基于攻防博弈模型的主動防御關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、攻擊手段的復(fù)雜化和自動化對傳統(tǒng)的防護(hù)方法提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的安全技術(shù)依賴于防火墻、入侵檢測和反病毒軟件，強(qiáng)調(diào)以目標(biāo)為中心，檢測到入侵后才有所響應(yīng)，屬于被動的檢測、響應(yīng)和防御，缺乏主動性和對攻擊的預(yù)測能力。主動防御技術(shù)在攻擊未造成嚴(yán)重?fù)p失前，加固網(wǎng)絡(luò)并對攻擊進(jìn)行預(yù)測、隔離、控制或擊敗，將被動防御變?yōu)橹鲃臃烙?。主動防御模型與技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)安全防御的有效手段，得到了越來越多的重視，已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)問題之一。
　　基于這樣的背景，本文

2、的研究目標(biāo)是通過研究攻防矛盾沖突，用數(shù)學(xué)框架模型來描述信息安全對抗本質(zhì)問題，解決攻擊行為預(yù)測和最優(yōu)主動防御策略選取問題。著重對以下幾個方面進(jìn)行了深入研究：
　　攻防策略分類研究是網(wǎng)絡(luò)安全研究的一個重要方面，科學(xué)合理的分類對于網(wǎng)絡(luò)安全攻防建模和防御決策具有重要的參考價值。針對現(xiàn)有的攻擊分類方法隨意性較大，不符合分類學(xué)的基本要求，沒有考慮攻防策略依存性的特點(diǎn)。同時考慮到攻防博弈模型的計(jì)算復(fù)雜度與攻防策略空間的大小直接有關(guān)。本文提出了一

3、種面向防御決策的多維度攻擊分類方法 DMAT，從攻擊和防御等方面的多種相關(guān)屬性作為分類依據(jù)。針對攻擊分類方法，提出了一種防御策略分類方法。給出了攻防策略成本收益量化模型，對不同攻防策略進(jìn)行成本收益量化分析。將攻防策略分類與攻防策略成本收益量化模型相結(jié)合，用于網(wǎng)絡(luò)安全攻防建模和攻防博弈模型的建立。
　　安全分析和攻防建模是識別信息系統(tǒng)脆弱性、進(jìn)行主動防御的有效方法。針對攻擊圖是從攻擊者角度去分析建模，僅反映了攻擊動作和系統(tǒng)狀態(tài)變化情

4、況，沒有考慮防御者的因素。本文對攻擊圖進(jìn)行了改進(jìn)和擴(kuò)展，提出了防御圖建模方法，用于評估網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)安全和全面的反映攻防策略及其成本收益情況。將防御圖映射到攻防博弈模型，為進(jìn)行主動防御決策提供依據(jù)。提出了一個防御圖生成算法，并用實(shí)驗(yàn)闡明了基于防御圖的網(wǎng)絡(luò)安全建模方法的有效性。
　　對網(wǎng)絡(luò)信息安全中攻防關(guān)系和本質(zhì)進(jìn)行研究，得出了攻防雙方的目標(biāo)對立性、策略依存性和關(guān)系非合作性的結(jié)論，這些特點(diǎn)正是博弈論的基本特征。提出了一個網(wǎng)絡(luò)攻防博弈模

5、型，用于描述攻擊和防御之間的關(guān)系和行為，進(jìn)行攻擊策略預(yù)測和防御策略選取。為解決現(xiàn)實(shí)中的信息安全難題提供了一種新的思路。將防御圖映射到攻防博弈模型的相應(yīng)元素，提出了基于靜態(tài)攻防博弈模型的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)安全加固算法。從而構(gòu)建了一套脆弱性評估、最優(yōu)防御成本的主動防御模型，為及時有效的主動防御提供了有力保證。
　　形式化定義了網(wǎng)絡(luò)安全最優(yōu)防御策略選取的這一復(fù)雜性問題。針對靜態(tài)攻防博弈模型是攻防雙方在單個狀態(tài)環(huán)境下利用靜態(tài)攻防模型尋找最優(yōu)攻防策略