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計(jì)算機(jī)安全弱點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)研究論文
隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的迅速增長，網(wǎng)絡(luò)安全事件日益增多，安全問題逐步嚴(yán)峻。大量理論探究與長期實(shí)踐探索表明，駭客、病毒與惡意代碼等將會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅，產(chǎn)生這一問題的根本原因是安全弱點(diǎn)，對(duì)于計(jì)算機(jī)與其軟件而言，在相關(guān)設(shè)計(jì)活動(dòng)、開發(fā)研究與日常維護(hù)中總會(huì)出現(xiàn)安全弱點(diǎn)。由此可知，全面剖析和探討安全弱點(diǎn)，這在提升網(wǎng)絡(luò)安全，維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中發(fā)揮著巨大價(jià)值。
1計(jì)算機(jī)安全弱點(diǎn)概述
1.1內(nèi)涵
計(jì)算機(jī)弱點(diǎn)研究具有廣泛性和復(fù)雜性，主要涵蓋形式語言學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)等不同領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)弱點(diǎn)一般指代在自身硬件、軟件系統(tǒng)或者策略層面存在缺陷，為攻擊者的惡意攻擊與非法訪問提供可能性。弱點(diǎn)包含廣泛的范圍，涉及計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)，例如，路由器以及防火墻等。以防出現(xiàn)稱呼混淆現(xiàn)象，筆者在本文中把安全漏洞、薄弱點(diǎn)、薄弱性以及安全弱點(diǎn)均看作弱點(diǎn)。探討計(jì)算機(jī)弱點(diǎn)問題時(shí)一般需要解決下述四個(gè)問題，其一，何謂計(jì)算機(jī)弱點(diǎn)；其二，如何清晰反映弱點(diǎn)的本質(zhì)特性；其三，如何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)歸屬脆弱范疇；其四，一旦出現(xiàn)計(jì)算機(jī)弱點(diǎn)，將會(huì)引發(fā)各種資產(chǎn)損失。圍繞上述探討的四個(gè)問題，通常能夠把弱點(diǎn)研究簡單地概括為以下三方面：描述、檢測(cè)以及評(píng)估技術(shù)，該三項(xiàng)技術(shù)緊密相連，相互影響，弱點(diǎn)描述技術(shù)占據(jù)著基礎(chǔ)性地位，弱點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)扮演著評(píng)估工具，弱點(diǎn)評(píng)估技術(shù)面向用戶提供最終服務(wù)，彰顯弱點(diǎn)研究的初始目標(biāo)。
1.2弱點(diǎn)描述技術(shù)
為全面解讀計(jì)算機(jī)弱點(diǎn)，要求我們應(yīng)完整、清晰表述與計(jì)算機(jī)弱點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的本質(zhì)特性，在此種背景條件下，弱點(diǎn)描述技術(shù)隨之出現(xiàn)。弱點(diǎn)描述探討主要包含弱點(diǎn)分類方法與描述語言這兩點(diǎn)內(nèi)容，其中前者的探討主要解決何種屬性可清晰、全面標(biāo)注弱點(diǎn)這一問題，后者的探討則用來應(yīng)對(duì)借助何種手段讓人們明確與體會(huì)上述屬性，進(jìn)而正確認(rèn)識(shí)弱點(diǎn)這一問題。對(duì)于弱點(diǎn)描述技術(shù)，其應(yīng)用需要大多源自弱點(diǎn)信息公開、存儲(chǔ)與獲悉；檢測(cè)；研究和評(píng)判；軟件工程范疇。
1.3弱點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)
弱點(diǎn)檢測(cè)指代弱點(diǎn)識(shí)別，它可促進(jìn)弱點(diǎn)評(píng)估工作的開展，為其提供合理的弱電信息，從常規(guī)意義上而言，主要用來探究弱點(diǎn)發(fā)現(xiàn)問題。因此，在實(shí)踐活動(dòng)中，弱點(diǎn)檢測(cè)情況關(guān)乎著弱點(diǎn)評(píng)估工作最終的成效，且為主要影響因素。近些年，研究人員圍繞弱電檢測(cè)技術(shù)開展了大量與系統(tǒng)的研究，并從不同角度出發(fā)給出相應(yīng)的分類結(jié)果，各個(gè)檢測(cè)方法密切聯(lián)系。從檢測(cè)目標(biāo)層面而言，可將弱點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)劃分成已知與未知這兩項(xiàng)內(nèi)容，其中前者主要涉及部分自動(dòng)檢測(cè)方法，最為常見的是被動(dòng)監(jiān)聽方法，然而后者主要探究人工檢測(cè)方法。
1.4弱點(diǎn)評(píng)估技術(shù)
弱點(diǎn)評(píng)估技術(shù)具體指代判斷計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)自身出現(xiàn)安全弱點(diǎn)后將產(chǎn)生的損失量。借助弱點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估能夠明確信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的安全健康裝款，判斷安全有效性，以此來促進(jìn)安全防范，為其提供可靠的決策信息。
