基于动态检测隔离机制的网络蠕虫传播模型与分析

提出一种基于动态检测隔离机制的通用网络蠕虫传播模型,该模型定义了蠕虫在隔离阶段的可疑状态,显式地刻画了蠕虫动态检测隔离过程;并利用动态蠕虫感染率和动态主机移除率、主机自动免疫率分别描述了蠕虫传播造成的网络拥塞现象和人类在对抗蠕虫病毒过程中的主观能动性.分析表明,基于动态检测隔离机制系统可有效降低蠕虫传播速度,减少被感染主机数,延迟蠕虫传播峰值出现的时间.     

基于无尺度易感应用网络的拓扑蠕虫传播模型

分析了基于无尺度易感应用网络的拓扑蠕虫的传播特性，包括其感染整个应用网络所需要的传播时间和其在传播过程中对相关主机和网络资源的占用情况等。通过与扫描蠕虫相比较，分析出该类拓扑蠕虫传播时间更短，并且在传播过程中具有更好的隐蔽性，在实施最终攻击前很难被检测，从而使其对网络和主机具有更大威胁。针对这种威胁，文章提出了几种用于检测和防御基于无尺度网络应用拓扑蠕虫的可能方法。     

基于僵尸蜜网的蠕虫传播模型的研究与仿真

网络蠕虫攻击在各种网络安全威胁因素中位居首位,虽然现今已有一些成熟的入侵检测技术,但不足以应对复杂多变的蠕虫攻击。针对网络中蠕虫存在相互合作的复杂关系,该文提出了在僵尸蜜网的拓扑结构下,采用P2P技术的良性蠕虫对抗合作型蠕虫传播模型,良性蠕虫利用分片传输机制来实现自主、快速的查杀恶意蠕虫,为易感染主机修补漏洞。实验结果证明基于僵尸蜜网的良性蠕虫查杀合作型蠕虫的方法效果良好。     

基于分布式蜜网的蠕虫传播模型研究*

为有效防范蠕虫传播所带来的日益严峻的安全威胁,主动防护技术—分布式蜜网被应用到网络中以保障网络安全。分布式蜜网下的蜜罐对蠕虫表现出强诱骗性和“宽进严出”的数据控制策略等特性,影响到蠕虫的传播及控制。基于双因子模型,考虑到分布式蜜网下的蜜罐特性和Internet的无标度网络特性,提出基于分布式蜜网的蠕虫传播模型,并进行了分析;通过模拟实验对模型进行验证,以探讨部署分布式蜜网下的蠕虫传播规律。实验结果表明,部署分布式蜜网不但能第一时间捕获蠕虫样本,而且能减少网络中感染蠕虫主机总数、具备感染能力的最大主机数等     

基于隔离策略的蠕虫传播模型及分析

近几年,蠕虫频繁爆发,而且传播愈来愈快,破坏力也增大,已成为互联网安全的主要威胁。基于经典的Kermack-Mckendrick模型,本文提出了一个采用动态隔离策略、动态传染率和恢复率的蠕虫传播模型。分析表明此模型能更有效降低蠕虫的传播速度,为防御蠕虫赢得更多宝贵的时间,减缓和降低了蠕虫造成的负面影响,仿真试验证明了此模型的有效性。     

蠕虫在P2P网络中的传播研究

P2P蠕虫是利用P2P机制进行传播的恶意代码。通过P2P节点的共享列表,蠕虫很容易获得攻击目标的信息,所以其爆发时传播速度很快,这种大量的快速传播导致的直接后果是网络阻塞。该文分析蠕虫在P2P网络中的传播原理,在经典病毒传播模型基础上提出了考虑带宽及治愈响应起始时间因素的蠕虫传播模型,从带宽饱和与阻塞两个方面分析带宽对蠕虫传播的影响,在此基础上分析了蠕虫的防御措施。通过模拟实验,该模型能够较真实地描述蠕虫大规模爆发时引起带宽拥塞的情况。     

