基于多阶段博弈的虚拟化蜜罐动态部署机制

作为一种重要的欺骗防御手段,蜜罐对于增强网络主动防御能力具有重要意义,但现有蜜罐大多采用静态部署方法,难以高效应对攻击者的策略性探测攻击等行为.为此,将完全信息静态博弈与马尔可夫决策过程相结合,提出了一种基于多阶段随机博弈的虚拟化蜜罐动态部署机制HoneyVDep.HoneyVDep结合攻防双方多阶段持续对抗的特点,以资源约束下防御方的综合收益最大化为目标,建立了基于多阶段随机博弈对抗的蜜罐部署优化模型,并实现了基于Q_Learning的求解算法,以快速应对攻击者的策略性探测攻击行为.最后,基于软件定义网络和虚拟化容器实现了一个可扩展的原型系统对HoneyVDep进行验证,实验结果表明,HoneyVDep能够根据攻击者的攻击行为特征,有效生成蜜罐部署策略,提升对攻击者的诱捕率,减少部署成本.     

蜜罐博弈中信念驱动的攻防策略优化机制

作为一种典型的欺骗防御手段,蜜罐技术在主动诱捕攻击者方面具有重要意义。然而现有设计方法主要通过博弈模型来优化蜜罐的诱捕决策,忽略了攻击者的信念对双方博弈决策的影响,存在自适应优化决策能力弱、易被攻击者识破并利用等不足。为此,提出了基于信念的蜜罐博弈机制(Belief Based Honeypot Game Mechanism, BHGM)。BHGM基于攻击者完成任务的多轮博弈过程,重点关注蜜罐采取动作对攻击者信念的影响以及信念对攻击者是否继续攻击的影响。同时,基于树上限置信区间(Upper Confidence Bound Apply to Tree, UCT)设计了信念驱动的攻防最优策略求解算法。仿真实验结果表明,信念驱动的攻击方策略能基于当前信念选择继续攻击或及时止损以获得最大收益,而信念驱动的蜜罐策略在考虑风险的情况下能尽量降低攻击方怀疑,以诱骗其继续攻击,从而获得更大收益。     

基于互信息博弈的侧信道攻击安全风险评估

侧信道攻击的攻防过程可以视为互信息博弈过程,博弈的双方分别为密码设备设计者(防御方)和攻击者。 防御方的博弈目标是通过制定相关的防御策略,减少由侧信道泄漏所引发的局部风险和全局风险;对攻击方而言,其 博弈目标正好与之相反。从制定安全策略、降低安全风险的角度出发,将互信息博弈理论引入密码芯片设计者(防御 方)和攻击者的决策过程,考察攻防策略的选择对安全风险的影响,并结合互信息的量化方法,给出了 Nash均衡条件 下攻防双方的优化策略选择方法及Nash均衡下攻防双方的互信息收益。     

一种基于多阶段攻击响应的SDN动态蜜罐

蜜罐作为一种主动防御机制,可以通过部署诱饵目标,主动吸引攻击者与虚假资源进行交互,从而在防止有价值的真实资源受到破坏的同时,也能根据收集到的数据分析攻击行为并主动应对.然而,现有蜜罐方案存在无法针对复杂攻击手段部署特定蜜罐防御;蜜罐攻防博弈中动态性考虑不够充分,无法根据收益与成本有效选择蜜罐最佳防御策略;以及性能开销较...     

基于演化博弈的蜜罐有效性机理证明

借鉴自然界生物演变进化过程中复制动态的思想,基于演化博弈对蜜罐技术的有效性机理进行研究,分析网络中攻防双方如何根据自身行动策略及支付函数进行演变,从而使博弈收益最大化。演化博弈从一种全新角度诠释了博弈均衡概念,不再是完全理性也非完全信息,为纳什均衡和均衡战略的选择演绎出新方法。演化博弈过程中,防御方是包括普通服务和蜜罐的混合系统,其对手是访问混合系统的恶意攻击者,双方构成了博弈参与者。混合网络系统可看作一个生态系统,而来访者则只有攻击者一个种群;混合系统持续为来访者提供服务,攻击者可选择访问或不访问。论文基于复制动态方程推理计算满足演化稳定策略的均衡点,并利用Matlab平台仿真验证博弈双方的策略演变趋势,从而在理论上证明了蜜罐技术的有效性机理。     

