融合注意力机制的恶意代码家族分类研究

近年来,随着恶意代码家族变种的多样化和混淆等对抗手段的不断加强,传统的恶意代码检测方法难以取得较好的分类效果.鉴于此,提出了一种融合注意力机制的恶意代码家族分类模型.首先,使用逆向反汇编工具获取恶意样本的各区段特征,并利用可视化技术将各区段转化为RGB彩色图像的各通道;其次,引入通道域和空间域注意力机制来构建基于混合域...     

基于Bi-LSTM和自注意力的恶意代码检测方法

针对当前恶意代码检测方法严重依赖人工提取特征和无法提取恶意代码深层特征的问题,提出一种基于双向长短时记忆(Bidirectional Long Short Term Memory,Bi-LSTM)模型和自注意力的恶意代码检测方法。采用Bi-LSTM自动学习恶意代码样本字节流序列,输出各时间步的隐状态;利用自注意力机制计算各时间步隐状态的线性加权和作为序列的深层特征;通过全连接神经网络层和Softmax层输出深层特征的预测概率。实验结果表明该方法切实可行,相较于次优结果,准确率提高了12.32%,误报率降低了66.42%。     

基于注意力机制和残差网络的恶意代码检测方法

针对目前已有的基于深度学习的恶意代码检测方法提取特征不足和准确率低的问题,提出一种基于注意力机制和残差网络（ResNet）的恶意代码检测方法 ARMD。为了支持该方法的训练,从Kaggle网站获取了47 580个恶意和良性代码的Hash值,并利用VirusTotal分析工具提取每个代码数据调用的API,在此之后将所调用的API整合为1 000个不重复的API作为检测的特征来构造训练样本数据;然后根据VirusTotal的分析结果进行良恶性判定进而标记样本数据,并采用SMOTE增强算法使数据样本均衡化;最后构建并训练注入注意力机制的ResNet,从而实现恶意代码检测。实验结果表明ARMD的恶意代码检测准确率为97.76%,且与目前已有的基于卷积神经网络（CNN）和ResNet模型的检测方法相比,平均精确率至少提高了2个百分点,验证了ARMD的有效性。     

基于注意力机制和残差网络的恶意代码检测方法

针对目前已有的基于深度学习的恶意代码检测方法提取特征不足和准确率低的问题,提出一种基于注意力机制和残差网络（ResNet）的恶意代码检测方法 ARMD。为了支持该方法的训练,从Kaggle网站获取了47 580个恶意和良性代码的Hash值,并利用VirusTotal分析工具提取每个代码数据调用的API,在此之后将所调用的API整合为1 000个不重复的API作为检测的特征来构造训练样本数据;然后根据VirusTotal的分析结果进行良恶性判定进而标记样本数据,并采用SMOTE增强算法使数据样本均衡化;最后构建并训练注入注意力机制的ResNet,从而实现恶意代码检测。实验结果表明ARMD的恶意代码检测准确率为97.76%,且与目前已有的基于卷积神经网络（CNN）和ResNet模型的检测方法相比,平均精确率至少提高了2个百分点,验证了ARMD的有效性。     

一种融合图像空间特征注意力机制的恶意代码识别模型北大核心CSCD

恶意代码识别对保护计算机使用者的隐私、优化计算资源具有积极意义。现存恶意代码识别模型通常会将恶意代码转换为图像,再通过深度学习技术对图像进行分类。经恶意代码识别模型转换后的图像呈现两个特点,一是图像的末尾通常被填充上黑色像素,使图像中存在明显的重点特征(即代码部分)和非重点特征(即填充部分),二是代码之间具有语义特征相关性,而在将它们按顺序转换成像素时,这种相关性也在像素之间保留。然而,现有恶意代码检测模型没有针对恶意代码的特点设计,这导致对恶意图像在深层次特征提取方面的能力相对偏弱。鉴于此,文章提出了一种新的恶意代码检测模型,特别针对恶意图像的两个关键特点进行了设计。首先,将原始的恶意代码转换成图像,并对其进行预处理。然后通过一个FA-SA模块提取重点特征,并通过两个FA-SeA模块捕捉像素之间的相关性特征。文章所提模型不仅简化了恶意代码检测的网络结构,还提升了深层次特征提取能力及检测准确率。实验结果表明,文章融合注意力模块的方法对提升模型的识别效果具有显著帮助。在Malimg数据集上,恶意代码识别准确率达到了96.38%,比现存基于CNN的模型提高了3.56%。     