基于攻击链的勒索攻击分析与防御机制研究

随着网络攻防的快速发展，网络攻击与防御呈现螺旋式发展态势。近年来勒索攻击的安全威胁日益猖獗，给世界各种行业及个人造成巨大损失。基于攻击链模型的勒索攻击分析有助于此类网络攻击的风险评估，可以有效发现网络系统中的安全缺陷，进而实现网络安全主动防御。本文阐述了经典攻击链模型及相关安全技术，基于攻击链模型分析了典型勒索攻击的过程及阶段关系，梳理了基于攻击链的多阶段防御机制。     

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...     

一种基于P2P网络的蠕虫传播模型研究

P2P蠕虫是利用P2P机制进行传播的恶意代码.本文针对基于P2P(peer-to-peer)的大规模网络,对P2P蠕虫的传播展开相关研究.首先介绍三个基本的蠕虫传播模型,分析了引入良性蠕虫后的四种情况.然后根据几个P2P蠕虫的扫描策略之一,提出了基于P2P系统的网络对抗蠕虫传播模型,并进行了初步的模拟分析.     

一种回归的SIR僵尸网络传播模型研究

僵尸网络对当前互联网产生巨大危害,基于漏洞扫描的蠕虫是僵尸的主要传播方式和载体.针对蠕虫的传播,现有模型大多以SIR模型为基础,假设主机在免疫之后就不会再被感染.由于僵尸中可能存在多个蠕虫,因此使得免疫主机还可能回归到易感染状态.考虑到此因素,本文在SIR模型的基础上,提出一种回归的RSIR僵尸网络传播模型.给出了模型的描述和数学公式,并对模型进行了分析.实际数据仿真结果显示,模型是有效的.     

基于行为模型的工控异常检测方法研究

目前,工业控制系统(Industrial Control Systems,ICS)网络安全已经成为信息安全领域的重点问题,而检测篡改行为数据及控制程序等攻击是ICS网络安全的难点问题,据此提出了基于行为模型的工控异常检测方法。该方法从工控网络流量中提取行为数据序列,根据ICS的控制和被控过程构建正常行为模型,通过比较分析实时提取的行为数据与模型预测的行为数据,判断是否出现异常。通过实验分析,验证了所提方法能有效实现对篡改行为数据及控制程序等攻击的异常检测。     

工业控制系统协议安全综述

工业控制系统是国家基础设施的重要组成部分,广泛应用于能源、制造、交通、军工等行业,是关乎国计民生的重要资源.工控协议是控制系统实现实时数据交换、数据采集、参数配置、状态监控、异常诊断、命令发布和执行等众多功能有机联动的重要纽带,其安全问题与工控系统的可靠稳定运行密切相关.深度剖析工控协议安全是理解工控系统安全威胁的一个重要角度,能够对工控系统的安全防护和保障提供指导.通过整理学术界与工业界对工控协议安全的研究工作,例如研究论文、标准指南、攻击事件等,系统化地分析和总结了工控协议所面临的安全问题.首先对工控网络架构、工控协议作用、协议的分类以及和传统协议的比较等进行详细阐述,然后从协议设计、实现和应用的角度深入分析了工控协议面临的攻击威胁和协议防护方案,最后讨论了未来工控协议安全的研究趋势.     

基于多目标决策的工控系统设备安全评估方法研究

目前的工业控制系统(Industrial control systems, ICS) 安全评估方法中,往往利用专家经验对系统设备受攻击的可能性进行赋值, 主观性较强.针对这个问题,本文提出了一种系统设备受攻击可能性的量化计算方法. 工控系统设备受攻击的可能性与两个因素有关,该设备受攻击后, 造成系统损害的严重程度与异常检测算法发现异常的时间长短.因此, 通过对工控系统中的各个设备发动相同攻击,记录各个设备受攻击后系统敏感指标的变化情况与异常检测算法发现异常的时间, 将敏感指标变化情况与发现异常时间作为量化指标,提出基于多目标决策的量化计算方法, 计算出各个设备受攻击的可能性.本文以田纳西--伊斯曼过程(Tennessee-Eastman process, TEP)为例,验证了计算方法的可行性,得到了设备受攻击可能性的量化计算结果.     

