網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

　　摘要：網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)是監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的一種新技術(shù)。對該技術(shù)進(jìn)行研究能及時(shí)發(fā)現(xiàn)惡意潛在的入侵行為，增強(qiáng)系統(tǒng)的反擊能力，將網(wǎng)絡(luò)攻擊造成的危害降到最低。文章對網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并著重研究了網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，以期為提高網(wǎng)絡(luò)安全性提供參考。

　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng);關(guān)鍵;技術(shù);研究

　　隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，網(wǎng)絡(luò)安全問題越來越突出，尤其網(wǎng)絡(luò)攻擊行為往往給企業(yè)的正常運(yùn)作帶來嚴(yán)重影響，甚至影響社會的穩(wěn)定。為此，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢研究，采取針對性措施不斷提高網(wǎng)絡(luò)安全水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于此，國內(nèi)眾多專家對網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)進(jìn)行研究，并取得豐碩成果，為我國網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行營造了良好的外部環(huán)境。

　　1、網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　1.1 系統(tǒng)框架介紹

　　網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)以通信系統(tǒng)思想為基礎(chǔ)，依據(jù)數(shù)據(jù)處理流程可分為采集、融合、分析、預(yù)測、展示共五個(gè)環(huán)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)收集、預(yù)處理、分析、評估、預(yù)測等功能。這五個(gè)環(huán)節(jié)相互獨(dú)立并對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)安全感知系統(tǒng)相關(guān)流程。系統(tǒng)框架如圖1所示。

　　圖1 網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)框架

　　其中采集環(huán)節(jié)的主要任務(wù)為采集、傳輸以及存儲適時(shí)數(shù)據(jù)和傳輸網(wǎng)絡(luò)安全狀況信息等，包括漏洞信息、拓?fù)湫畔⒁约癐T資產(chǎn)信息等;融合環(huán)節(jié)的功能在于將收集、存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將一些冗余信息除去，并融合多源數(shù)據(jù)。該環(huán)節(jié)包括數(shù)據(jù)歸一化和事件預(yù)處理兩項(xiàng)內(nèi)容。所謂數(shù)據(jù)歸一化指將采集的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行歸一、標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)擴(kuò)展事件相關(guān)屬性。而事件預(yù)處理指對采集來的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化和標(biāo)準(zhǔn)化處理。分析則指借助專家系統(tǒng)與相關(guān)知識庫，結(jié)合存儲在服務(wù)器的事件與安全數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢進(jìn)行分析。預(yù)測指通過分析各種信息要素，借助相關(guān)理論方法歸納與判斷網(wǎng)絡(luò)未來安全形勢。展示指將業(yè)務(wù)與態(tài)勢評估結(jié)果輸入到響應(yīng)和預(yù)警模塊，不但對接預(yù)警系統(tǒng)，而且以人工判讀為基礎(chǔ)介入到態(tài)勢的響應(yīng)操作。

　　1.2 態(tài)勢評估流程

　　對網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢進(jìn)行評估一般按照下列流程進(jìn)行：首先，從監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)感知元件中獲得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行去噪處理后進(jìn)行分析。并充分結(jié)合趨勢知識庫以及數(shù)據(jù)挖掘成果，評估網(wǎng)絡(luò)安全具體趨勢;其次，充分掌握不同環(huán)節(jié)情況，對網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢分配特定的值，并利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對備選態(tài)勢的可信度進(jìn)行評價(jià)，得出最終結(jié)果。