基于深度可分离卷积的多神经网络恶意代码检测模型

针对传统的恶意代码检测方法存在成本过高和检测结果不稳定等问题，提出一种基于深度可分离卷积的多神经网络恶意代码检测模型。该模型使用深度可分离卷积（DSC）、SENet(Squeeze-and-Excitation Network)通道注意力机制和灰度共生矩阵（GLCM），通过三个轻型神经网络与灰度图像纹理特征分类并联检测恶意代码家族及其变种，将多个强分类器检测结果通过朴素贝叶斯分类器融合，在提高检测准确率的同时减少网络计算开销。在MalVis+良性数据的混合数据集上的实验结果表明，该模型对恶意代码家族及其变种的检测准确率达到97.43%，相较于ResNet50、VGGNet模型分别提高了6.19和2.29个百分点，而它的参数量只有ResNet50模型的68%和VGGNet模型的13%；在malimg数据集上该模型的检测准确率达到99.31%。可见，所提模型检测效果较好，且参数量也有所降低。     

基于流量统计指纹的恶意代码检测模型

采用加密和隧道技术的恶意代码难以检测。为此,提出基于流量统计指纹的恶意代码检测模型。提取恶意代码流量中的包层特征和流层特征,对高维流层特征采用主成分分析进行降维,利用两类特征的概率密度函数建立恶意代码流量统计指纹,使用该指纹检测网络中恶意代码通信流量。实验结果表明,该模型能有效检测采用加密和隧道技术的恶意代码。     

基于模型解释的PE文件对抗性恶意代码检测

深度学习已经逐渐应用于恶意代码检测并取得了不错的效果.然而,最近的研究表明:深度学习模型自身存在不安全因素,容易遭受对抗样本攻击.在不改变恶意代码原有功能的前提下,攻击者通过对恶意代码做少量修改,可以误导恶意代码检测器做出错误的决策,造成恶意代码的漏报.为防御对抗样本攻击,已有的研究工作中最常用的方法是对抗训练.然而对抗训练方法需要生成大量对抗样本加入训练集中重新训练模型,效率较低,并且防御效果受限于训练中所使用的对抗样本生成方法.为此,提出一种PE文件格式恶意代码对抗样本检测方法,针对在程序功能无关区域添加修改的一类对抗样本攻击,利用模型解释技术提取端到端恶意代码检测模型的决策依据作为特征,进而通过异常检测方法准确识别对抗样本.该方法作为恶意代码检测模型的附加模块,不需要对原有模型做修改,相较于对抗训练等其他防御方法效率更高,且具有更强的泛化能力,能够防御多种对抗样本攻击.在真实的恶意代码数据集上进行了实验,实验结果表明,该方法能够有效防御针对端到端PE文件恶意代码检测模型的对抗样本攻击.     

P2P网络中基于特征行为检测的恶意代码传播模型

针对现有恶意代码传播模型在点对点（P2P）网络中缺乏新型恶意代码的实时检测以及节点间动态共享防治信息机制的问题,基于恶意代码特征行为检测技术建立了一类检测-传播模型。首先,在经典易感-感染-免疫（SIR）传播模型的基础上引入广播节点（广播节点是指成功检测出包含恶意代码的文件后生成防治信息并能持续把这一消息发送给邻居节点的特殊节点）,引入广播节点后的模型通过检测技术不仅能有效降低节点自身被感染的风险,还可以通过节点之间动态共享恶意代码信息来阻断恶意代码在网络中的传播;然后,计算出平衡点并通过下一代矩阵理论得到模型的传播阈值;最后,通过Hurwitz判据和构造Liapunov函数证明了模型平衡点的局部稳定性和全局稳定性。实验结果表明,在传播阈值小于1的情况下,与退化的SIR模型相比,当检测率取值0.5、0.7和0.9时,所提检测-传播模型在峰值点处的感染节点总数分别下降了41.37%、48.23%和48.64%。可见,基于特征行为检测技术的检测-传播模型能遏制恶意代码前期在网络中的快速传播,且检测率越高,遏制效果越好。     

基于知识蒸馏的恶意代码家族检测方法

近年来,恶意代码变种层出不穷,恶意软件更具隐蔽性和持久性,亟需快速有效的检测方法来识别恶意样本.针对现状,文中提出了一种基于知识蒸馏的恶意代码家族检测方法,该模型通过逆向反编译恶意样本,利用恶意代码可视化技术将二进制文本转为图像,以此避免对传统特征工程的依赖.在教师网络模型中采用残差网络,在提取图像纹理深层次特征的同时...     