2主機(jī)系統(tǒng)弱點(diǎn)評(píng)估
2.1總體概述
近幾年，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展，與此同時(shí)，惡意攻擊與非法訪問活動(dòng)也更加多樣與繁瑣，其中最為突出的網(wǎng)絡(luò)病毒，主要按照自動(dòng)化方式，經(jīng)由軟件安全弱點(diǎn)進(jìn)行傳播與蔓延，面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行惡意攻擊。上述提及的安全隱患對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行與穩(wěn)步使用構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為增加系統(tǒng)安全，提升信息可靠度，系統(tǒng)管理人員以及開發(fā)人員正在努力探索自主、有效的防范技術(shù)，即弱點(diǎn)評(píng)估，并引發(fā)了人們的高度熱議。弱點(diǎn)評(píng)估具體指代落實(shí)計(jì)算機(jī)、明確網(wǎng)絡(luò)在安全弱點(diǎn)的作用下產(chǎn)生的損失量，借助弱點(diǎn)評(píng)估，有效掌控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)際的安全風(fēng)險(xiǎn)走向，促進(jìn)安全防范，為其提供科學(xué)的決策信息，進(jìn)而防范危險(xiǎn)事件的出現(xiàn)。弱點(diǎn)評(píng)估技術(shù)較為主動(dòng)，且具有一定的預(yù)先性，優(yōu)越于入侵檢測(cè)技術(shù)。參照評(píng)估對(duì)象，可將弱點(diǎn)評(píng)估劃分成主機(jī)系統(tǒng)評(píng)估、計(jì)算機(jī)防火墻評(píng)估以及網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)評(píng)估等多種類型，筆者將著重探討主機(jī)系統(tǒng)評(píng)估。主機(jī)系統(tǒng)通常包含多個(gè)軟件，且各軟件能夠看做系統(tǒng)組件，原有評(píng)估方法只是分析個(gè)別組件弱點(diǎn)，不考慮若在多個(gè)組件弱點(diǎn)內(nèi)部的關(guān)聯(lián)所產(chǎn)生的不良威脅，同時(shí)，原有的評(píng)估方法僅借助弱點(diǎn)數(shù)量表達(dá)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，此種形式將會(huì)誘發(fā)弱點(diǎn)誤判現(xiàn)象。為彌補(bǔ)這一不足，筆者提出以弱點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖為基礎(chǔ)的評(píng)估方法。此種方法不僅應(yīng)用弱點(diǎn)關(guān)聯(lián)思想，而且應(yīng)用綜合分析方法，選取指數(shù)評(píng)估策略，以此來從組織設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與投入運(yùn)行中評(píng)估弱點(diǎn)誘發(fā)的安全風(fēng)險(xiǎn)，并綜合比對(duì)每一個(gè)系統(tǒng)與所有版本在任何層面的安全狀況。
2.2風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算
2.2.1基于弱點(diǎn)進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算
眾所周知，從主機(jī)系統(tǒng)的層面來說，攻擊者在執(zhí)行多級(jí)攻擊環(huán)節(jié)時(shí)只能借助相同操作系統(tǒng)包含的安全弱點(diǎn)，因此，對(duì)于各操作系統(tǒng)版本均存在相應(yīng)、獨(dú)特的弱點(diǎn)關(guān)聯(lián)子圖。其中弱點(diǎn)關(guān)聯(lián)子圖包含獨(dú)立弱點(diǎn)以及關(guān)聯(lián)弱點(diǎn)鏈這兩部分，若想圍繞操作系統(tǒng)內(nèi)部的安全走向進(jìn)行量化評(píng)估，則應(yīng)提供與弱點(diǎn)與弱點(diǎn)鏈相對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算理論公式，參照公式進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。
2.2.2基于評(píng)估對(duì)象進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算
在常規(guī)條件下，執(zhí)行評(píng)估活動(dòng)之前要求應(yīng)明確評(píng)估對(duì)象，對(duì)于本文所探究的主機(jī)弱點(diǎn)評(píng)估，其對(duì)應(yīng)的評(píng)估對(duì)象主要包含真實(shí)存在的操作系統(tǒng)、基本組件、各種軟件以及不同的數(shù)據(jù)庫等�；谠u(píng)估對(duì)象進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算一般依托弱點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算來開展，利用瓊斯指數(shù)，選擇風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較高的弱點(diǎn)序列充當(dāng)系統(tǒng)整體的評(píng)估依據(jù)，借助矩陣形式展現(xiàn)評(píng)估對(duì)象自身的風(fēng)險(xiǎn)值，主要應(yīng)用微觀與宏觀這兩種分析方法。
