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。     

拟态安全信息系统测评方法及技术研究

信息系统在社会中发挥着重要的作用,面临的安全问题日益严重。传统信息安全防御技术主要基于已知攻击方法或漏洞进行防御,无法有效应对未知攻击的威胁,难以全面防护Web系统的安全,基于动态异构冗余架构为拟态安全信息系统提供了本质安全和内生安全。研究了拟态信息系统的架构特征,给出了拟态安全信息系统的测评方法,并对拟态属性的验证方法和技术进行了分析。     

基于拟态防御理论的SDN控制层安全机制研究

针对现阶段软件定义网络(SDN)控制层流规则篡改攻击以及单点脆弱性问题,提出一种基于动态异构冗余的拟态安全控制器模型,通过分布式冗余架构以及一致性判决机制提高系统可靠性,利用调度机制实现系统动态性以及结合异构因素提高系统安全性,通过一致性容错算法(Consistency and Fault Detection Algorithm, CFDA)实现安全数据处理与错误检测,并提高控制器集群动态、可扩展性。仿真结果表明,对于控制器集群网络而言CFDA具有较低的通信复杂度,降低了节点冗余度要求;同时,冗余体的增加可以非线性降低系统被攻击成功概率,而适当的调度策略大大提高了系统安全率,因此拟态安全控制器机制能够有效提高攻击者攻击难度,增加系统安全可靠性。     

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。     

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。     

异构冗余系统的安全性分析

随着互联网技术的发展和普及,漏洞和后门已经成为导致网络安全问题的主要因素。冗余技术可以很好地解决系统的可靠性问题。受拟态防御思想的启发,分析了异构冗余技术对基于漏洞和后门的网络攻击进行安全防御的有效性。在一些假设前提下,以系统攻击成功率表征系统的安全性,建立了基于马尔科夫过程的异构冗余系统的安全性评估数学模型,给出了系统攻击成功率的表达式。最后对3模异构冗余系统进行了求解和分析,计算结果与直观预期相符。     

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.     

交通信息网格的研究

交通信息网格通过异构计算机的整合，实现更高程度的资源共享，能够提供更强的计算能力，是解决交通问题的有效手段，交通信息网格原型系统根据城市交通与网格具有相似的特征，融合信息网格技术，以解决智能交通系统中的瓶颈，它主要体现了最优出行方案的选择，利用网格来实现资源共享和提高计算效率。同时，它也是实践和应用信息网格技术的示范，能够促进信息网格技术的进一步的研究与发展。     

面向智慧交通的图像处理与边缘计算

随着全球人口的持续增长和城市化进程的加速,道路拥挤、交通事故和污染排放增加等问题日益严重。智慧交通系统旨在借助先进的信息与通信技术建成高效安全、环保舒适的交通与运输体系,提供全方位的交通信息服务和安全高效、经济快捷的交通运输与出行服务。经过各国多年来的竭力推进与发展,智慧交通系统在交通管理、自动驾驶与车路协同等方向均得到广泛的应用。智慧交通的发展离不开通信、计算机与控制等研究方向的突破与创新。其中,图像处理作为智慧交通系统的核心技术之一,它的研究进展直接影响着智慧交通系统的部署。图像处理技术是指计算机对图像进行增强、复原、提取特征、分类和分割等技术处理,通过对交通视觉图像的处理,为智慧交通系统的感知、识别、检测、跟踪和路径规划等功能提供了最直接与重要的信息。此外,面对智慧交通系统所产生的大量数据计算任务,边缘计算技术则将中心云服务下沉至各边缘节点附近,不但能够优化算力负载分配,还能够满足智慧交通应用与服务对低时延、高响应速度的需求。本文从智慧交通系统的发展现状入手,分别围绕面向智慧交通的图像处理与边缘计算技术,阐述其研究热点与前沿进展,汇总与比较国内外的相关学术和产业成果,并对智慧交通...     

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.     

面向拟态防御系统的竞赛式仲裁模型

拟态防御通过构建动态异构冗余的系统架构达到破坏攻击链的目的。为提高仲裁的效率,并进而改进系统的整体执行能力,针对拟态防御系统的仲裁过程,在多数一致性表决的基础上,提出一种竞赛式的仲裁模型,在不改变仲裁余度的前提下增加执行余度。实验结果表明,与三余度拟态系统相比,该模型能够有效地弥补拟态系统的性能损失。     

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。     

基于GSPN的拟态DNS构造策略研究

网络空间拟态防御系统（Cyberspace Mimic Defense System,CMDS）采用动态异构冗余架构以及多模表决机制将不确定威胁转化为概率可控的事件,从而实现了自主可控、安全可信。为进一步研究拟态构造策略在不同干扰场景下的稳态可用性和感知安全性,本文采用广义随机Petri网（Generalized Stochastic Petri Net,GSPN）建模,分析了不同干扰场景下采用不同拟态构造策略对系统性能和构造成本的影响,实验结果表明拟态防御系统可以根据反馈控制信息对不同干扰场景进行策略替换,从而实现系统的稳定可用性和感知安全性。同时通过反馈控制能有效控制不同服务器解析时延差值,对实际拟态DNS系统部署有重要指导意义。     

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.     