Attention-based convolutional neural network deep learning approach for robust malware classification

Recently, transforming windows files into images and its analysis using machine learning and deep learning have been considered as a state-of-the art works for malware detection and classification. This is mainly due to the fact that image-based malware detection and classification is platform independent, and the recent surge of success of deep learning model performance in image classification. Literature survey shows that convolutional neural network (CNN) deep learning methods are successfully employed for image-based windows malware classification. However, the malwares were embedded in a tiny portion in the overall image representation. Identifying and locating these affected tiny portions is important to achieve a good malware classification accuracy. In this work, a multi-headed attention based approach is integrated to a CNN to locate and identify the tiny infected regions in the overall image. A detailed investigation and analysis of the proposed method was done on a malware image dataset. The performance of the proposed multi-headed attention-based CNN approach was compared with various non-attention-CNN-based approaches on various data splits of training and testing malware image benchmark dataset. In all the data-splits, the attention-based CNN method outperformed non-attention-based CNN methods while ensuring computational efficiency. Most importantly, most of the methods show consistent performance on all the data splits of training and testing and that illuminates multi-headed attention with CNN model's generalizability to perform on the diverse datasets. With less number of trainable parameters, the proposed method has achieved an accuracy of 99% to classify the 25 malware families and performed better than the existing non-attention based methods. The proposed method can be applied on any operating system and it has the capability to detect packed malware, metamorphic malware, obfuscated malware, malware family variants, and polymorphic malware. In addition, the proposed method is malware file agnostic and avoids usual methods such as disassembly, de-compiling, de-obfuscation, or execution of the malware binary in a virtual environment in detecting malware and classifying malware into their malware family.     

基于LSTM-CNN的容器内恶意软件静态检测

针对现阶段容器环境下恶意软件检测研究较少且检测率较低的问题,提出了一种基于LSTM-CNN的容器内恶意软件静态检测方法,用以在恶意软件运行前进行检测,从源头阻断其攻击行为,降低检测过程给容器运行带来的性能损耗。该方法通过无代理的方式获取容器内待测软件,提取其API调用序列作为程序行为数据,利用word2vec模型对程序API调用序列进行向量化表征,并基于LSTM和CNN分别提取其语义信息及多维局部特征以实现恶意软件的检测。在容器环境下实现了该方法,并基于公开数据集VirusShare进行测试,结果表明该方法可达到99.76%的检测率且误报率低于1%,优于同类其他方法。     

Eigenvalue analysis for metamorphic detection

Metamorphic malware changes its internal structure on each infection while maintaining its function. Although many detection techniques have been proposed, practical and effective metamorphic detection remains a difficult challenge. In this paper, we analyze a previously proposed eigenvector-based method for metamorphic detection. The approach considered here was inspired by a well-known facial recognition technique. We compute eigenvectors using raw byte data extracted from executables belonging to a metamorphic family. These eigenvectors are then used to compute a score for a collection of executable files that includes family viruses and representative examples of benign code. We perform extensive testing to determine the effectiveness of this classification method. Among other results, we show that this eigenvalue-based approach is effective when applied to a family of highly metamorphic code that successfully evades statistical-based detection. We also experiment computing eigenvectors on extracted opcode sequences, as opposed to raw byte sequences. Our experimental evidence indicates that the use of opcode sequences does not improve the results.     

一类恶意代码检测算法可靠性与完备性证明

代码迷惑可以使恶意代码绕过基于特征匹配的恶意代码检测器的检测.本文利用抽象解释理论,从程序语义的角度对高鹰等人提出的基于语义的恶意代码检测算法处理代码迷惑的能力进行了分析.在对该算法形式化描述的基础上,建立了一个与其等价的基于迹语义的检测器,并通过证明基于迹语义的检测器对于保持变体关系的代码迷惑算法的谕示可靠性和谕示完备性,从理论上阐述了高鹰等人的恶意代码检测算法的谕示可靠性和谕示完备性.     

一种新的考虑注意力机制的微博谣言检测模型

随着社交媒体的迅速发展,谣言通过社交媒体迅速传播,识别社交媒体网络上的谣言是社交网络研究中一个至关重要的问题.本文提出了一种新的考虑注意力机制的微博谣言检测模型,考虑到卷积神经网络(CNN)提取到的特征对输出结果影响力问题,在经典的文本卷积神经网络(Text CNN)上引入了注意力机制,通过CNN中的卷积层学习微博窗口的特征表示,再根据每个特征表示对输出结果的影响力不同通过注意力机制赋予不同的权重来进行谣言事件的检测.研究结果表明,本文提出的微博谣言检测模型准确率达到了96.8%,并且在召回率和F1值上也有提升,即本文提出的新的微博谣言检测模型具有更好的谣言识别能力.     

