基于期望收益率攻击图的网络风险评估研究

随着互联网应用和服务越来越广泛,层出不穷的网络攻击活动导致信息系统的安全面临极大的风险挑战。攻击图作为基于模型的网络安全风险分析技术,有助于发现网络节点间的脆弱性和评估被攻击的危害程度,已被证实是发现和预防网络安全问题的有效方法。攻击图主要分为状态攻击图和属性攻击图,由于状态攻击图存在状态爆炸的问题,研究者大多偏向于基于属性攻击图的网络风险评估研究。针对现有的属性攻击图研究过度依赖网络节点本身脆弱性和原子攻击本质属性进行量化分析,忽略了理性攻击者通常以攻击利益最大化来选择具体的攻击路径,提出了基于期望收益率攻击图的网络风险评估框架和攻击收益率量化模型。所提网络风险评估框架以公开的漏洞资源库、漏洞挖掘系统发现的新漏洞以及与网络攻防相关的大数据为基础数据源,以开源大数据平台为分析工具,挖掘计算攻击成本和攻击收益相关要素;借用经济学中的有关成本、收益以及收益率等概念构建原子攻击期望收益率计算模型;通过构建目标网络的属性攻击图,计算攻击路径上的原子攻击期望收益率,生成所有可能攻击路径的期望收益率列表;以期望目标为出发点,依据特定的优化策略（回溯法、贪心算法、动态规划）展开搜索,得到最大收益率的完整攻击路径,为网络风险评估提供依据。仿真实验结果表明了所提期望收益率攻击图网络风险评估方法的有效性及合理性,能够为发现和预防网络安全问题提供支撑。     

基于系统调用的0day攻击路径检测系统

针对当前网络环境中缺乏有效检测0 day攻击路径的方法的问题,实现基于系统调用的0 day攻击路径检测系统。根据定义的语法规则和系统调用轨迹构造网络系统对象关系图,从网络系统对象关系图中识别出可疑的入侵传播路径,利用漏洞特征集合和漏洞指示函数识别出0 day攻击路径。实验结果表明,该系统能够准确检测网络中存在的0 day攻击路径,有效降低了误报和漏报率。     

基于不确定图的网络漏洞分析方法

网络漏洞分析是提高网络安全性的重要基础之一.以主机为中心的漏洞分析方法可在多项式时间内生成攻击图,但是没有考虑网络链路本身存在的不确定性.提出了一种基于不确定图的网络漏洞分析方法,采用链路不确定度以准确地描述网络链路状态,使得求解最佳利用链成为可能.在此基础上,提出了一种时间复杂度为O(n4)的不确定攻击图生成算法;基于不确定攻击图提出了一种时间复杂度为O(n3)的最佳利用链生成启发式算法.实验结果表明,该方法能在可接受的时间内生成不确定攻击图,找到一条攻击效益最佳的漏洞利用链.     

基于贪心策略的多目标攻击图生成方法

为解决网络脆弱性分析中攻击图生成方法存在的状态组合爆炸问题,使生成的攻击图能用于网络中多个目标主机的脆弱性分析,本文提出了一种基于贪心策略的多目标攻击图生成方法。该方法引入节点关联关系,采用贪心策略精简漏洞集,从所有攻击路径中选取使攻击者以最大概率获取网络节点权限的攻击路径,生成由这些攻击路径所构成的攻击图。算法分析和实验结果表明,该方法的时间和空间复杂度都是网络节点数和节点关联关系数的多项式级别,较好地解决了状态组合爆炸的问题,生成的攻击图覆盖了攻击可达的所有节点,能够用于网络中多个目标主机的脆弱性分析。     

网络系统资源数据的脆弱性漏洞防御控制仿真

当前漏洞防御控制方法存在着无法准确区分数据类型或脆弱性,需要较高的能量消耗和难以抵御某些未知攻击等不足。针对这些不足,提出网络系统资源数据脆弱性漏洞防御控制方法。根据属性划分网络系统运行数据和历史资源,属性划分后根据漏洞特征相关参数构建强关联规则,结合脆弱性漏洞辨识矩阵和数据关联规则构建漏洞检测模型;计算脆弱性漏洞利用难度,将防御任务优选问题描述为防御成本不高于给定值的条件下,获取造成最小损失的防御措施集的过程。把防御任务优选多目标优化问题转换成单目标优化问题,采用改进的蚁群算法求解优化问题,生成最优防御控制方案。实验结果表明,所提方法可以有效防御已知数据攻击和大部分未知数据攻击,且所需能耗较低。     

