一种基于攻击图的安全威胁识别和分析方法

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1、第３５卷第９期计算机学报Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．９２０１２年９月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＣＯＭＰＵＴＥＲＳＳｅｐｔ．２０１２一种基于攻击图的安全威胁识别和分析方法吴迪１），２），４）连一峰１），３）陈恺１）刘玉岭１），２）１）（中国科学院软件研究所北京１００１９０）２）（中国科学院研究生院北京１０００４９）３）（信息安全共性技术国家工程研究中心北京１００１９０）４）（信息网络安全公安部重点实验室（公安部第三研究所）上海２０１２０４）摘要业务系统安全管理需要网络攻击图来评估系统整体安全性或态势，同时又

2、需要对那些可能严重危害系统安全的脆弱性利用威胁进行重点分析和优先处置．现有安全威胁识别和分析方法无法兼顾这两个方面，也无法处理脆弱性利用威胁分析过程中的不确定性问题．作者提出了一种安全威胁识别和分析方法．利用颜色Ｐｅｔｒｉ网（ＣＰＮ）定义网络攻击图，并给出了网络攻击图生成ＮＡＧＧ算法，根据攻击模型分析结果生成网络攻击图；给出了基于ＣＰＮ仿真的网络攻击图分解ＮＡＧＤ算法，可一次性分解出各脆弱性利用威胁对应的子攻击图，所述子攻击图不存在循环路径且最长攻击路径不超过预设值．并给出了一种脆弱性利用威胁度评估Ｖ

3、ＥＴＥ算法，将子攻击图转换为不确定性推理规则集，采用ＤＳ证据推理计算各子攻击图所对应安全威胁的威胁度，以确定安全威胁处置优先级．最后以一个典型Ｗｅｂ应用系统为例，验证了所述安全威胁识别和分析方法的有效性．关键词攻击模型；网络攻击图；子攻击图；颜色Ｐｅｔｒｉ网；不确定性推理；ＤＳ证据理论中图法分类号ＴＰ３９３犇犗犐号：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０１６．２０１２．０１９３８犃犛犲犮狌狉犻狋狔犜犺狉犲犪狋狊犐犱犲狀狋犻犳犻犮犪狋犻狅狀犪狀犱犃狀犪犾狔狊犻狊犕犲狋犺狅犱犅犪狊犲犱狅狀犃狋狋犪犮犽犌狉犪狆

4、犺ＷＵＤｉ１），２），４）ＬＩＡＮＹｉＦｅｎｇ１），３）ＣＨＥＮＫａｉ１）ＬＩＵＹｕＬｉｎｇ１），２）１）（犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犛狅犳狋狑犪狉犲，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１００１９０）２）（犌狉犪犱狌犪狋犲犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲狊，犅犲犻犼犻狀犵１０００４９）３）（犖犪狋犻狅狀犪犾犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犚犲狊犲犪狉犮犺犆犲狀狋犲狉犳狅狉犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀犛犲犮狌狉犻狋狔，犅犲犻犼犻狀犵１００１９０）４）（

5、犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔狅犳犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀犖犲狋狑狅狉犽犛犲犮狌狉犻狋狔狅犳犕犻狀犻狊狋狉狔狅犳犘狌犫犾犻犮犛犲犮狌狉犻狋狔（犜犺犲犜犺犻狉犱犚犲狊犲犪狉犮犺犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犕犻狀犻狊狋狉狔狅犳犘狌犫犾犻犮犛犲犮狌狉犻狋狔），犛犺犪狀犵犺犪犻２０１２０４）犃犫狊狋狉犪犮狋Ｂｕｓｉｎｅｓｓｓｙｓｔｅｍ’ｓｓｅｃｕｒｉｔｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｎｅｅｄｓｔｏａｓｓｅｓｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｅｃｕｒｉｔｙｓｉｔｕａｔｉｏｎｂｙｕｓｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋａｔｔａｃｋｇｒａｐｈ．Ｉｔａｌｓｏｎｅｅｄ

6、ｓｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｔｈｒｅａｔｓｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇｓｅｃｕｒｉｔｙｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｉｅｓ．Ｃｕｒｒｅｎｔｓｅｃｕｒｉｔｙｔｈｒｅａｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓｃａｎｎｏｔｈａｎｄｌｅｔｈｅｕｐｐｅｒｔｗｏｐｒｏｂｌｅｍｓｖｅｒｙｗｅｌｌａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．Ｉｔｃａｎｎｏｔｈａｎｄｌｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇｔｈｒｅａｔａｎａｌｙｓｉｓ，ｅｉｔｈ

7、ｅｒ．Ａｓｅｃｕｒｉｔｙｔｈｒｅａｔｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＴｈｅｎｅｔｗｏｒｋａｔｔａｃｋｇｒａｐｈｉｓｄｅｆｉｎｅｄｖｉａＣｏｌｏｒｅｄＰｅｔｒｉＮｅｔ（ＣＰＮ）ａｎｄａｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｎａｍｅｄＮＡＧＧｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｎｅｔｗｏｒｋａｔｔａｃｋｇｒａｐｈｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．ＷｅａｌｓｏｇｉｖｅａｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｎａｍｅｄＮＡＧＤｔｏｓｉｍｕｌｔａ

8、ｎｅｏｕｓｌｙｄｅｃｏｍｐｏｓｅｎｅｔｗｏｒｋａｔｔａｃｋｇｒａｐｈｉｎｔｏｓｅｖｅｒａｌｓｕｂａｔｔａｃｋｇｒａｐｈｓ，ｅａｃｈｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏａｓｐｅｃｉｆｉｃｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇｔｈｒｅａｔ．Ｔｈｅｇｒａｐｈｉｓｌｏｏｐｆｒｅｅａｎｄｉｔｓｌｏｎｇｅｓｔａｔｔａｃｋｐａｔｈｉｓｌｉｍｉｔｅｄｔｏａｃｅｒｔａｉｎｐｒｅｄｅｆｉｎｅｄｖａｌｕｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｉｏｒｉｔｉｚｅａｌｌｓｅｃｕｒｉｔｙｔ