2.3評(píng)估算法
參照軟件運(yùn)行狀態(tài)，可將弱點(diǎn)評(píng)估劃分成動(dòng)態(tài)評(píng)估以及靜態(tài)評(píng)估這兩種類型，其中前者還包含主機(jī)掃描與網(wǎng)絡(luò)掃描評(píng)估。由此可知，以弱點(diǎn)關(guān)聯(lián)圖為基礎(chǔ)的主機(jī)系統(tǒng)弱點(diǎn)評(píng)估所采用的評(píng)估方法，一般應(yīng)涉及以主機(jī)掃描為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)評(píng)估、以網(wǎng)絡(luò)掃描為基礎(chǔ)的動(dòng)態(tài)評(píng)估、以網(wǎng)絡(luò)掃描為基礎(chǔ)的靜態(tài)評(píng)估。正式執(zhí)行上述評(píng)估算法之前，要求達(dá)成下述兩項(xiàng)任務(wù)，其一，各已知弱點(diǎn)存在預(yù)先設(shè)計(jì)的量化特征；其二，可生成涵蓋各種已經(jīng)明確弱點(diǎn)的VGR。
3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)弱點(diǎn)評(píng)估
計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展為人們的日常工作與常規(guī)生活帶來了翻天覆地的變化，與此同時(shí)增加了惡意攻擊與非法訪問的可能性。生活實(shí)踐表明，多個(gè)獨(dú)立弱點(diǎn)雖然波及范圍較小，然而，若被電腦技術(shù)高強(qiáng)的人經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組織利用，那么將會(huì)為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全埋藏一定風(fēng)險(xiǎn)。從弱點(diǎn)評(píng)估范疇層面來說，因計(jì)算機(jī)的互聯(lián)，致使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)評(píng)估以及主機(jī)系統(tǒng)評(píng)估存在較大差異，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)信息安全系統(tǒng)而言，其安全風(fēng)險(xiǎn)分析以及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)程度呈現(xiàn)出正相關(guān)，隨著互聯(lián)程度的增加，分析難度系數(shù)將不斷提升。參照描述方式，可將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估劃分成定性、定量以及混合式評(píng)估方法。通俗來說，定性評(píng)估一般依據(jù)研究者自身的知識(shí)結(jié)構(gòu)與經(jīng)驗(yàn)水平等來明確系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)狀況，此種評(píng)估方法具有全面、深入的優(yōu)點(diǎn)。定量評(píng)估是指借助數(shù)量指標(biāo)開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，此種方法的顯著優(yōu)點(diǎn)為直觀、簡明、合理、嚴(yán)密。筆者將圍繞網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具體的量化弱點(diǎn)評(píng)估進(jìn)行探討。本文依托網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)關(guān)系，組織設(shè)計(jì)，研制出風(fēng)險(xiǎn)傳播模型，以此來評(píng)判網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。
3.1網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)關(guān)系
為明確網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各獨(dú)立弱點(diǎn)的實(shí)際聯(lián)系，以此來精準(zhǔn)評(píng)判安全風(fēng)險(xiǎn)，研究人員圍繞網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自身的連通性進(jìn)行大量研究。分析相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)理解與全面探究網(wǎng)絡(luò)自身每一個(gè)節(jié)點(diǎn)主機(jī)自身的連通性關(guān)乎著網(wǎng)絡(luò)弱點(diǎn)評(píng)估效果。在工作實(shí)際與現(xiàn)實(shí)生活中，隨時(shí)隨地均會(huì)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，例如，通過網(wǎng)絡(luò)公開數(shù)據(jù)信息，借助網(wǎng)絡(luò)開展作業(yè)活動(dòng)。在上述實(shí)踐探索中不難發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以及節(jié)點(diǎn)用戶內(nèi)部一直存在別樣的訪問關(guān)系，此種關(guān)系具有特殊性，除作用于專有控制權(quán)層面，還展現(xiàn)于關(guān)系特殊性中。
3.2風(fēng)險(xiǎn)傳播理論模型