计算机主机及网络脆弱性量化评估研究

在计算机网络安全领域，针对计算机主机及网络的脆弱性量化评估是目前的研究热点。本文提出了一种网络脆弱性量化评估方法，并在该评估方法的基础上开发出了相应的评估系统。系统通过对主机漏洞存在可能性以及漏洞利用可能性进行量化评估，得到目标主机的脆弱性度量值。在此基础上，结合网络拓扑结构，利用优化的最短路径算法，分析网络中存在的危险路径和关键结点，从而可以有针对性地进行网络脆弱性修补，增强网络的总体安全性能。     

基于攻击图的网络安全评估方法研究*

为了提高网络的整体安全性,提出了基于攻击图的网络安全评估方法。首先,在攻击图的基础上提出了脆弱点依赖图的定义;其次,将影响评估的因素分为脆弱性自身特点、网络环境因素和脆弱性关联关系三部分;最后,按照网络拓扑的规模,采用自下向上、先局部后整体的思想,直观地给出了漏洞、主机和整个网络系统三个层次的脆弱性指数评估值。通过大量反复的实验测试,该方法可以对网络系统存在的脆弱性进行定期的、全面的量化评估,及时发现并弥补网络系统中存在的安全隐患,有效地提升网络系统的生存能力,从而提高网络系统应对各种突发攻击事件的能力,具有重大的理论价值、经济效益和社会意义。     

基于漏洞关联攻击代价的攻击图生成算法

在已有的网络攻击图生成方法的基础上,从漏洞关联的攻击代价出发,设计了一种攻击图生成基本框架,提出了一种基于漏洞关联攻击代价的网络攻击图的自动生成算法。该算法能有效结合漏洞之间的相关性,科学地评估攻击代价,有效删除了攻击代价过高、现实意义不大的攻击路径,简化了攻击图,并通过实验检验了该算法的合理性和有效性。     

基于攻击图的网络脆弱性量化评估研究

目前,网络脆弱性量化评估面临的主要挑战之一是识别网络中存在的脆弱性和它们之间的相互关系以及由此产生的潜在威胁,本文提出了一种基于属性攻击图的网络脆弱性量化评估方法。首先对属性攻击图和有效攻击路径进行了形式化定义,在此基础上提出了采用"最大可达概率"指标来度量目标网络中关键属性集合的脆弱性,并设计了最大可达概率计算算法,该算法解决了属性攻击图的含圈路径问题;为解决实际评估中原始数据缺失的问题,提出了"可信度"的概念,它能有效反映缺失数据对评估结果的影响。     

配电自动化系统安全管理模型研究

针对目前配电自动化系统存在效率低、数据冗余、攻击预测能力有限等问题，提出了一种配电自动化系统安全管理模型。首先，建立配电自动化系统攻击量化模型，从而帮助配电自动化系统安全从业者及时发现系统防御薄弱组件。其次，提出了一种基于攻击树(AT)和通用漏洞评分系统(CVSS)的攻击概率量化算法。该算法减少了传统方法中攻击量化过程中主观因素的影响，提高了攻击预测的准确性。在仿真阶段，根据攻击者的行为以及实际系统各个组件的所有漏洞和可能的攻击状态，对基于AT模型建立的攻击路径图进行分析。分析结果表明，提出的模型计算概率高于Bayes方法概率4.02%～6.11%。仿真结果进一步验证了所提方法有助于安全从业者更加重视配电自动化系统危险组件的保护，为配电自动化系统安全防御措施的制定提供了一定参考。     

一种计算机网络脆弱性评估系统的设计

以攻击图建模方法为基础，提出了一种综合利用网络安全评估工具、模型检验工具的计算机网络脆弱性评估系统的设计方案。给出了脆弱性评估系统的总体框架结构，分析了各模块的功能特点和结构组成。该脆弱性评估系统可以分析计算机网络系统的最薄弱环节、最隐蔽被攻击路径、最易被攻击路径和最常被攻击路径，可以有效指导计算机网络系统安全措施制定与改进。     

