网络安全评估与分析模型研究

doi:10.11959/j.issn.2096-109x.2018019

网络与信息安全学报 ›› 2018, Vol. 4 ›› Issue (4): 1-11.doi: 10.11959/j.issn.2096-109x.2018019

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网络安全评估与分析模型研究

刘文彦,霍树民,仝青,张淼,齐超

国家数字交换系统工程技术研究中心，河南郑州 450002

修回日期:2018-01-09 出版日期:2018-04-01 发布日期:2018-05-30
作者简介:刘文彦（1986-），男，河南周口人，博士，国家数字交换系统工程技术研究中心助理研究员，主要研究方向为网络空间安全、云安全。|霍树民（1985-），男，山西长治人，博士，国家数字交换系统工程技术研究中心助理研究员，主要研究方向为网络空间安全、SDN安全。|仝青（1992-），女，河南郑州人，国家数字交换系统工程技术研究中心博士生，主要研究方向为网络空间安全防御技术、主动防御技术。|张淼（1994-），男，湖北孝感人，国家数字交换系统工程技术研究中心硕士生，主要研究方向为网络安全防御。|齐超（1991-），男，江西南昌人，国家数字交换系统工程技术研究中心博士生，主要研究方向为网络空间拟态防御技术。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61602509);国家自然科学创新群体基金资助项目(61521003);国家重点研发计划基金资助项目(2016YFB0800100);国家重点研发计划基金资助项目(2016YFB0800101)

Research on models of network security evaluation and analysis

Wenyan LIU,Shumin HUO,Qing TONG,Miao ZHANG,Chao QI

National Digital Switching Engineering ＆Technological R＆D Center,Zhengzhou 450002,China

Revised:2018-01-09 Online:2018-04-01 Published:2018-05-30
Supported by:
The National Natural Science Foundation of China(61602509);The Innovative Research Group of the National Natural Science Foundation of China(61521003);The National Key R＆D Program of China(2016YFB0800100);The National Key R＆D Program of China(2016YFB0800101)

摘要/Abstract

摘要：

网络安全评估有助于清楚掌握其网络信息系统目前与未来的风险所在，并给出相应的安全建议和对策。网络安全评估与分析模型是其中重要的研究方向和内容，当前尚无对此进行全面总结和分析的综述文章。对常用的网络安全评估与分析模型进行综述，首先介绍了以攻击为中心的模型，如攻击树、攻击图、攻击链等；然后阐述以防御或攻防交互为中心的模型，如攻击面、网络传染病、Petri网、自动机等，对这些模型，分别介绍了其基本概念、适用领域、建模分析过程以及优势和不足，同时给出数个典型案例说明模型在网络防御技术评估分析中的应用。

关键词: 网络安全, 模型, 有效性, 评估与分析

Abstract:

Network security assessment helps to grasp the current and future risks of the network information system clearly,and gives corresponding security suggestions and countermeasures.Model of network security assessment and analysis is an important research direction and content,for which there is no review to give a comprehensive summary or analysis.A review of common network security evaluation and analysis model was given.The model that focus on attack was introduced,such as the attack tree,attack graph and kill chain,then the model that focus on network defense or offensive and defensive interaction was explained,such as attack surface,cyber epidemic model,Petri nets and automation machine,giving introduction to the basic concept,application field,modeling analysis process,advantages and disadvantages of the models.Then,typical examples were given to illustrate the application of the models in network defense technology evaluation and analysis.

Key words: network security, model, effectiveness, assessment and analysis

中图分类号:

TP393.08

刘文彦,霍树民,仝青,张淼,齐超. 网络安全评估与分析模型研究[J]. 网络与信息安全学报, 2018, 4(4): 1-11.

Wenyan LIU,Shumin HUO,Qing TONG,Miao ZHANG,Chao QI. Research on models of network security evaluation and analysis[J]. Chinese Journal of Network and Information Security, 2018, 4(4): 1-11.

图/表 2

表1

表2

网络安全评估与分析常用模型总结"

模型特性	定性或定量	适用领域	特色及优势	不足
攻击树	定量	适于描述系统攻击过程，可用于推断系统面临的安全威胁	直观地表明和辅助分析系统存在的风险，易于理解	对大型、复杂、动态的网络防御系统难以灵活有效描述，状态空间爆炸
攻击图	定量	适于描述网络或信息系统中存在的脆弱点以及脆弱点之间的关联关系	直观展示攻击者利用目标网络脆弱性实施网络攻击的各种可能攻击路径，可自动发现未知的系统脆弱性及其之间的关系，进而全方位地对系统各类风险展开评估	状态空间爆炸，不适于对并发性和协作性的攻击过程进行建模和分析
攻击链	定性	适于对攻击过程进行建模	从链的角度较为细致刻画了一般攻击过程，有助于防御者针对性制定防御手段	仅描述了攻击，缺乏量化手段
攻击表面	定性	适于对不同版本不同配置的软件系统安全性进行比较	评价方式与系统所采用的具体实现方式无关，仅取决于系统的设计和固有属性	仅定性分析，具有相对性，类型不同系统难以严格度量和对比，未考虑攻击者能力等
网络传染病模型	定量	适于描述计算机病毒网络传播分析和控制	可实现对网络系统的整体分析和评估	抽象度较高，对节点的特殊性考虑不足
Petri网	定量	适于描述符合 Petri 网特性（如并发、同步和冲突等）的网络攻防系统	直观的图形表现，数学基础严密，有专门的可视化仿真建模分析工具	状态空间爆炸，对不符合Petri网特性的系统难以描述
自动机	定性	适于描述有状态转移的网络攻防系统	可以较好地模拟网络系统的运行状态及其动态转移的条件和过程，尤其是由各种安全事件导致的安全状态转移	对攻防细节如状态转移条件、属性和状态的概括等刻画不足，对复杂系统难以描述

表2

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阶段	检测	拒绝	中断	降级	欺骗	摧毁
目标侦察	网页分析	防火墙	MTD	重定向	蜜罐	—
		ACL	拟态防御	蜜罐	拟态防御
武器化	NIDS	NIPS	—	—	蜜罐	—
					拟态防御
交付	警惕的用户	代理过滤	反病毒	排队	蜜罐	—
			MTD		拟态防御
			拟态防御
利用	HIDS	补丁	数据执行保护	限制账号权限	蜜罐	—
			MTD		拟态防御
			拟态防御
安装	HIDS	‘chroot’ jail	反病毒	—	蜜罐	—
			MTD		拟态防御
			拟态防御
命令和控	NIDS	防火墙	NIPS	SinkHole	DNS重定向	—
		ACL	MTD		SinkHole
			拟态防御		蜜罐
					拟态防御
行动	日志审计	可信计算	MTD	服务质量	蜜罐	入侵容忍
	入侵容忍		拟态防御	入侵容忍	拟态防御	拟态防御
	拟态防御			拟态防御
	可信计算

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