基于屬性組的賽博對抗中人的行為描述方法

周 芳

（中國電子科技集團(tuán)公司 第二十八研究所信息系統(tǒng)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京210007）

0 引 言

目前賽博空間成為軍事斗爭新空間，賽博空間對抗呈加劇和擴(kuò)展之勢［1－4］，世界軍事強(qiáng)國競相開發(fā)賽博空間作戰(zhàn)理論與技術(shù)，發(fā)展武器裝備及軍事力量。其中，美國國防部在2011年5月正式發(fā)布賽博武器清單［5，6］，其中包括可破壞對手關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)的病毒、Stuxnet蠕蟲、火焰病毒、賽博飛行器、數(shù)字螞蟻、影子互聯(lián)網(wǎng)等。同時(shí)還還發(fā)布了賽博武器使用條例，該條例規(guī)定了軍隊(duì)需要經(jīng)過總統(tǒng)授權(quán)才能對敵國發(fā)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)入侵，并留下病毒以待后續(xù)使用；也規(guī)定了不需要經(jīng)過授權(quán)就可以進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)入侵行動(dòng)內(nèi)容，包括研究對手的賽博戰(zhàn)能力、探測敵方電廠或者其他網(wǎng)絡(luò)如何運(yùn)行及運(yùn)行狀況等。之外，俄羅斯從20世紀(jì)90年代初開始加大了對潛伏性毀滅病毒、強(qiáng)迫隔離病毒、過載病毒、傳感病毒的研究力度，已研制出多種用于破壞或降低敵方信息作戰(zhàn)系統(tǒng)效能的病毒武器，有些已領(lǐng)先于美國。俄軍方還開發(fā)出保護(hù)國家信息空間以及探測和破壞病毒的新手段，發(fā)明了能引發(fā)牽制程序的 “隱身病毒”。而日軍對計(jì)算機(jī)病毒武器的研制，也已具備相當(dāng)實(shí)力，一些地方大公司均有能力制造 “病毒武器”。日本防衛(wèi)省還計(jì)劃開發(fā)并實(shí)驗(yàn)其他一些計(jì)算機(jī)病毒和黑客技術(shù)。這些病毒和黑客技術(shù)在擔(dān)負(fù)信息防范任務(wù)的同時(shí)，也可成為威力巨大的網(wǎng)絡(luò)攻擊武器。此外，臺(tái)灣地區(qū)軍隊(duì)據(jù)稱也已研制、搜集了2000多種計(jì)算機(jī)病毒。

賽博戰(zhàn)武器的分類與傳統(tǒng)空間武器裝備體系類似，可以將賽博戰(zhàn)武器分為偵察 （含情報(bào)獲取與偵察監(jiān)視）、攻擊、防御、控制等主要類型。賽博武器基本組成也于傳統(tǒng)作戰(zhàn)武器類似，包括運(yùn)載部分、導(dǎo)航部分和戰(zhàn)斗部分。但由于賽博戰(zhàn)武器一般不直接產(chǎn)生物理毀傷，因此被稱為“軟殺傷武器”。

本文首先分析了賽博戰(zhàn)的概念內(nèi)涵以及賽博戰(zhàn)與傳統(tǒng)信息戰(zhàn)、電子戰(zhàn)之間的區(qū)別與聯(lián)系。在此基礎(chǔ)上，通過跟蹤研究賽博戰(zhàn)中武器裝備，分別針對偵察、攻擊、防御與控制武器裝備，提煉出人在使用各類裝備過程中的行為特征，并采用多元屬性組描述方法進(jìn)行描述，同時(shí)建立了典型對抗裝備在軍事信息系統(tǒng)應(yīng)用中人的行為模型。

1 賽博戰(zhàn)的概念內(nèi)涵

傳統(tǒng)信息戰(zhàn)是在所有陸、海、空、天作戰(zhàn)領(lǐng)域中綜合應(yīng)用信息對抗的戰(zhàn)斗方式，綜合應(yīng)用電子戰(zhàn)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)、心理戰(zhàn)、軍事欺騙和作戰(zhàn)保密等核心能力以及指定的支援作戰(zhàn)能力，影響、擾亂、破壞或奪取敵方的人工決策和自動(dòng)決策能力，同時(shí)保護(hù)已方?jīng)Q策的相應(yīng)能力。