　　從網(wǎng)絡(luò)安全形勢角度出發(fā)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢的評估主要由以下步驟組成。監(jiān)測：通過監(jiān)測數(shù)據(jù)感知組件對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理以保證感知安全事件工作的順利進(jìn)行。覺察：以采集到的當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，評估網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢情況，以判定是否有安全事件發(fā)生，一旦發(fā)現(xiàn)異常，就報(bào)告安全事件情況;傳播：依據(jù)獲得的數(shù)據(jù)安全事件情況，對不同部分的趨勢進(jìn)行評估;理解：依據(jù)獲得的安全形勢，對態(tài)勢數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，構(gòu)建評估局勢新的演化模型;反饋：收集數(shù)據(jù)感知組件的領(lǐng)先在線目的地，并對網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢數(shù)據(jù)情況的更新值進(jìn)行評估;分析：結(jié)合確定的網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢類型判斷更新的確認(rèn)值是否對其進(jìn)行支持。如支持確定網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢類型，反之，使網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)感知元件繼續(xù)對網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測;決策：對網(wǎng)絡(luò)安全形勢的數(shù)據(jù)模型和具體特點(diǎn)進(jìn)行評估，并對演變趨勢進(jìn)行預(yù)測，從而尋找積極的措施，對管理員的決策進(jìn)行正確引導(dǎo)。

　　1.3 數(shù)據(jù)決策方法

　　目前自適應(yīng)數(shù)據(jù)決策算法有很多包括：子帶濾波、最小均方差算法、遞推最小二乘算法等，其中后兩種方法比較典型，下面對其進(jìn)行介紹。

　　1)最小均方誤差算法。該方法運(yùn)用瞬時(shí)值對梯度矢量進(jìn)行估計(jì)，計(jì)算依據(jù)的公式為：

　　結(jié)合梯度矢量估計(jì)以及自適應(yīng)濾波器濾波系數(shù)矢量變化等相關(guān)知識，可推算出遞歸最小二乘法算法調(diào)整濾波器系數(shù)公式：

　　公式中μ表示步長因子，其值越大算法的收斂速度越快，穩(wěn)態(tài)誤差就越大，反之，算法收斂就越慢，穩(wěn)態(tài)誤差就越小。為確保算法穩(wěn)態(tài)收斂，一般μ的取值應(yīng)落在以下范圍內(nèi)：

　　2)遞歸最小二乘法。遞歸最小二乘法依據(jù)的計(jì)算公式為：

　　公式中K(n)表示Kalman增益向量，λ∈(0，1)為加權(quán)因子。對該算法進(jìn)行初始化時(shí)通常使P(-1)=1/δ1，H(-1)=0，其中δ為最小正整數(shù)。

　　對比兩者的收斂速度可知，算法(1)優(yōu)于算法(2)，不過算法(1)實(shí)際操作比算法(2)復(fù)雜。為降低該方法計(jì)算復(fù)雜度且并使算法(1)的收斂性能得到保持，部分專家優(yōu)化了算法(1)延伸出了快速橫向?yàn)V波器算法、漸變格子算法等。算法(2)較為突出的優(yōu)點(diǎn)為操作簡單，不過其包括的可調(diào)參數(shù)只有一個(gè)。

　　2、網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

　　互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)攻擊行為也呈現(xiàn)復(fù)雜化、規(guī)�；�以及分布化態(tài)勢。根據(jù)采集的感知數(shù)據(jù)信息，對網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢進(jìn)行準(zhǔn)確的評估，及時(shí)檢測潛在的漏洞及可能發(fā)生的安全事件，并對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化情況進(jìn)行預(yù)測，是網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)的重要工作。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)需要一定的技術(shù)支撐。目前網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)包括網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢數(shù)據(jù)融合、網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢計(jì)算以及網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢預(yù)測技術(shù)。下面逐一對其進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

　　1)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢數(shù)據(jù)融合技術(shù)�；ヂ�(lián)網(wǎng)中不同安全系統(tǒng)和設(shè)備具備的功能有所差異，對網(wǎng)絡(luò)安全事件描述的數(shù)據(jù)格式也有所不同。這些安全系統(tǒng)和設(shè)備共同構(gòu)建了一個(gè)多傳感器環(huán)境，在該環(huán)境中系統(tǒng)與設(shè)備之間需要進(jìn)行互聯(lián)，因此必須要多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)做支撐，為監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢提供更多跟多有效的數(shù)據(jù)。當(dāng)前，數(shù)據(jù)融合技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，例如用于估計(jì)威脅、追蹤和識別目標(biāo)以及感知網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢等。利用該技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的融合、壓縮以及提煉等，為評估和預(yù)警網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢提供重要參考依據(jù)�！　�數(shù)據(jù)融合包括數(shù)據(jù)級、功能級以及決策級三個(gè)級別間的融合。其中數(shù)據(jù)級融合可使細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)精度進(jìn)一步提高，不過需要處理大量數(shù)據(jù)，受計(jì)算機(jī)內(nèi)存容量、處理速度等因素限制，需進(jìn)行較高層次的融合。決策級融合需要處理的數(shù)據(jù)量較小，不過較為模糊和抽象，準(zhǔn)確度較低。功能級融合則處于數(shù)據(jù)級和決策級融合之間。