A security and authentication layer for SCADA/DCS applications

Mid 2010, a sophisticated malicious computer worm called Stuxnet targeted major ICS systems around the world causing severe damages to Siemens automation products. Stuxnet proved its ability to infect air-gapped-segregated critical computers control system. After this attack, the whole ICS industry security was thrust into spotlight. Automation suppliers have already started to re-think their business approach to cyber security. The OPC foundation have made also significant changes and improvements on its new design OPC-UA to increase security of automation applications but, what is still missing and seems to be not resolved any time soon is having security in depth for industrial automation applications. In this paper, we propose a simple but strong security control solution to be implemented as a logic level security on SCADA and DCS systems. The method presented in this work enforces message integrity to build trusts between DCS system components, but it should not be viewed as the main nor the only protection layer implemented on an industrial automation system. The proposed solution can be viewed as a low-level security procedure to avoid malicious attacks such as Stuxnet.     

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。     

大规模蠕虫在线追踪培养皿

提出了一个用于反向追踪大规模网络蠕虫传播的虚拟实验环境，能够用于网络蠕虫检测和防御实验。实验环境使用虚拟机技术，虚拟大量主机和网络设备参加，尽量符合网络实际。在可控的范围内，使用真实的感染代码引发大规模蠕虫的爆发，观测蠕虫的传播过程。实验环境中可以发现蠕虫的传播特性，实时收集网络蠕虫的流量数据和感染过程。     

基于SEIPQR模型的工控蠕虫防御策略

随着社会的发展和技术的进步,计算机病毒也发生了进化,变得越来越复杂,越来越隐蔽。其中蠕虫病毒更是最早的计算机病毒发展进化成为可以在工控系统上感染并进行传播的工控蠕虫病毒,极大影响工业生产的安全。单一的网络隔离或者打补丁免疫,已经跟不上蠕虫病毒的传播速度。针对该现状,分析蠕虫病毒在工控系统上的传播方式以及特点,在原有网络隔离和补丁的基础上提出一种针对工控蠕虫的防御策略,以达到有效防御蠕虫病毒的目的。该防御策略基于传染病模型的基本思想提出了一个模拟蠕虫传播趋势的数学模型SEIPQR。该模型包含易感染（susceptible）状态、暴露（exposed）状态、打补丁（patched）状态、感染（infected）状态、隔离（quarantine）状态以及免疫（recovered）状态6种状态,创建模型的6种状态转换图,对状态转换图得到微积分方程组,在系统设备数量一定的情况下,对方程组进行变换,通过求解基本再生数R0的方法对方程组进行求解,并分析当暴露主机和感染主机的数量为0时模型的6种方程表达式,根据Routh-Hurwitz准则得出当R0<1时,系统是渐进稳定的;当R0>1时,...     

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。     

基于容器的轻量级工业控制系统网络安全测试床研究

针对现有工业控制系统(ICS)测试床部署成本高、网络拓扑简单固定、难以共享等问题,提出了一种基于容器的轻量级ICS网络安全测试床构建方法。该方法将田纳西—伊斯曼过程模型及其控制算法分别封装为两类Docker容器镜像,根据Web图形化界面绘制工业控制网络拓扑,自动配置容器接口并连接成仿真工控网络,最终实现具有真实的工业控制网络数据流的ICS网络安全测试床。实验结果表明,该方法仅需要较少的系统资源,就可快速实现给定网络拓扑的测试环境,支持多种网络攻击测试,相比于其他ICS测试床,具有更好的资源使用、加载速度和可移植性,有利于ICS网络安全的测试、研究和教学工作。