基于隐马尔可夫模型的网络安全态势评估

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1、第３０卷第１２期计算机应用与软件Ｖｏｌ３０Ｎｏ．１２２０１３年１２月ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅＤｅｃ．２０１３基于隐马尔可夫模型的网络安全态势评估方研殷肖川孙益博（空军工程大学信息与导航学院陕西西安７１００７７），摘要为了评估网络系统的实时安全态势，针对现有方法评估对象局限于服务主机、未综合考虑攻防两方面信息等局限性，建立了一种网络安全态势量化评估模型。模型自上而下包括网络系统、设备、设备节点、攻击四个层次，涵盖了网络系统中的所有资源，采用先局部后整体的评估策略。运用隐马尔可夫模型从攻击威胁与自身风险两

2、方面对设备节点的安全状况进行评估，最后加权求和得出网络系统的整体安全态势。实验结果表明，该评估方法能较好地反映网络系统的态势走向。关键词网络安全态势评估隐马尔可夫模型模糊层次分析中图分类号　ＴＰ３９３．０８　　　　文献标识码　Ａ　　　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００３８６ｘ．２０１３．１２．０１７ＮＥＴＷＯＲＫＳＥＣＵＲＩＴＹＳＩＴＵＡＴＩＯＮＡＳＳＥＳＳＭＥＮＴＢＡＳＥＤＯＮＨＩＤＤＥＮＭＡＲＫＯＶＭＯＤＥＬＦａｎｇＹａｎ　ＹｉｎＸｉａｏｃｈｕａｎ　ＳｕｎＹｉｂｏ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＮａｖｉｇａ

3、ｔｉｏｎ，ＡｉｒＦｏｒｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎ７１００７７，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　　Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｒｅａｌｔｉｍｅｓｅｃｕｒｉｔｙｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋ，ｗｅｂｕｉｌｄａｑｕａｎｔｉｆｉｅｄｎｅｔｗｏｒｋｓｅｃｕｒｉｔｙｓｉｔｕａｔｉｏｎａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｔｈａｔｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｎｇｏｂｊｅｃｔｓａｒｅｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄｔｏｓｅｒｖｉｃｅｓｈｏｓ

4、ｔｓｂｕｔｎｏｔｔａｋｅｓｂｏｔｈｔｈｅａｔｔａｃｋａｎｄｄｅｆｅｎｓｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍｏｄｅｌｈａｓｆｏｕｒｌｅｖｅｌｓｆｒｏｍｔｏｐｔｏｂｏｔｔｏｍ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｓｙｓｔｅｍ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｎｏｄｅｓａｎｄａｔｔａｃｋｓ，ｃｏｖｅｒｓａｌｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｓｔｒａｔｅｇｙｏｆ“ｆｒｏｍｐａｒｔｔｏｗｈｏｌｅ”ｉｓａｄｏｐｔｅｄ．Ｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉ

5、ｏｎｏｆｔｈｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｎｏｄｅｉｓｅｖａｌｕａｔｅｄｆｒｏｍｂｏｔｈａｓｐｅｃｔｓｏｆａｔｔａｃｋｉｎｇｔｈｒｅａｔａｎｄｓｅｌｆｒｉｓｋｂａｓｅｄｏｎｈｉｄｄｅｎＭａｒｋｏｖｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅｗｈｏｌｅｓｅｃｕｒｉｔｙｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｎｅｔｗｏｒｋｓｙｓｔｅｍｉｓｅｄｕｃｅｄｆｒｏｍｗｅｉｇｈｔｅｄｓｕｍｍａｒｉｓａｔｉｏｎｆｉｎａｌｌｙ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｗｅｌｌｄｅｐｉｃｔｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｔｒｅｎｄｏｆｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗ

6、ｏｒｄｓ　　Ｎｅｔｗｏｒｋｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ｓｉｔｕａｔｉｏｎａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ＨｉｄｄｅｎＭａｒｋｏｖｍｏｄｅｌ　Ｆｕｚｚｙａｎａｌｙｔｉｃｈｉｅｒａｒｃｈｙｐｒｏｃｅｓｓ［３，４］程系ＨｏｌｓｏｐｐｌｅＪ等人通过融合、关联ＩＤＳ报警记录，提出了０　引言ＴＡＮＤＩ（ＴｈｒｅａｔＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＮｅｔｗｏｒｋＤａｔａａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）算法来描述网络安全态势，并在此基础上进一步提出了ＦｕＳＩＡ（Ｆｕ随着云计算技术的发展，数据存储和应用服务呈现虚拟化ｔｕｒｅＳｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄＩｍｐａｃｔＡｗａｒｅｎｅｓｓ）算法。

7、Ｍｅｈｔａ等人［５］使用贝交付，网络边界趋于模糊，而传统的以静态、边界防护为主的网叶斯网络计算攻击图中各安全状态的转换概率，对攻击场景进络防护模型和手段缺乏主动分析各类网络行为、事先预警可能行威胁评估。中国科学技术大学的张勇等人［６］通过分析威胁、安全威胁，制敌于网外、防范于未然的能力，已不能适应云计算管理员和普通用户之间的博弈关系，建立了一种基于Ｍａｒｋｏｖ博环境安全防护需求。在这种形势下，网络安全态势评估技术应弈模型的网络安全态势感知方法，但该模型侧重局部威胁评估，运而生，因为态势感知的概念非常适合处理信息安全领域中的［７］整体概念不强

8、。国防科学技术大学的陈锋等人提出了一种［１］动态复杂环境，逐渐被学者运用。作为新型网络安全主动防基于威胁传播模型的层次化网络安全评估方法，通过分析威胁御体系的基石，网络安全态势感