【摘要】：隨著網絡技術的飛速發(fā)展,網絡攻擊愈演愈烈。為應對日益復雜隱蔽的網絡攻擊,通過協(xié)同、主動的方式有機結合多種防御技術的網絡動態(tài)防御已成為網絡空間安全領域的研究熱點。異常檢測能夠及時發(fā)現復雜隱蔽的網絡攻擊,是網絡動態(tài)防御的重要前提。根據對異常檢測結果的分析可以采取更具針對性的防御措施,從而提高網絡動態(tài)防御有效性。因此,本文基于異常檢測對網絡動態(tài)防御關鍵技術進行研究,主要工作如下:1、為厘清多種類型防御技術的防御機制和協(xié)同關系,提出基于異常檢測的網絡動態(tài)防御模型(Anomaly Detection based Network Dynamic Defense,ADNDD)。首先給出模型基本元素、操作、關系和規(guī)則的形式化定義,描述ADNDD模型工作機制;然后基于有限狀態(tài)機(Finite State Machine,FSM)理論證明模型的正確性;最后結合具體網絡攻防場景給出ADNDD模型的應用實例,實驗結果表明模型在應對已知類型攻擊時,能夠采取隔離清除、訪問控制等防御策略消除攻擊影響;在應對未知類型攻擊時,能夠結合異常判斷和攻擊效果評估結果采取動態(tài)賦能防御策略降低攻擊成功概率。2、為解決基于批量學習的異常檢測方法存在檢測模型動態(tài)更新困難、運算存儲開銷大的問題,提出基于改進自組織增量式神經網絡(Self-Organizing Incremental Neural Network with Weight Modification,WM-SOINN)的異常檢測方法。首先對SOINN算法進行改進:在SOINN算法競爭學習周期內,根據全排列思想搜索所有樣本輸入次序下神經元的權重調節(jié)量,計算所有權重調節(jié)量的平均值作為神經元最終權重調節(jié)量,避免不同樣本輸入次序影響訓練所得神經網絡的穩(wěn)定性,使得所得神經網絡更能反映原始數據本質特征;然后采用非負矩陣分解和Z-score歸一化對數據進行預處理,將特征向量從高維高數量級轉換至低維低數量級,在提高檢測速度的同時有效降低高數量級維度對特征學習的不利影響;最后將具有增量更新特性的WM-SOINN與具有高準確率的有監(jiān)督分類器有機結合,在保證高準確率情況下實現檢測模型動態(tài)更新,并有效降低運算和存儲開銷。實驗結果表明:所提方法支持檢測模型動態(tài)更新,對未知新異常的檢測準確率顯著高于傳統(tǒng)檢測方法,且運算存儲開銷更小。3、為量化分析不同網絡動態(tài)防御策略的有效性,提出基于入侵成功概率的網絡動態(tài)防御策略有效性分析方法。首先將時間概率密度函數引入隨機抽樣模型,利用該模型從脆弱性變換角度給出網絡動態(tài)防御體系單路徑入侵成功概率計算公式,用于刻畫網絡動態(tài)防御中的變換空間、變換周期及脆弱性數量對網絡入侵過程的影響;然后根據攻擊者初始權限、網絡連接關系和脆弱性分布情況構造攻擊者權限轉移圖,引入節(jié)點訪問隊列對遞歸深度優(yōu)先搜索算法進行改進以避免搜索過程因存在自環(huán)而無法終止,通過搜索攻擊者權限轉移圖尋找潛在入侵路徑并計算多路徑入侵成功概率;最后設計基于入侵成功概率的網絡動態(tài)防御策略有效性分析實驗,結果表明:所提方法可以量化分析多種類型防御策略的有效性,能夠為調整和優(yōu)化防御策略提供重要參考。4、為合理選取網絡動態(tài)變換策略,深入分析動態(tài)變換空間、變換周期及脆弱性數量與入侵成功概率的關系。首先針對單、多脆弱性變換兩種情況,分別提出給定變換周期和脆弱性數量時的入侵成功概率極限定理并予以證明,在此基礎上給出兩種情況下的最優(yōu)動態(tài)變換空間計算方法。通過仿真實驗分析變換周期和脆弱性數量與入侵成功概率的關系,發(fā)現增大單條入侵路徑上依次攻擊的脆弱性數量、減小變換周期可持續(xù)提高網絡動態(tài)變換策略的有效性。進一步通過仿真實驗驗證最優(yōu)動態(tài)變換空間計算方法的正確性,結果表明:增大變換空間初始可以提升網絡動態(tài)變換策略有效性,但是由于入侵成功概率會隨變換空間的持續(xù)增大而逐漸收斂,在入侵成功概率收斂時,網絡動態(tài)變換策略的有效性無法持續(xù)提高,此時的動態(tài)變換空間取到最優(yōu)值。
【圖文】：

步驟如下：（1）實驗背景攻擊者首先利用遠程漏洞獲取內網辦公主機權限，再以內網辦公主機為跳板進程漏洞獲取數據庫服務器權限，，從而竊取秘密文件并安裝后門。tep1 ：利用 MS10_046 漏洞和 DNS 欺騙手段攻擊辦公主機，得到辦公主機 cmd獲得辦公主機管理員權限，如圖 2.4 所示，其中攻擊機 IP 為 192.168.1.99，辦公 192.168.1.66。a) 利用 MS10_046 漏洞和 DNS 欺騙手段實施攻擊

a) 利用 MS10_046 漏洞和 DNS 欺騙手段實施攻擊b) 獲得辦公主機管理員權限圖 2.4 入侵辦公主機 ：以辦公主機為跳板，利用 MS08_067 漏洞攻擊數據庫服務器，獲得數權限，如圖 2.5 所示，其中數據庫服務器 IP 為 192.168.1.33。
【學位授予單位】：戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP393.08

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本文編號：2668953