转移概率:首先对目标网络生成攻击图,在计算漏洞动态可利用概率的基础上,构建吸收Markov链;然后利用状态转移概率矩阵的性质,计算状态节点威胁度排序、入侵路径长度期望和路径成功概率,并在时间维度上进行分析。实验分析表明,文章方法相比已有方法在节点威胁度排序上更准确,对入侵路径长度期望和路径成功概率的计算更加符合网络攻防实际。     

基于依赖关系图和通用漏洞评分系统的网络安全度量

管理人员通常使用一些网络安全指标作为度量网络安全的重要依据。通用漏洞评分系统（CVSS）是目前人们普遍认同的网络度量方式之一。针对现有的基于CVSS的网络安全度量无法精确测量网络受到攻击的概率和影响两方面得分的问题，提出一种基于依赖关系图和CVSS的改进基础度量算法。首先发掘攻击图中漏洞节点的依赖关系，构建依赖关系图；然后根据依赖关系修改CVSS中漏洞的基础度量算法；最后聚合整个攻击图中的漏洞得分，得到网络受到攻击的概率及影响两方面的得分。采用模拟攻击者进行仿真实验，结果表明，该算法在算法精确度和可信度方面明显优于汇总CVSS分数算法，更加接近实际仿真结果。     

基于攻击图的网络安全度量研究

随着现代社会对网络系统依赖程度的日益增强,网络安全问题受到普遍关注。网络安全度量是指在理解网络环境的基础之上,建立合适指标体系和度量方法,评估网络的安全性。本文采用攻击图这种网络脆弱性分析技术,在对目标网络和攻击者建模的基础之上,根据两者之间的相互关系生成攻击图模型,分析不同的攻击路径。借鉴CVSS对单一漏洞的量化指标,以及节点间概率转换关系,提出攻击伸缩性机理。结合CVSS指标和攻击图,计算攻击伸缩性数值,并以此作为网络安全度量的方法,最后总结了当前网络安全度量的发展现状以及面临的挑战。     

一种基于攻击图的安全威胁识别和分析方法

业务系统安全管理需要网络攻击图来评估系统整体安全性或态势,同时又需要对那些可能严重危害系统安全的脆弱性利用威胁进行重点分析和优先处置.现有安全威胁识别和分析方法无法兼顾这两个方面,也无法处理脆弱性利用威胁分析过程中的不确定性问题.作者提出了一种安全威胁识别和分析方法.利用颜色Petri网(CPN)定义网络攻击图,并给出了网络攻击图生成NAGG算法,根据攻击模型分析结果生成网络攻击图;给出了基于CPN仿真的网络攻击图分解NAGD算法,可一次性分解出各脆弱性利用威胁对应的子攻击图,所述子攻击图不存在循环路径且最长攻击路径不超过预设值.并给出了一种脆弱性利用威胁度评估VETE算法,将子攻击图转换为不确定性推理规则集,采用D-S证据推理计算各子攻击图所对应安全威胁的威胁度,以确定安全威胁处置优先级.最后以一个典型Web应用系统为例,验证了所述安全威胁识别和分析方法的有效性.