模拟防御技术_罗兴国

069中国工程科学2016卷18第6号模仿防御技术罗兴国1，童庆2，张政2，吴江兴1（1. 中国人民信息工程大学国家数字交换系统工程技术，郑州450002； 2.国家重点信息工程大学数学工程与先进计算实验室，郑州450001）罗兴国1，童庆2，张政2，吴江兴1（1.国家数字交换系统工程技术研发中心信息工程大学，郑州450002； 2. 信息工程大学数学工程与先进计算国家重点实验室，郑州450001）摘要: 网络空间安全易攻击，难以防御非平衡态，活跃防御技术作为网络空间防御技术的一颗新星，其研究兴趣在不断增长.

本文总结了基于入侵容忍技术和移动目标防御技术的主动防御技术的发展，并介绍了模拟防御技术的理论，工程实践和测试情况. 通过分析比较模拟防御，入侵容忍和移动目标之间的异同，提出了网络安全再平衡策略的研究重点和方向，可为国家网络空间安全的发展提供参考和参考. 关键词: 模拟防御主动防御技术；网络安全重新平衡CLC号: TN915文档代码: AAbstract: 网络安全处于不平衡状态: 攻击网络安全很容易，但是却很难防御. 主动防御技术是网络安全研究的新方向，受到越来越多的关注. 本文通过引入入侵容忍技术和移动目标防御技术拟态安全主动防御技术，总结了主动防御的发展. 然后，我们介绍了模拟防御的理论，实现和测试. 通过将模拟防御与入侵容忍和移动目标防御进行比较，我们提出了网络安全再平衡策略的研究方向和重点，以为国家网络安全的发展提供参考. 关键词: 模拟防御主动防御技术；网络安全重新平衡之一随着社会信息化和全球网络的发展，国家安全以及政治，经济和社会发展越来越依赖于网络空间，这使网络空间成为当今社会功能和社会活动的重要支撑.

但是，网络空间的广泛脆弱性使世界各地的国家都面临前所未有的国家安全威胁. 强调了网络，网络恐怖主义，黑客攻击和网络战对国家安全的威胁，迫使各国将网络空间安全提升到国家安全的战略高度，强调网络空间对于国家利益和国家安全具有非常重要的地位和意义，将网络空间视为继陆地，海洋，空中和天空之后的“第五空间”. 目前，网络空间的攻防形势基本上处于“易攻难收稿日期: 2016-10-10；修订日期: 2016-10-25”作者简介: 罗兴国，全国人民信息工程大学国家数字交换系统工程技术研究中心教授，博士生导师，主要研究领域为信息通信网络与网络安全；电子邮件: lxg@ndsc.com.cn基金项目: 中国科学院重大咨询项目工程学“网络空间安全战略研究”（2015-ZD -10）杂志网站: 10.15302 / J-SSCAE-2016.06.014070关于模拟防御技术防御状态的特殊研究，这导致了许多方面的不对称网络空间信息系统在设计链，生产链，供应链和服务链中具有信誉或不受控制的安全风险，因此无法或任何国家或组织从根本上消除信息系统或网络基础结构的安全漏洞，并且攻击者仅需要发现并成功利用这些漏洞之一，就可能给系统带来不可预测的安全风险.

尽管大多数防御技术和产品（例如防火墙，防病毒软件和基于功能的入侵检测技术）已被广泛使用，但是这些技术以阻止和检测为主要手段，并且具有一定的被动性和滞后性[ [1]属于静态被动防御方法，要很好地应对未知漏洞和后门威胁尤其困难. 有防御缺陷. 在被动防御技术难以应对未知漏洞和后门问题的困境下，主动防御技术逐渐发展成为研究的重点. 主动防御是指能够在防御者知道攻击的具体方法和步骤之前实现防御部署并有效抵抗未知攻击的破坏的防御技术. 与被动防御技术相比，主动防御可以减少攻击对系统的破坏性，并最大程度地防止攻击的发生或进行. 特别是对于未知攻击，它可以实施更主动和主动的防御. 典型的主动防御技术包括入侵容忍，移动目标和模拟防御. 其中，模拟防御是中国新兴的主动防御技术，其优势已经在工程实践和应用中得到了很好的认识和验证. 它在网络空间安全防御方有广阔的发展前景，有望成为“网络空间再平衡战略”. 把握力强. 二，主动防御的发展相对于传统防御技术，提出了网络空间中的主动防御技术，强调了系统可以主动发现并响应被攻击之前随时发生的攻击. 传统的防御方法（例如入侵检测，病毒检测和防火墙）通常旨在通过分析攻击行为特征，病毒代码等，在攻击发生后提供针对性的防御措施，并辅以沙箱，蜜罐等. 尝试减少软件和通过修补程序，软件升级等导致的硬件漏洞. [2].