基于访问路径的网络安全脆弱性分析*

脆弱性分析是网络安全风险分析与控制的关键技术,脆弱性也是网络攻防双方争夺信息优势的焦点。阐述了网络攻防控制的作用原理,提出了相对脆弱性分析的概念,从结构脆弱性分析的角度,分析了信息网络中访问路径上的节点脆弱性,给出了分析模型以及计算关键节点和访问路径综合脆弱性的分析方法,对分析算法进行了描述。该算法可计算出信息网络中任意两对节点之间访问路径的最大综合脆弱性,为网络安全控制提供了有效评估手段。     

面向大规模工控网络的关键路径分析方法

针对大规模工控网络攻击图的量化计算耗时高、消耗资源大的问题,提出了一种大规模工控网络的关键路径分析方法。首先利用割集思想结合工控网络中的原子攻击收益,计算贝叶斯攻击图关键节点集合,解决目前割集算法只考虑图结构中节点关键性的问题。其次,提出一种只更新关键节点攻击概率的贝叶斯攻击图动态更新策略,高效计算全图攻击概率,分析攻击图关键路径。实验结果表明,所提方法在大规模工控攻击图的计算中,不仅可以保证计算结果的可靠性,而且能够大幅度降低方法耗时,显著提升计算效率。     

基于网络防御知识图谱的0day攻击路径预测方法

针对0day漏洞未知性造成的攻击检测难问题,提出了一种基于知识图谱的0day攻击路径预测方法.通过从现有关于网络安全领域本体的研究成果及网络安全数据库中抽取"攻击"相关的概念及实体,构建网络防御知识图谱,将威胁、脆弱性、资产等离散的安全数据提炼为互相关联的安全知识.在此基础上,依托知识图谱整合的知识,假设并约束0day...     

一种基于攻击图的安全威胁识别和分析方法

业务系统安全管理需要网络攻击图来评估系统整体安全性或态势,同时又需要对那些可能严重危害系统安全的脆弱性利用威胁进行重点分析和优先处置.现有安全威胁识别和分析方法无法兼顾这两个方面,也无法处理脆弱性利用威胁分析过程中的不确定性问题.作者提出了一种安全威胁识别和分析方法.利用颜色Petri网(CPN)定义网络攻击图,并给出了网络攻击图生成NAGG算法,根据攻击模型分析结果生成网络攻击图;给出了基于CPN仿真的网络攻击图分解NAGD算法,可一次性分解出各脆弱性利用威胁对应的子攻击图,所述子攻击图不存在循环路径且最长攻击路径不超过预设值.并给出了一种脆弱性利用威胁度评估VETE算法,将子攻击图转换为不确定性推理规则集,采用D-S证据推理计算各子攻击图所对应安全威胁的威胁度,以确定安全威胁处置优先级.最后以一个典型Web应用系统为例,验证了所述安全威胁识别和分析方法的有效性.     

基于攻击能力增长的网络安全分析模型

网络脆弱性分析是近年来国内外研究的热点问题之一.基于攻击能力增长的网络安全性分析模型以攻击者的能力增长为主导,参考网络环境配置,模拟黑客攻击自动生成攻击图.使用攻击能力增长表示攻击者的最终目标使得攻击图的表示更为准确.最小攻击代价分析第1次考虑了相似攻击对攻击代价的影响,以便对各条路径的攻击代价进行计算;最小环境改变分析考虑入侵检测的因素对最可能的攻击路径进行分析,对于入侵检测系统的处理更加科学合理;两种分析都为改善网络配置提供了依据.与已有成果相比,模型提出的算法和方法更为实际可行.     

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。     

采用图遍历算法的服务端请求伪造漏洞检测

针对基于PHP语言开发的Web应用系统,提出了一种基于图遍历算法的服务端请求伪造漏洞检测和利用方法。通过构建抽象语法树,获取每个文件的数据流信息,进而利用数据流中的传递依赖关系构造全局的代码属性图,使用图遍历算法对生成的代码属性图进行污点分析,得到污点变量的代码传递依赖路径图,最后使用约束求解的方法对路径图中的经过函数信息进行漏洞检测并生成可利用的攻击向量。实验结果表明,这种检测方式相较于传统的静态审计方法能够很好地发现服务端请求伪造漏洞,并能够自动化生成可绕过的攻击向量。