基于攻防博弈的SCADA系统信息安全评估方法

信息安全评估是保障SCADA系统正常工作的基础性工作。现有各类评估方法都未考虑攻击者与防御者双方之间的相互影响及经济效益。为了解决这一问题,提出了一种基于攻击防御树和博弈论的评估方法。该方法以攻击防御树为基础,计算攻击者和防御者各自的期望收益函数,并建立系统的攻防博弈模型,求解该完全信息静态博弈模型的混合策略纳什均衡,得到攻防双方的策略选择概率分布结果。针对一个SCADA系统主从站的信息攻防实例进行计算分析,说明了该方法的具体应用。评估结果表明,该方法合理可行,能够帮助风险管理者评估现有系统信息安全防御措施的投资效益,有针对性地重点部署防御措施,实现收益最大化。     

基于AMI网络分布式拒绝服务攻击的蜜罐博弈模型

高级计量基础设施(AMI)和消费者之间的双向通信使AMI网络易受各种攻击.针对其中的分布式拒绝服务攻击,将蜜罐引入AMI网络作为诱饵系统,并考虑攻击者会通过反蜜罐侦察后再选择攻击行为来创建博弈模型.运用博弈论分析混合服务模型下双方的行为策略,进一步验证存在的几个贝叶斯均衡和约束条件.经分析表明该策略相对于传统网络攻防博弈具有更好的有效性和主动性.通过博弈仿真软件Gambit进行仿真,结果表明该方案可以有效干扰攻击者决策,帮助提高攻击检测率.     

基于AMI网络分布式拒绝服务攻击的蜜罐博弈模型

高级计量基础设施(AMI)和消费者之间的双向通信使AMI网络易受各种攻击.针对其中的分布式拒绝服务攻击,将蜜罐引入AMI网络作为诱饵系统,并考虑攻击者会通过反蜜罐侦察后再选择攻击行为来创建博弈模型.运用博弈论分析混合服务模型下双方的行为策略,进一步验证存在的几个贝叶斯均衡和约束条件.经分析表明该策略相对于传统网络攻防博弈具有更好的有效性和主动性.通过博弈仿真软件Gambit进行仿真,结果表明该方案可以有效干扰攻击者决策,帮助提高攻击检测率.     

基于微分博弈的追逃问题最优策略设计

本文设计了基于线性二次型微分博弈的多个攻击者、多个防御者和单个目标的追逃问题最优策略. 首先, 针对攻防双方保持聚合状态的情形, 基于攻击方内部、防御方内部以及双方之间的通信拓扑, 分别给出了目标沿固定轨迹运动和目标采取逃跑时攻防双方的最优策略. 其次, 针对攻防双方保持分散状态的情形, 利用二分图最大匹配算法分配相应的防御者与攻击者, 将多攻击者、多防御者追逃问题转化为多组两人零和微分博弈, 并求解出了攻防双方的最优策略. 最后, 数值仿真验证了所提策略的有效性.     

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Stackelberg-Markov非对等三方博弈模型的移动目标防御技术

易攻难守是当前网络安全面临的核心问题之一.移动目标防御技术对被保护系统的攻击面实施动态持续性变换,从而降低攻击者成功的概率.随着移动目标防御领域的研究进展,如何优化动态防御策略,实现成本和收益均衡的智能防御已经成为关键的研究点.移动目标防御的现有优化模型往往存在对目的性较强的实际攻守场景描述不当、无法预测参与者后续策略、缺乏对系统用户的考虑等问题.针对这些问题,本文创新性的将用户作为移动目标防御博弈中的第三方参与者,结合Stackelberg博弈和Markov模型来构建非对等三方博弈,以确定移动目标防御的最优策略.数学分析和仿真实验表明,本文提出的模型能够兼顾防御者和用户的成本和收益,避免过度的防御和不适宜的防御,有效的实现防御策略智能决策.     

Detection of blackhole attack in a Wireless Mesh Network using intelligent honeypot agents

A Wireless Mesh Network (WMN) is a promising way of providing low-cost broadband Internet access. The underlying routing protocol naively assumes that all the nodes in the network are non-malicious. The open architecture of WMN, multi-hop nature of communication, different management styles, and wireless communication paves way to malicious attackers. The attackers can exploit hidden loopholes in the multipath mesh routing protocol to have a suction attack called the blackhole attack. The attacker can falsify routing metrics such as the shortest transmission time to reach any destination and thereby suck the network traffic. We propose a novel strategy by employing mobile honeypot agents that utilize their topological knowledge and detect such spurious route advertisements. They are deployed as roaming software agents that tour the network and lure attackers by sending route request advertisements. We collect valuable information on attacker’s strategy from the intrusion logs gathered at a given honeypot. We finally evaluate the effectiveness of the proposed architecture using simulation in ns-2.     