基于深度学习的耦合度相关代码坏味检测方法

基于启发式和机器学习的代码坏味检测方法已被证明具有一定的局限性,且现有的检测方法大多集中在较为常见的代码坏味上。针对这些问题,提出了一种深度学习方法来检测过紧的耦合、分散的耦合和散弹式修改这三种与耦合度相关检测较为少见的代码坏味。首先,提取三种代码坏味需要的度量并对得到的数据进行处理;之后,构建卷积神经网络（CNN）与注意力（Attention）机制相结合的深度学习模型,引入的注意力机制可以对输入的度量特征进行权重的分配。从21个开源项目中提取数据集,在10个开源项目中对检测方法进行了验证,并与CNN模型进行对比。实验结果表明：过紧的耦合和分散的耦合在所提模型中取得了更好的结果,相应代码坏味的查准率分别达到了93.61%和99.76%;而散弹式修改在CNN模型中有更好的结果,相应代码坏味查准率达到了98.59%。     

基于语义的恶意代码行为特征提取及检测方法

提出一种基于语义的恶意代码行为特征提取及检测方法,通过结合指令层的污点传播分析与行为层的语义分析,提取恶意代码的关键行为及行为间的依赖关系;然后,利用抗混淆引擎识别语义无关及语义等价行为,获取具有一定抗干扰能力的恶意代码行为特征.在此基础上,实现特征提取及检测原型系统.通过对多个恶意代码样本的分析和检测,完成了对该系统的实验验证.实验结果表明,基于上述方法提取的特征具有抗干扰能力强等特点,基于此特征的检测对恶意代码具有较好的识别能力.     

深度可分离卷积在Android恶意软件分类的应用研究

传统机器学习在恶意软件分析上需要复杂的特征工程,不适用于大规模的恶意软件分析。为提高在Android恶意软件上的检测效率,将Android恶意软件字节码文件映射成灰阶图像,综合利用深度可分离卷积（depthwise separable convolution,DSC）和注意力机制提出基于全局注意力模块（GCBAM）的Android恶意软件分类模型。从APK文件中提取字节码文件,将字节码文件转换为对应的灰阶图像,通过构建基于GCBAM的分类模型对图像数据集进行训练,使其具有Android恶意软件分类能力。实验表明,该模型对Android恶意软件家族能有效分类,在获取的7 630个样本上,分类准确率达到98.91%,相比机器学习算法在准确率、召回率等均具有较优效果。     

Byte-Level Function-Associated Method for Malware Detection

The byte stream is widely used in malware detection due to its independence of reverse engineering. However, existing methods based on the byte stream implement an indiscriminate feature extraction strategy, which ignores the byte function difference in different segments and fails to achieve targeted feature extraction for various byte semantic representation modes, resulting in byte semantic confusion. To address this issue, an enhanced adversarial byte function associated method for malware backdoor attack is proposed in this paper by categorizing various function bytes into three functions involving structure, code, and data. The Minhash algorithm, grayscale mapping, and state transition probability statistics are then used to capture byte semantics from the perspectives of text signature, spatial structure, and statistical aspects, respectively, to increase the accuracy of byte semantic representation. Finally, the three-channel malware feature image is constructed based on different function byte semantics, and a convolutional neural network is applied for detection. Experiments on multiple data sets from 2018 to 2021 show that the method can effectively combine byte functions to achieve targeted feature extraction, avoid byte semantic confusion, and improve the accuracy of malware detection.     

Malware detection using bilayer behavior abstraction and improved one-class support vector machines

Malware detection is one of the most challenging problems in computer security. Recently, methods based on machine learning are very popular in unknown and variant malware detection. In order to achieve a successful learning, extracting discriminant and stable features is the most important prerequisite. In this paper, we propose a bilayer behavior abstraction method based on semantic analysis of dynamic API sequences. Operations on sensitive system resources and complex behaviors are abstracted in an interpretable way at different semantic layers. At the lower layer, raw API calls are combined to abstract low-layer behaviors via data dependency analysis. At the higher layer, low-layer behaviors are further combined to construct more complex high-layer behaviors with good interpretability. The extracted low-layer and high-layer behaviors are finally embedded into a high-dimensional vector space. Hence, the abstracted behaviors can be directly used by many popular machine learning algorithms. Besides, to tackle the problem that benign programs are not adequately sampled or malware and benign programs are severely imbalanced, an improved one-class support vector machine (OC-SVM) named OC-SVM-Neg is proposed which makes use of the available negative samples. Experimental results show that the proposed feature extraction method with OC-SVM-Neg outperforms binary classifiers on the false alarm rate and the generalization ability.