首先，進(jìn)行模型定義，提出所有與之存在關(guān)聯(lián)的概念和定義；隨后，明確傳播算法。因NPR認(rèn)識(shí)存在不足之處，不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實(shí)生活中很少能夠看到與求解該問題所用算法相關(guān)的文獻(xiàn)研究。截止到前，與該問題較為相似的問題主要包含DCMC與MRD問題，這兩種問題與NRP問題存在差異，后者求解重點(diǎn)是把各種風(fēng)險(xiǎn)順著各種有向路徑，完整傳播至各種可達(dá)節(jié)點(diǎn)。
3.3近似傳播算法
結(jié)合實(shí)踐活動(dòng)，我們?cè)噲D探索一種近似算法，以此來在精準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，顯著優(yōu)化算法性能�；谶@一需求，近似傳播算法正式問世，將其記做APMI算法。分析RH算法可發(fā)現(xiàn)，每條有向路貫穿相同部件時(shí)均會(huì)落實(shí)一次操作，這一般會(huì)消耗較多的時(shí)間，擠占一定的空間，針對(duì)這一現(xiàn)象，歸納總結(jié)出近似傳播原則，其具體內(nèi)容如下：各部件傳播風(fēng)險(xiǎn)，使其轉(zhuǎn)移到鄰近部件，忽略繼續(xù)傳播問題，同時(shí)各部件只需要處理一次。在這一基礎(chǔ)條件下，涌現(xiàn)出了新的問題，主要是指部件處理順序?qū)?huì)制約準(zhǔn)確性，為規(guī)避這一誤差，引入最小度原則，以入度最小部件為對(duì)象實(shí)施鄰近傳播。APMI算法具體涉及初始化、準(zhǔn)確計(jì)算所有部件自身的初始概率，明確風(fēng)險(xiǎn)，形成風(fēng)險(xiǎn)源集合，科學(xué)計(jì)算初始入度，摒棄零入度對(duì)應(yīng)的非風(fēng)險(xiǎn)源部件內(nèi)部形成的入度或者間接形成的入度，實(shí)施鄰近傳播內(nèi)容。隨后從有回向路與無回向路著手探究算法的精準(zhǔn)性。在此基礎(chǔ)之上開展模擬實(shí)驗(yàn)，為探究網(wǎng)絡(luò)規(guī)模類型、網(wǎng)絡(luò)實(shí)際密度以及風(fēng)險(xiǎn)源密度等不同因素在算法性能中產(chǎn)生的影響，本文以中小規(guī)模類型的網(wǎng)絡(luò)開展模擬實(shí)驗(yàn)，合理布設(shè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。面向各節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個(gè)主體，且各弱點(diǎn)以及有向便對(duì)應(yīng)的概率值與危害性指標(biāo)分別規(guī)定為0.5與1.0。另外，為降低實(shí)驗(yàn)誤差的大小，針對(duì)各組實(shí)驗(yàn)，依托一組參數(shù)借助平均分布隨機(jī)數(shù)制造RH與APMI，并選取對(duì)應(yīng)的平均值。分別從網(wǎng)絡(luò)規(guī)模類型、網(wǎng)絡(luò)密度值以及風(fēng)險(xiǎn)源密度等進(jìn)行探討。通過分析探究可知，若網(wǎng)絡(luò)環(huán)境存在差異，則網(wǎng)絡(luò)規(guī)模類型將會(huì)對(duì)算法產(chǎn)生不同的影響，形成這一結(jié)論的主要原因?yàn)椋喝艟W(wǎng)絡(luò)系數(shù)，則形成有向回路幾率降低，因此，APIM算法更加精準(zhǔn)；若網(wǎng)絡(luò)與風(fēng)險(xiǎn)源較為稠密，則對(duì)應(yīng)的有向回路與風(fēng)險(xiǎn)源均較多，隨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模類型的逐步擴(kuò)大，算法性能以及精準(zhǔn)性將不斷下降，滿足分析結(jié)果；APMI算法幾乎不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)密度值出現(xiàn)變化，這兩者之間并不密切，待網(wǎng)絡(luò)密度值發(fā)生改變時(shí)，算法精準(zhǔn)性僅僅受到很小的影響；網(wǎng)絡(luò)密度關(guān)乎著RH算法，且影響程度較大，相對(duì)來說，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模類型以及風(fēng)險(xiǎn)源密度則會(huì)對(duì)RH算法產(chǎn)生較小的影響，但APMI算法卻在相同的高稠密條件下，呈現(xiàn)出線性指數(shù)關(guān)系，性能有所提升，其性能與RH算法相比存在一定的優(yōu)越性。
4結(jié)語
現(xiàn)階段，社會(huì)各界在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展問題中已經(jīng)達(dá)成共識(shí)，攜手努力，一起構(gòu)建信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，首先應(yīng)提供穩(wěn)固、可靠的安全保障。不難發(fā)現(xiàn)，面向安全隱患提出可行對(duì)策至關(guān)重要，這需要引起全社會(huì)的高度關(guān)注。不管是從局域網(wǎng)的層面來說，還是站在因特網(wǎng)的角度而言，均涉及信息保護(hù)問題。因此，我們應(yīng)結(jié)合各類安全隱患，提出有效的安全對(duì)策，綜合權(quán)衡各種威脅特點(diǎn)，切實(shí)保障網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)，不斷提升安全技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的可持續(xù)發(fā)展。
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