基于弱點(diǎn)相關(guān)矩陣的網(wǎng)絡(luò)安全威脅指數(shù)分析

劉浩

摘要：隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息安全性問題變得愈來愈受到重視。網(wǎng)絡(luò)攻擊者不但利用單個(gè)弱點(diǎn)來對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行攻擊，甚至還會(huì)將多個(gè)主機(jī)弱點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合來對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行攻擊，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全而言是極大的威脅。該文基于弱點(diǎn)相關(guān)矩陣的網(wǎng)絡(luò)安全威脅指數(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：弱點(diǎn);相關(guān)矩陣;網(wǎng)絡(luò)安全;威脅指數(shù)

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）13-0051-02

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的來臨，網(wǎng)絡(luò)已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕M成部分，逐漸滲透到人們生活的方方面面，而網(wǎng)絡(luò)安全則成為關(guān)注的重點(diǎn)[1]。不法攻擊者將會(huì)通過單個(gè)弱點(diǎn)或多個(gè)主機(jī)弱點(diǎn)來對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行攻擊，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全埋下了重大隱患。隨著我國(guó)科技的穩(wěn)步發(fā)展，對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全也越來越重視，為了能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)信息安全情況給予更準(zhǔn)確的評(píng)估，則需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性進(jìn)行更加深入的研究分析，通過綜合利用多弱點(diǎn)、多主機(jī)聯(lián)合的方式對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行有效評(píng)估對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全有著積極作用。弱點(diǎn)相關(guān)矩陣的安全模型能夠通過對(duì)弱點(diǎn)相關(guān)性的計(jì)算，更為有效的應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊，準(zhǔn)確快速的識(shí)別到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的安全漏洞，對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅指數(shù)進(jìn)行分析，從而保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全系數(shù)。

1網(wǎng)絡(luò)弱點(diǎn)相關(guān)性

弱點(diǎn)相關(guān)性主要是指：在特定的環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)攻擊者通過利用節(jié)點(diǎn)上的弱點(diǎn)來獲取權(quán)限，將非法獲取的權(quán)限作為基礎(chǔ)，通過其他的弱點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行攻擊，反復(fù)多次，直至達(dá)到其目的。使用一個(gè)弱點(diǎn)和另外的弱點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)合，創(chuàng)造出攻擊環(huán)境，讓弱點(diǎn)在同一主機(jī)上運(yùn)行多個(gè)不同的軟件，運(yùn)用多個(gè)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)[2]。由于不同的弱點(diǎn)在攻擊者不同的操作中具有不同的作用，若多個(gè)弱點(diǎn)同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)中受到攻擊將會(huì)有更大的影響。在過去進(jìn)行弱點(diǎn)研究還主要集中在弱點(diǎn)的分類以及弱點(diǎn)的安全評(píng)估上，很少對(duì)不同弱點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行關(guān)注，從而導(dǎo)致出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)防護(hù)漏洞。為了解決這個(gè)問題，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究人員提出了軟件系統(tǒng)弱點(diǎn)相關(guān)性概念，通過弱點(diǎn)相關(guān)性這一概念來分析攻擊者在攻擊過程中弱點(diǎn)的相互聯(lián)系，更準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性，更快速地對(duì)漏洞采取修補(bǔ)。因此網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中弱點(diǎn)相關(guān)性不僅是攻擊者對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行攻擊的突破口，也成為系統(tǒng)管理員來保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全的關(guān)鍵[3]。

2弱點(diǎn)相關(guān)矩陣

網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究人員對(duì)弱點(diǎn)相關(guān)性進(jìn)行研究過程中弱點(diǎn)相關(guān)矩陣的方法受到廣泛運(yùn)用，即運(yùn)用函數(shù) c（v1，v2）代表任意兩個(gè)弱點(diǎn)之間的相關(guān)性，函數(shù)取布爾值（0或1）。采用之前理論分析出的其中一個(gè)弱點(diǎn)v1可以直接成為攻擊另一個(gè)弱點(diǎn)的條件v2的前提條件，則c（v1，v2）=1;若弱點(diǎn)v1不可以直接成為攻擊另一個(gè)弱點(diǎn)的條件v2的前提條件則c（v1，v2）=0。c（v1，v2）=1意味著v1存在在不同主機(jī)A和B，攻擊者在主機(jī)A的弱點(diǎn)v對(duì)主機(jī)B的弱點(diǎn)采取攻擊。將目前已掌握的弱點(diǎn)利用條件于攻擊結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，可以分析出任意兩個(gè)弱點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性。然后，將有關(guān)聯(lián)性的弱點(diǎn)進(jìn)行匯總，就可以構(gòu)成一個(gè)以0和1為元素的矩陣。弱點(diǎn)相關(guān)矩陣是網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究中的重點(diǎn)之一，通過弱點(diǎn)相關(guān)性的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)利用弱點(diǎn)相關(guān)矩陣對(duì)區(qū)域網(wǎng)中主機(jī)所存在的弱點(diǎn)有一個(gè)更為清晰的認(rèn)識(shí)，并對(duì)可能會(huì)出現(xiàn)的漏洞或已經(jīng)出現(xiàn)的漏洞進(jìn)行及時(shí)的修補(bǔ)，更好地保障了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性[4]。

