基于异构冗余的拟态数据库模型设计与测试

数据库作为信息系统核心组件,存放着大量重要数据信息,易受到危害最大的SQL注入攻击.传统数据库防御手段需要攻击行为的特征等先验知识才能实施有效防御,具有静态、透明、缺乏多样性等缺陷.本文在此背景下,以拟态防御动态异构冗余原理为基础,使用保留字拟态化模块、指纹过滤模块、拟态化中间件模块实现SQL注入指令的指纹化、去指纹化、相似性判决,提出具有内生安全性的拟态数据库模型,并使用渗透测试演练系统DVWA中的SQL注入模块对该模型进行安全性测试,验证了拟态数据库模型的可用性和安全性.     

拟态区块链——区块链安全解决方案

区块链起源于比特币,其核心是去中心化、去信任、防篡改、防伪造、可溯源,因此在任何高价值数据的管理、存储与流通的过程中都可以用到区块链.区块链已经在多种场景中得到应用,但是区块链的安全问题一直存在,且对用户权益影响极大.拟态防御是由中国的研究团队提出的新型网络防御技术,对新型系统的网络防御具有重要的作用.首先介绍区块链面临的安全威胁以及目前存在的应对方案,然后对拟态防御中核心的动态异构冗余（dynamic heterogeneous redundance,简称DHR）架构进行介绍;其次,针对区块链存在的潜在安全问题,借鉴动态异构冗余架构和密码抽签的思想,结合安全性定义和参数选择规则,从动态异构共识机制以及动态异构冗余签名算法两个角度提出了区块链的安全解决方案,称为拟态区块链;最后进一步分析了拟态区块链的安全性和性能,结果显示,动态异构冗余区块链可以在多个方面得到比典型区块链更好的安全性.     

动态异构冗余架构下Web实践及安全性分析

当前网络环境下安全事件频发,攻防双方处于极度失衡状态,对其进行解决刻不容缓.针对目前安全领域内缺乏有效的防御手段的现状,对拟态安全防御技术进行分析、探索、实践.在对现有防御技术探讨的基础上,通过对拟态安全防御中核心思想、架构设计的引入与分析,构建一种动态异构冗余架构下的典型Web服务系统,并在实验中证实该系统的安全稳定性.进一步地,从攻击行为模型和安全防护概率角度出发,对系统的安全性进行分析.仿真结果表明,系统在动态异构冗余架构下能够增强防护能力,这对现网环境下网络安全改造方案具有指导意义,为下一步构造安全稳固的系统提供了理论支撑.     

软件定义网络下的拟态防御实现架构

针对传统防御技术难以应对未知漏洞和后门的问题,拟态安全防御（MSD,mimic security defense）通过构造动态异构冗余模型,提高系统的不确定性,增加攻击者的攻击难度和成本,提升网络安全性能。基于软件定义网络,提出了一种拟态防御的实现架构,首先,按照非相似余度准则构建异构冗余执行体,而后借助软件定义网络的集中管理控制实现动态选调和多模判决等功能。实验验证了架构的入侵容忍能力和可用性。     

云环境下面向拟态防御的反馈控制方法

云环境下的虚拟化技术,给用户带来了一些数据和隐私安全问题。针对云环境中虚拟机单一性、同质性和静态性等问题,文章提出一种云环境下面向拟态防御的反馈控制方法。该方法以云中虚拟机为基础,利用拟态防御技术对虚拟机进行拟态化封装,通过反馈控制架构对其实现闭环负反馈控制,并基于异构虚拟机动态轮换改变执行环境,保证虚拟机系统环境的随机性。实验表明该设计实现了对用户服务的错误容忍、可疑虚拟机检测和动态轮换,增加攻击者利用漏洞攻击的难度。     

拟态通用运行环境的框架设计

为实现信息系统安全防御的目的,针对动态异构冗余(DHR)架构设计拟态通用运行环境(MCOE)框架。以拟态化改造后功能等价的异构冗余信息系统应用程序,以及异构化的信息系统运行环境设施为对象,为N异构执行体构建面向服务请求的资源调度、分发、执行、表决、安全威胁清洗恢复以及管理的自动化运行支撑环境,提供拟态产品的分发、表决统一集成接口规范。在该框架中,服务请求主键驱动的N个异构执行体和MCOE分发、内部表决、外部表决、协同执行、管理5个服务器交互运行。仿真结果表明,该设计可有效抵御软硬件后门和漏洞引发的网络攻击。     