但是，这些方法很难从根本上消除漏洞，并且无法很好地应对未知漏洞和后门威胁. 他们的防守不力. 主动防御技术的目标通常是构造一个安全的系统架构或操作模式，以尽可能增加攻击的难度，降低成功攻击的可能性，并有效地遏制攻击，以实现系统安全性. 因此，主动防御技术对新的未知攻击具有很高的抵抗力，是网络安全领域的研究热点之一. 主动防御技术的早期形式主要是入侵容忍技术. 入侵容忍技术是从容错技术发展而来的. 最初提出容错技术是为了使计算机系统（尤其是分布式系统）的计算结果保持一致. 在1980年代，容错技术开始用于防御恶意漏洞，该恶意漏洞从“容错”发展为“入侵容忍”，从而形成了“入侵容忍”概念[3]. 入侵容忍借用了容错技术来实现容忍并保持系统的生存性和灵活性. 它是当时主流的信息系统安全技术之一. 基于入侵容忍技术的系统称为入侵容忍系统（ITS）. 入侵容忍系统尚无明确且广泛采用的定义，但可以概括为: 即使某些组件遭到成功攻击，也可以继续正常运行并为用户提供预期服务的系统[4〜7]. 入侵容忍系统的实现主要分为三种类型: 检测触发类型，算法驱动类型和混合类型.

检测触发类型的入侵容忍系统主要通过入侵检测来发现入侵行为，然后触发系统的恢复操作以清除入侵并达到入侵容忍的目的. 由算法驱动的入侵容忍系统通常使用大量投票及其派生算法和拜占庭投票算法来掩盖某些组件的失败或失败. 还有两种类型的混合入侵容忍系统，例如SITAR，它们可以投票并检测系统中的内部错误. 入侵容忍的共同目标是确保系统的可用性和弹性，即当系统损坏时，它可以继续维护正常服务或在最短时间内切换服务器以使服务持续运行，并降低平均水平. 尽可能地停机. 自从入侵防御技术出现在主动防御的概念之前以来，它就已经具备了防御思想中的主动防御的特征，并且还受到当时网络威胁特征的限制. 它在入侵容忍系统和入侵容忍的设计思想上有一定的局限性. 提出和丰富的设计方案为主动防御技术的发展提供了起点和基础. 由于冗余的高昂成本，对入侵容忍技术的研究在维持了约20年后逐渐下降. 为了解决网络防御难题，以美国为首的一些国家已积极改变其防御观念，旨在积极预防未知的漏洞或威胁，并采取了大大提高网络攻击风险和成本的手段，以此来解决网络防御难题. 增强网络防御的灵活性和适应性. 自治，积极探索主动防御的新技术，通过理论和技术的革命性创新确保美国在网络和防御领域的压倒性优势，并制定一系列战略计划，计划和纲领性文件来执行顶层设计.

Mobile 071 Chinese Engineering Science 2016卷18 No. 6目标防御技术应运而生. 2011年，美国科学技术委员会发布了“受信任的网络空间: 联邦网络空间安全R＆D战略规划”，其中“国防（MTD）”被确定为改变游戏规则的革命性防御技术[8]和网络安全已经制定了联邦政府，工业界和学术机构参与的研发框架，以确保研发计划的实施. 在美国，，英国，法国，印度，日本，德国，韩国和其他国家的推动和刺激下，已采取后续行动，将网络空间安全提升到国家战略水平，全面促进相关系统的创建，力量的创造和技术的发展. 革新. 在塑造全球网络空间新格局的过程中占据有利位置. 以“主动变化，增加攻击者的难度”为特征的主动防御技术已经成为网络防御技术的发展方向. 移动目标防御旨在设计一种可以在非安全环境中可靠运行的弹性系统. 其技术远景是开发，分析和部署一种机制，防御者可以控制该机制，并可以在多个不同系统维度上随时间动态迁移和更改. 并且采取策略限制暴露自己的漏洞，减少被攻击的机会，同时显着增加攻击者的成本[9]. 移动目标防御技术在网络层，平台层，操作环境，软件层和数据层具有应用方案. 共同的特征是，通过动态地更改系统的配置，组成或状态，系统是动态的，随机的且难以预测的，这使得攻击者难以发现攻击目标或对攻击者实施有效的攻击. 目标的漏洞.