根據(jù)現(xiàn)在廠家以及安全機(jī)構(gòu)公布的弱點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)安全專家的經(jīng)驗(yàn)，成立弱點(diǎn)相關(guān)矩陣。當(dāng)前在國(guó)際上最為權(quán)威的弱點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)有：CVE、BUGTRAQ以及OSVDB等。從數(shù)據(jù)庫(kù)中可以看到，目前已知的弱點(diǎn)有10000個(gè)左右，根據(jù)已知弱點(diǎn)構(gòu)建出相關(guān)的矩陣的方案是可行的。由于他們大部分是本地弱點(diǎn)，無法被遠(yuǎn)程操控，具有相對(duì)較小的關(guān)注度，相關(guān)性也比較單一。同時(shí)，構(gòu)造弱點(diǎn)相關(guān)矩陣還可以通過弱點(diǎn)的分類來完成。大多數(shù)特權(quán)提升累弱點(diǎn)都具有相對(duì)較大的相關(guān)度，他們以拒絕服務(wù)、特權(quán)提升累弱點(diǎn)作為攻擊前提，從而失去機(jī)密性、完整性。因此，他們的相關(guān)性小，也比較單一[5-6]。

3基于弱點(diǎn)相關(guān)矩陣的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

在進(jìn)行弱點(diǎn)相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)安全問題分析之前，首先需要明確分析問題的假設(shè)條件，這主要是指：?jiǎn)握{(diào)性要求。展開而言則是指，網(wǎng)絡(luò)攻擊以正向與反向兩種模式生成，正向搜索主要是直接針對(duì)攻擊者，對(duì)攻擊者未來將可能會(huì)實(shí)施的攻擊行為進(jìn)行模擬分析，而反向搜索則是針對(duì)的攻擊目標(biāo)，從目標(biāo)向后推相關(guān)的攻擊行為，直至推到網(wǎng)絡(luò)初始狀態(tài)為止。將弱點(diǎn)相關(guān)矩陣作為基礎(chǔ)，利用正反搜索生成弱點(diǎn)相關(guān)圖[7]。安全分析中的單調(diào)性假設(shè)能夠從某種方面將分析簡(jiǎn)單化，它是在滿足條件下對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行攻擊，這種方式大多是針對(duì)較為大型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。單調(diào)性假設(shè)會(huì)利用資源進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為攻擊找尋更有利的方式，獲得更有效的途徑，以達(dá)到攻擊的目的[8]。

在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)遭受惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊者攻擊時(shí)，通常都會(huì)先從自身主機(jī)開始，隨機(jī)對(duì)能夠到底的某一個(gè)主機(jī)弱點(diǎn)進(jìn)行攻擊，然后在基于弱點(diǎn)相關(guān)性，對(duì)該臺(tái)主機(jī)其他有所關(guān)聯(lián)性的主機(jī)漏洞進(jìn)行反復(fù)攻擊，這種連續(xù)攻擊行為將持續(xù)到計(jì)劃中的主機(jī)漏洞為止。通過這種攻擊行為將所以弱點(diǎn)序列組成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)弱點(diǎn)相關(guān)矩陣VCG。而網(wǎng)絡(luò)安全管理員則可以以VCG為基礎(chǔ)，建立一個(gè)正向的弱點(diǎn)相關(guān)圖，主要方式為以下幾步：

（1）在初始狀態(tài)下，攻擊者首先要進(jìn)入一臺(tái)能夠抵達(dá)的主機(jī)hh。

（2）在主機(jī)hh中尋找到一個(gè)未曾被使用同時(shí)與前一個(gè)弱點(diǎn)有相關(guān)性的弱點(diǎn)Vi;若為攻擊者最終攻擊的目標(biāo)弱點(diǎn)為Vi，則將攻擊鏈存在的目標(biāo)記錄在VCG，從而可以避免攻擊者再利用弱點(diǎn)相關(guān)性攻擊其他主機(jī)。而若是沒有記錄到攻擊鏈，就需要根據(jù)弱點(diǎn)Vi的相關(guān)性，從攻擊者可以到達(dá)的主機(jī)hh向前再尋找到一臺(tái)沒有被使用過的主機(jī)hh+1，也可以繼續(xù)使用當(dāng)前主機(jī)hh中其他相關(guān)性弱點(diǎn)進(jìn)行攻擊。