一种基于执行体异构度的拟态裁决优化方法

网络空间拟态防御技术通过构建动态异构冗余的系统架构来提高系统的安全性能,而裁决器的表决机制是防御链中的关键步骤,直接影响拟态系统的安全性和效率。针对拟态表决环节的任务特性,对一致表决算法进行改进,设计基于执行体异构度的拟态裁决优化方法。结合拟态防御系统的异构特性,在选择执行体表决输出时引入执行体间的异构度作为决策因素,同时综合考虑执行体数目和历史记录信息,使表决算法更适用于拟态架构面临的威胁场景。实验结果表明,与一致表决算法相比,该算法能够显著提高拟态系统的安全性能,有效规避共模逃逸的风险。     

拟态防御体系OSPF协议研究及分析

网络空间拟态防御技术是一种基于动态异构冗余的新型主动防御技术，通过引入多个异构冗余的执行体，增强广义鲁棒性，通过对多个执行体的策略或者周期性调度，对外呈现特征的不确定性变化，增强安全性。路由协议安全是网络安全的重要组成部分，OSPF协议作为网络空间中部署最广泛、实现最复杂的路由协议，如何实现各异构执行体OSPF协议功能的等价，是支持拟态防御的网络设备亟需解决的问题。首先，科学阐述了拟态防御的设计思想，详细描述了支持拟态防御的路由器的体系结构，论述了OSPF协议在拟态防御体系结构中的处理方法，通过引入OSPF协议代理实现各异构执行体OSPF协议功能的等价，在支持拟态防御的路由器原型样机中验证了该方法的可行性和高性能。最后，结合几种经典的OSPF路由攻击产生的路由器安全风险进行了具体说明及实验验证，实验表明该方法能够有效提高其应对OSPF网络攻击的能力。     

拟态构造的Web服务器异构性量化方法

拟态构造的Web服务器是一种基于拟态防御原理的新型Web安全防御系统,其利用异构性、动态性、冗余性等特性阻断或扰乱网络攻击,以实现系统安全风险可控.在分析拟态防御技术原理的基础上,论证异构性如何提高拟态构造的Web服务器的安全性,并指出对异构性进行量化的重要性.在借鉴生物多样性的量化方法基础上,将拟态构造的Web服务器的异构性定义为其执行体集的复杂性与差异性,提出了一种适用于量化异构性的量化方法,通过该方法分析了影响拟态构造的Web服务器异构性的因素.在理论上为拟态防御量化评估提供了一种新方法,工程实践上为选择冗余度、构件和执行体提供了指导.实验结果表明,该方法比香浓维纳指数和辛普森指数更适合于量化拟态构造的Web服务器的异构性.     

拟态防御Web服务器设计与实现

Web服务器系统作为重要的服务承载和提供平台,面临的安全问题日益严重.已有的防御技术主要基于已知攻击方法或漏洞信息进行防御,导致难以很好地应对未知攻击的威胁,从而难以全面防护web服务器系统的安全.论文首先提出了攻击链模型,对已有技术的问题和不足进行了深入的分析.在此基础上,提出了基于“动态异构冗余”结构的拟态防御模型,并描述了拟态防御模型的防御原理和特点.基于拟态防御模型构建了拟态防御web服务器,介绍了其架构,分析了拟态原理在web服务器上的实现.安全性和性能测试结果显示拟态防御web服务器能够在较小开销的前提下,防御测试中的全部攻击类型,说明拟态防御web服务器能够有效提升系统安全性,验证了拟态防御技术的有效性和可行性.最后讨论了拟态防御技术今后的研究前景和挑战.     

基于多变体的控制软件异构冗余与动态重构技术研究

针对控制软件的防篡改问题,从工控安全角度出发,提出了一种利用多变体技术和虚拟化技术构建控制软件动态目标防御体系的新方法;通过多变体的异构冗余、动态重构和多模表决实现了软件层面的主动防御和安全态势感知,通过虚拟化技术实现了多变体执行环境的快速构建;着重介绍了技术路线、系统架构、动态重构策略、表决算法和同步机制;研究结果表明,该技术在提高控制系统可靠性的同时,使其具备了较强的主动安全防御能力。     