移动目标防御很长时间以来就改变了静态设计，因此提出增加动态性以提高安全性是主动防御的重要概念之一. 移动目标防御技术的发展极大地提高了对主动防御技术的研究兴趣. 3.模拟防御的理论和实践近年来，随着许多震惊世界的网络安全事件的曝光，网络空间安全在世界各国的重要性日益提高. 在国家网络空间安全战略的指导下，模拟防御提议使用“有毒载体”成分和“海滩建设”方法，通过内生防御机制构建可控制和安全的风险，以应对网络空间中的未知漏洞和后门问题. 信件系统[2]. 模拟防御技术基于功能等效条件下的可变结构模拟计算，以高度可靠的非相似冗余“容错”模型为基本框架，以非合作条件下的多模式裁决为核心机制，并基于设备，重点是引入服务功能与其外部结构表示之间的不确定性关系. 使用动态异构冗余结构的控制调度管理链路引入了复合调度策略，动态异构冗余结构的使用可以可重构和可重构，可重构，可重定义和虚拟化构造方法，从而增加了功能等效条件下设备结构表示的不确定性并破坏了攻击者的信息链，使攻击者很难检测到感知或预测防御行为和功能. 线性增加使攻击结果的有效利用成为一个非常小的概率事件.

目前，模仿防御的原理已在路由器和Web服务器上得到实践和验证. 相关的产品化工作和其他原理验证研究也在进行中. 2016年1月至2016年6月，上海市科学技术委员会委托科学技术部组织了国家信息技术安全研究中心等9个权威检测单位，组成联合检测组，对计算机进行了检测和验证工作. 模仿防御原理验证系统. 评估的对象是在两个应用领域下的模拟防御原理的验证系统，一个是属于信息和通信网络基础设施类别的模拟路由器或交换机的验证系统，另一个是模拟Web服务器原理的验证系统. 属于网络信息服务类别. . 为了测试模拟系统的内在防御机制，测试程序规定评估对象不得安装任何保护工具，并且在测试期间不得进行任何形式的漏洞修复或后门阻止增量开发，也不得使用例如防护墙，加密认证等. 安全措施. 该测试采用多种测试方法和手段，包括使用黑盒测试，白盒测试拟态安全主动防御技术，渗透测试，比较测试等，以及预设的后门程序和协调的病毒注入木马. 该测试验证以下五个问题. （1）模仿防御系统能否在模仿边界内隐藏未知的漏洞和后门. （2）攻击者能否利用模仿中的未知漏洞来注入未知病毒木马. （3）防御方是否可以有效地抑制基于模拟边界未知因素的协同攻击. （4）是否可能允许在模仿边界内使用“不受信任且不可控制”的软硬组件.

（5）模仿边界内的操作环境是否可以允许“有毒载体”. 测试共完成了13个类别，113个项目和204个验证测试. 所有测试验证均在确保目标对象的服务功能和性能的前提下进行，并且验证测试结果与理论预期完全一致. 测试结果以及分析和评估结果表明，被测系统是模拟防御理论和方法的成功实践. 它也验证了模拟防御原理的正确性和可行性，并进一步证明了系统工程思想的应用可以解决072个理论和实践上的研究. 模拟防御技术是网络空间安全防御中的难题. 模拟防御是一种内生的安全体系结构技术，对体系结构中的未知漏洞，陷阱门，后门甚至某些未知病毒和木马具有天然免疫力. 与现有被动防御方法的有效融合可以形成网络空间已知或未知攻击的能力. 但是，模拟防御不会试图一劳永逸地解决网络空间中的所有安全问题，也不会期望独立建立任何安全保护系统，也不会排除任何已被证明具有防御能力的防御系统和技术手段的集成. 安全效果，也不会阻碍人们对未来可能性的接受. 出现了新的安全技术或方法. 简而言之，模拟防御是对现有网络空间安全防御系统的补充，该技术在技术上已集成并且可以在产品中进行自主控制. 4.主动防御的优势和挑战拟态防御，入侵容忍和移动目标都属于主动防御技术的范畴，这三种技术在背景，实施方法和技术前景方面都不同.

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