（3）若是尋找到能夠滿足要求的hh+1則再次重復(fù)步驟2。若選擇在主機(jī)hh上繼續(xù)的，則需要在主機(jī)hh對(duì)另外一個(gè)沒有被使用過的弱點(diǎn)進(jìn)行步驟2重復(fù)，直到將主機(jī)hh的所有弱點(diǎn)都進(jìn)行一次查找。

由于在對(duì)攻擊鏈進(jìn)行分析時(shí)，搜索的方向一直向前，各個(gè)弱點(diǎn)就只會(huì)出現(xiàn)一個(gè)狀態(tài)，那么VCG的節(jié)點(diǎn)就不會(huì)變多，給予弱點(diǎn)相關(guān)矩陣的VCG搜索深度同樣如此。綜上所述，VCG分析在有效避免出現(xiàn)應(yīng)用原有模型檢查網(wǎng)絡(luò)攻擊圖的同時(shí)，因?yàn)槿哂鄷?huì)造成指數(shù)狀態(tài)保障的情況。正向搜索也更能保障VCG的完善性。

4基于弱點(diǎn)相關(guān)矩陣的網(wǎng)絡(luò)安全威脅指數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文以某網(wǎng)絡(luò)安全檢查平臺(tái)為依托，時(shí)間跨度2020年3月1日～2020年 3月21日基于弱點(diǎn)相關(guān)矩陣的介入，通過對(duì)該時(shí)段的網(wǎng)絡(luò)威脅指數(shù)變化進(jìn)行情況，來對(duì)弱點(diǎn)相關(guān)矩陣的應(yīng)用進(jìn)行觀察。詳見圖1。

5 針對(duì)弱點(diǎn)相關(guān)性產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)問題處理方案

5.1 物理措施

針對(duì)弱點(diǎn)相關(guān)性的網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)維護(hù)，可首先采用物理方式進(jìn)行解決。如對(duì)大型交換機(jī)、大型計(jì)算機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備，針對(duì)其設(shè)置一套完整的網(wǎng)絡(luò)安全制度，使用防輻射裝置、防火裝置等維護(hù)措施。

5.2 數(shù)據(jù)加密

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資料是數(shù)據(jù)機(jī)密中最為重要的工作內(nèi)容之一，如何有效地對(duì)數(shù)據(jù)采取加密則尤為重要。數(shù)據(jù)加密操作可以避免信息外泄，對(duì)惡意攻擊者盜取重要信息提供有力保障，同時(shí)，還可降低病毒傳播的概率。

5.3 訪問控制措施

對(duì)不同類型的用戶訪問要建立起相對(duì)應(yīng)的訪問權(quán)限，并對(duì)其進(jìn)行認(rèn)證，以保障使用人員不會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常的運(yùn)行。如，可在用戶對(duì)網(wǎng)站進(jìn)行訪問之前彈出對(duì)話框來提示用戶該網(wǎng)頁(yè)的安全性，這樣可以進(jìn)一步的保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性。

5.4 網(wǎng)絡(luò)隔離

網(wǎng)絡(luò)隔離可以有效地保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。安全隔離措施的范圍較廣，可覆蓋整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

5.5 其他網(wǎng)絡(luò)安全措施

除了已經(jīng)提到的網(wǎng)絡(luò)安全措施以外，還有許多措施，如信息過濾、信息備份與信息容錯(cuò)等措施都在保障網(wǎng)絡(luò)安全中可起到有效作用。

6 小結(jié)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)雖然給人們帶來了極大的便利，消除了許多以往人工工作帶來的不便。但是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是機(jī)器運(yùn)行，不可避免地會(huì)受到外部因素的影響，伴隨著許多不可預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)，為不法攻擊者盜取信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)提供了溫床。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中弱點(diǎn)的相關(guān)性不僅是惡意攻擊者對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全攻擊的手段，也成為系統(tǒng)管理人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全管理的重要方法。本文中對(duì)弱點(diǎn)相關(guān)性以及弱點(diǎn)相關(guān)矩陣進(jìn)行了介紹，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅指數(shù)進(jìn)行分析，弱點(diǎn)相關(guān)矩陣在網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)中目前已經(jīng)應(yīng)用廣泛，能夠更好地幫助網(wǎng)絡(luò)管理人員更好、更快速地應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊，針對(duì)其進(jìn)行修復(fù)工作，確保計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全性。隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，網(wǎng)絡(luò)安全對(duì)人們的生活、工作等都有著重要意義，隨著網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展進(jìn)程中越來越重要的地位，基于弱點(diǎn)相關(guān)矩陣的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)也一定會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展。

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