基于拟态防御架构的多余度裁决建模与风险分析

网络空间拟态防御技术以动态异构冗余的内生安全特性作为架构核心,通过多余度裁决方保证服务质量并阻断攻击威胁。然而,目前对于多余度裁决的方法,并没有对其防御的代价和风险进行有效分析和评估。本文根据拟态防御与多余度裁决模型之间的关系,针对多余度裁决方法的防御能力、运行效率和系统恢复三方面进行建模和分析。根据模型分析方法挖掘出模型的三项指标之间的潜在关系和部分同构的部署策略下裁决模型的风险隐患问题,并通过实验验证了该方法的有效性。最后,根据模型的评估结果给出了实际部署意见并总结了模型的不足和改进方向。     

拟态数据库的网络攻击抵御能力评估和实证

在复杂的网络环境中Web数据库面临诸多威胁和挑战。在传统数据库防护技术的基础上,提出一种基于动态异构冗余体系的拟态数据库应用。针对动态异构冗余的拟态数据库模型进行攻击抵御能力实证评估。重点针对拟态数据库的表决器部分进行评估和实验,从不利用软件漏洞的基础出发,使用应用软件的字符处理特性机制来完成攻击实验。论证得出在满足"共谋攻击"的条件下或者在掌握了一定数量的异构体应用漏洞信息的情况下,针对异构体的语义识别差异构造信息输出,可以实现敏感信息从表决器的多模裁决中逃逸,削弱系统设计的理论安全性。     

多变体执行安全防御技术研究综述

软件和信息系统的高速发展在给人们生活带来诸多便利的同时,也让更多的安全风险来到了我们身边,不法分子可以很方便的利用无处不在的网络和越来越自动化、低门槛的攻击技术去获得非法利益。面对这种现状,传统被动式的安全防御已显得力不从心,更高的防御需求,促进了安全领域不断研究新的主动防御技术。这其中,基于攻击面随机化扰动的移动目标防御技术和基于异构冗余思想的多变体执行架构技术受到了广泛的关注,被认为是有可能改变网络空间游戏规则的安全技术,有望改变攻防双方不平衡的地位。本文对近年来多变体执行架构技术在安全防御方面的研究工作进行归纳总结,梳理了该方向的关键技术及评价体系。在此基础上,分析了多变体执行架构在安全防御方面的有效性,最后指出多变体执行架构技术当前面临的挑战与未来的研究方向。     

Security constraint processing in a multilevel secure distributeddatabase management system

In a multilevel secure distributed database management system, users cleared at different security levels access and share a distributed database consisting of data at different sensitivity levels. An approach to assigning sensitivity levels, also called security levels, to data is one which utilizes constraints or classification rules. Security constraints provide an effective classification policy. They can be used to assign security levels to the data based on content, context, and time. We extend our previous work on security constraint processing in a centralized multilevel secure database management system by describing techniques for processing security constraints in a distributed environment during query, update, and database design operations     

基于MongoDB的分布式缓存

电力信息化的发展对传统电力信息系统的数据处理、并发请求及响应能力提出诸多挑战.针对电力信息系统数据处理的特点,提出一种基于MongoDB数据库的分布式缓存,并对该分布式缓存的运行机制、服务端架构和客户端功能模块的设计进行了分析与阐述.基于MongoDB的分布式缓存能够有效地降低电力信息系统数据库层的访问负载量,提高系统的整体性能,它采用分布式文件存储缓存数据,支持数据冗余备份和故障恢复功能,具有较高的可靠性和扩展性.基于MongoDB的分布式缓存已成功应用到电力某企业的项目管理系统中.     

智能电网中基于MQTT协议的ABAC访问控制方案

在智能电网环境中,电力运营商和消费者通过智能电表进行大量高精度的用电数据的实时监测,用户机密数据持续暴露于未经授权的访问,在这种传统通信模式下,智能电表对家庭用户能源消耗的细粒度测量造成了严重的隐私安全问题,而现有的静态访问控制方法并不满足智能电网环境基于上下文的动态访问特性。针对此问题,提出一种基于物联网通信协议（MQTT协议）的访问控制方案,通过在MQTT协议中对树型结构的主题列表设计基于ABAC访问控制模型的动态上下文授权策略,并在WSO2系统使用XACML策略语言实现了提出的访问控制方案。性能评估结果表明,该方案能在较低的通信开销内支持动态的访问控制,以解决智能电网中用户的用电信息未经授权而泄露的隐私安全问题。