新的无可信私钥生成中心的盲签名方案

为了消除基于身份公钥密码体制中密钥托管带来的安全隐患,设计了一个基于身份的无需可信私钥生成中心（PKG）的盲签名方案。在随机预言机模型中证明了新方案对普通攻击者和半诚实的PKG的自适应选择消息和身份攻击是存在不可伪造的,安全性归约为计算Diffie-Hellman问题;而对恶意PKG的伪造攻击,合法签名者可以通过追溯算法向仲裁方证明签名是伪造的。     

基于贝叶斯序贯博弈模型的智能电网信息物理安全分析

智能电网是利用信息技术优化从供应者到消费者的电力传输和配电网络.作为一种信息物理系统（Cyber-physical system，CPS），智能电网由物理设备和负责数据计算与通信的网络组成.智能电网的诸多安全问题会出现在通信网络和物理设备这两个层面，例如注入坏数据和收集客户隐私信息的网络攻击，攻击电网物理设备的物理攻击等.本文主要研究了智能电网的系统管理员（防护者）如何确定攻击者类型，从而选择最优防护策略的问题.提出了一种贝叶斯序贯博弈模型以确定攻击者的类型，根据序贯博弈树得到博弈双方的均衡策略.首先，对类型不确定的攻击者和防护者构建静态贝叶斯博弈模型，通过海萨尼转换将不完全信息博弈转换成完全信息博弈，得到贝叶斯纳什均衡解，进而确定攻击者的类型.其次，考虑攻击者和防护者之间的序贯博弈模型，它能够有效地帮助防护者进行决策分析.通过逆向归纳法分别对两种类型的攻击者和防护者之间的博弈树进行分析，得到博弈树的均衡路径，进而得到攻击者的最优攻击策略和防护者的最优防护策略.分析表明，贝叶斯序贯博弈模型能够使防护者确定攻击者的类型，并且选择最优防护策略，从而为涉及智能电网信息安全的相关研究提供参考.     

蜜罐技术研究与应用进展

蜜罐是防御方为了改变网络攻防博弈不对称局面而引入的一种主动防御技术,通过部署没有业务用途的安全资源,诱骗攻击者对其进行非法使用,从而对攻击行为进行捕获和分析,了解攻击工具与方法,推测攻击意图和动机.蜜罐技术赢得了安全社区的持续关注,得到了长足发展与广泛应用,并已成为互联网安全威胁监测与分析的一种主要技术手段.介绍了蜜罐技术的起源与发展演化过程,全面分析了蜜罐技术关键机制的研究现状,回顾了蜜罐部署结构的发展过程,并归纳总结了蜜罐技术在互联网安全威胁监测、分析与防范等方向上的最新应用成果.最后,对蜜罐技术存在的问题、发展趋势与进一步研究方向进行了讨论.     

Internet attacks monitoring with dynamic connection redirection mechanisms

High-interaction honeypots are interesting as they help understand how attacks unfold on a compromised machine. However, observations are generally limited to the operations performed by the attackers on the honeypot itself. Outgoing malicious activities carried out from the honeypot towards remote machines on the Internet are generally disallowed for legal liability reasons. It is particularly instructive, however, to observe activities initiated from the honeypot in order to monitor attacker behavior across different, possibly compromised remote machines. This paper proposes to this end a dynamic redirection mechanism of connections initiated from the honeypot. This mechanism gives the attacker the illusion of being actually connected to a remote machine whereas he is redirected to another local honeypot. The originality of the proposed redirection mechanism lies in its dynamic aspect: the redirections are made automatically on the fly. This mechanism has been implemented and tested on a Linux kernel. This paper presents the design and the implementation of this mechanism.     

高交互式工控蜜罐系统设计与实现

随着工业互联网技术在工业行业的广泛应用,工业互联网安全问题也越来越多地暴露在公众视野中.在工业互联网安全领域,攻击和防护之间始终存在着差距.这使得针对工业互联网的安全研究处于一个不利的局面.蜜罐系统作为一种吸引潜在攻击者的陷阱工具,通过服务模拟吸引对象攻击,记录攻击数据、分析攻击行为,研究攻击策略,形成威胁情报数据,在...