拟态防御体系攻击检测研究与分析

网络空间拟态防御技术是一种采用动态异构冗余架构的新型主动防御技术,论述了基于拟态防御体系的攻击检测方法,能够检测定位漏洞并及时修复,完成从静态防御到动态防御的转变,提高对未知漏洞和后门攻击的防御能力。     

网络空间拟态防御发展综述：从拟态概念到“拟态+”生态

网络空间拟态防御（CMD,cyberspace mimic defense）基于动态异构冗余架构实现多体执行、多模裁决和多维重构,以不确定性系统应对网络空间泛在化的不确定性威胁。从纵向、横向、当前、发展和未来5个视角对其8年来的演进进行系统综述：纵向观,概述了CMD从概念提出,到理论、实践层面形成发展的历程;横向观,阐述了CMD的DHR（dynamical heterogeneous redundancy）核心架构、以CMD三定理为支柱的原理、安全增益、性能开销,将其与入侵容忍、移动目标防御、零信任架构、可信计算和计算机免疫学 5 类其他主动防御技术进行了综合对比辨析;当前观,综述了拟态路由器、拟态处理机、拟态 DNS服务器、拟态云平台等 11 类现有主要拟态产品的实现要素、性能表现、系统架构、异构策略、调度策略、表决策略等共性技术模式与特性技术特点;发展观,结合人工智能、物联网、云计算、大数据和软件定义网络5类新型技术探讨了“拟态+”AICDS（拟态+AI/ IoT/Cloud/Data/SDN）共生生态,提出了相应技术结合点和交叉研究价值;未来观,展望了未来拟态基线 2.0 产品生态、“拟态+5G/6G”“拟态+边缘计算”“拟态+云”和“拟态+区块链”5 类“拟态+”应用场景,分析归纳了拟态防御技术面临的存在多模决策攻击逃逸空间、异构与同步互制约、安全与功能难平衡和现有内生安全组件变换空间有限4点挑战。     

边缘计算在智慧交通系统中的应用

随着汽车的普及,交通拥堵问题日益严重,依靠传统云计算的智慧交通系统虽能在一定程度上缓解交通压力,但已无法满足辅助驾驶、自动驾驶等新型车载应用对传输带宽与时延的需求。为了实现海量数据的实时处理,保障公众信息及交通安全,提升交通系统运行效率,将边缘计算应用于智慧交通。首先对智慧交通的发展概况进行整体描述,提出基于边缘计算的智慧交通总体架构,充分利用边缘计算物理邻近、高带宽、低时延、位置认知的特点解决目前交通系统信息传递延迟、数据处理不及时、传输负载大等问题。然后,基于无线传输、信息感知、计算卸载及协同处理等方面阐述边缘计算应用于智慧交通亟需解决的关键技术。最后,指出边缘计算应用于智慧交通面临的未来机遇与挑战。     

面向拟态防御系统的高阶异构度大数判决算法

异构系统之间的相似性会影响拟态防御系统异构执行体的选择和调度。目前多数针对执行体的异构性分析仍停留在二阶层面,但二阶异构度不适用于执行体数目较多的情况,难以准确评估拟态系统的防御能力。针对该问题,提出高阶异构度的概念,分析高阶异构的性质,解释高阶异构性在执行体调度及判决中所起的重要作用,并将其用于拟态防御系统安全性的量化分析。在此基础上,设计基于高阶异构度的大数判决算法,同时依据容斥原理计算系统失效率。实验结果表明,该算法可有效分析拟态系统的防御能力,并且随着执行体相似度增大以及执行体数目增多,准确性能够进一步提高。     

web服务器拟态防御原理验证系统测试与分析

web服务器拟态防御原理验证系统是基于拟态防御原理的新型web安全防御系统,利用异构性、冗余性、动态性等特性阻断或扰乱网络攻击,以达成系统安全风险可控的要求。针对传统的测试方法实施于web服务器拟态防御原理验证系统中存在不足、不适应复杂安全功能测试以及难以实现准确度量等问题,本文提出了适用于拟态防御架构的web服务器测试方法,基于让步规则改进了灰盒测试,还丰富了漏洞和后门利用复杂度的含义。并以此为基础设计适于该系统的测试方案、测试原则和测试方法,在性能、兼容性、功能实现、HTTP协议一致性,安全性这些方面进行了全面的测试和分析。