　　2)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢計(jì)算技術(shù)。該技術(shù)指利用相關(guān)數(shù)學(xué)方法，將大量網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢信息進(jìn)行處理，最終整合至處于某范圍內(nèi)的數(shù)值。該數(shù)值會隨網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)價(jià)值改變、網(wǎng)絡(luò)安全事件頻率、網(wǎng)絡(luò)性能等情況改變而變動(dòng)。

　　利用網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢計(jì)算技術(shù)得出的數(shù)值，可幫助管理對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全狀況進(jìn)行評估，如該數(shù)據(jù)在允許的范圍之內(nèi)則表示網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢是相對安全的，反之則不安全。該數(shù)值大小客觀的反映出網(wǎng)絡(luò)損毀和網(wǎng)絡(luò)威脅程度，并能實(shí)時(shí)、快速和直觀的顯示網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全狀態(tài)。系統(tǒng)管理員采用圖表顯示或回顧歷史數(shù)據(jù)便能對某時(shí)間段的網(wǎng)絡(luò)安全情況進(jìn)行監(jiān)視和掌握。

　　3)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢預(yù)測技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢預(yù)測技術(shù)指通過分析歷史資料以及網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢數(shù)據(jù)，憑借之前實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及理論內(nèi)容整理、歸納和判斷網(wǎng)絡(luò)未來安全形勢。眾所周知，網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢發(fā)展具有較大不確定性，而且預(yù)測性質(zhì)、范圍、時(shí)間以及對象不同應(yīng)用的預(yù)測方法也不同。根據(jù)屬性可將網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢預(yù)測方法分為定性預(yù)測方法、時(shí)間序列分析法以及因果預(yù)測方法。其中網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢定性預(yù)測方法指結(jié)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之前與當(dāng)前安全態(tài)勢數(shù)據(jù)情況，以直覺邏輯基礎(chǔ)人為的對網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢進(jìn)行預(yù)測。時(shí)間序列分析方法指依據(jù)歷史數(shù)據(jù)與時(shí)間的關(guān)系，對下一次的系統(tǒng)變量進(jìn)行預(yù)測。由于該方法僅考慮時(shí)間變化的系統(tǒng)性能定量，因此，比較適合應(yīng)用在依據(jù)簡單統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的對象上。因果預(yù)測方法指依據(jù)系統(tǒng)變量之間存在的因果關(guān)系，確定某些因素影響造成的結(jié)果，建立其與數(shù)學(xué)模型間的關(guān)系，根據(jù)可變因素的變化情況，對結(jié)果變量的趨勢和方向進(jìn)行預(yù)測。

　　3、總結(jié)

　　網(wǎng)絡(luò)安全事件時(shí)有發(fā)生，往往給社會造成較大損失。因此，對網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢進(jìn)行準(zhǔn)確的評估、感知具有重要意義。為此要求網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)部門，認(rèn)真研究網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而采用先進(jìn)的技術(shù)手段不斷優(yōu)化。同時(shí)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，以提高網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況在合適位置部署中心檢測設(shè)備、防火墻等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位威脅網(wǎng)絡(luò)安全行為，從而采取針對性措施防止攻擊行為的進(jìn)一步發(fā)展，為網(wǎng)絡(luò)安全的可靠運(yùn)行創(chuàng)造良好的外部環(huán)境。

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