賽博戰(zhàn)是由國家和軍隊(duì)組織的，應(yīng)用賽博空間作戰(zhàn)力量，通過或利用賽博空間實(shí)現(xiàn)行動(dòng)目標(biāo)的作戰(zhàn)行動(dòng)，其本質(zhì)是獲取和保護(hù)已方在賽博空間行動(dòng)的優(yōu)勢。同時(shí)影響和限制對手形成賽博空間行動(dòng)優(yōu)勢所采取的對抗行動(dòng)。賽博戰(zhàn)與信息戰(zhàn)之間的關(guān)系包括賽博戰(zhàn)是從作戰(zhàn)空間提出了的，而信息戰(zhàn)則是從作戰(zhàn)域提出的，分別屬于不同的概念范疇。賽博戰(zhàn)依托數(shù)字信息化信息空間展開的信息戰(zhàn)，信息戰(zhàn)可在cyber空間實(shí)施，也可在其他空間中實(shí)施。Cyber空間為實(shí)施信息戰(zhàn)提供了新的可能，信息戰(zhàn)的實(shí)施越來越依賴于Cyber空間。

而傳統(tǒng)電子戰(zhàn)是使用電磁或定向能，以控制電磁頻譜或攻擊敵人的軍事行動(dòng)。電子戰(zhàn)主要包括電子攻擊、電子防護(hù)、電磁頻譜控制、電子戰(zhàn)支援等部分。

賽博戰(zhàn)與電子戰(zhàn)的關(guān)系包括賽博戰(zhàn)是從作戰(zhàn)空間角度提出的，而電子戰(zhàn)則是從作戰(zhàn)力量的角度提出的。電子戰(zhàn)發(fā)生在電磁空間，而Cyber戰(zhàn)發(fā)生在信息空，電子戰(zhàn)的部分力量可以影響到Cyber空間，從而支援賽博戰(zhàn)。電子戰(zhàn)是賽博戰(zhàn)的重要力量。Cyber作戰(zhàn)目標(biāo)范圍主要軍事信息系統(tǒng)以及依賴于信息系統(tǒng)的各活動(dòng)，包括信息對抗、認(rèn)知對抗和社會(huì)對抗。而電子戰(zhàn)目標(biāo)包括工作在電磁環(huán)境中所有的電子系統(tǒng)，是一種物理活動(dòng)。

2 偵察裝備使用中人的行為

賽博戰(zhàn)偵察裝備從邏輯上來講是指那些在被動(dòng)狀態(tài)下收集關(guān)于目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)信息的工具，如收集目標(biāo)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息、識(shí)別目標(biāo)系統(tǒng)的重要節(jié)點(diǎn)、挖掘目標(biāo)的漏洞信息等［7，8］。典型的偵察工具主要包括網(wǎng)絡(luò)信息收集工具 （如公共資源信息獲取工具、Whois數(shù)據(jù)庫查詢工具、DNS查詢工具等）、網(wǎng)絡(luò)掃描工具 （如端口掃描器、存活主機(jī)掃描器、安全漏洞掃描器等）、網(wǎng)絡(luò)探測工具 （如有線、無線網(wǎng)絡(luò)嗅探器）、操作系統(tǒng)識(shí)別工具等?；谶@些偵察裝備，需要選擇偵察方式來收集目標(biāo)或者敵方自動(dòng)化信息系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)中的信息。賽博空間偵察方式主要可分為三大類：公開渠道情報(bào)、被動(dòng)偵察、高級持續(xù)威脅 （APT），每種偵察方式在賽博空間對抗中具有各自的特點(diǎn)和用途。

其中公開渠道情報(bào)偵察方式可獲取盡可能多的目標(biāo)信息，并且被目標(biāo)察覺的概率最低。在偵察過程中，通常需要從公開信息開始，隨后選擇與已方業(yè)務(wù)相關(guān)的信息。同時(shí)在選擇偵察信息來源時(shí)，應(yīng)盡可能選擇公開、合法的信息，以減少在執(zhí)行過程中已方企圖被曝露的可能性。

被動(dòng)偵察方式通常是公開渠道情報(bào)偵察的下一步，直接偵察目標(biāo)環(huán)境的信息。在被動(dòng)偵察中常用的偵察工具包括有線／無線網(wǎng)絡(luò)嗅探器、端口掃描器、漏洞分析工具等。被動(dòng)偵察方式的過程可描述為：通過從目標(biāo)環(huán)境中選擇適當(dāng)位置的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，判斷開放的端口以及這些端口上運(yùn)行的服務(wù)，提取操作系統(tǒng)指紋，并且評估系統(tǒng)的安全漏洞。為了使偵察行動(dòng)更為隱蔽，需要采取適當(dāng)?shù)膫刹觳呗浴?/p>

高級持續(xù)威脅偵察方式是一種有組織的長期的偵察，專門用于訪問目標(biāo)系統(tǒng)并從目標(biāo)系統(tǒng)中回傳信息。相比于前兩種偵察方式，該方式更為直接，收集信息時(shí)更為積極，具有長期潛伏的性質(zhì)。在實(shí)施高級持續(xù)威脅偵察行動(dòng)時(shí)，需要獲取足夠多的訪問權(quán)限來完成偵察任務(wù)，而非控制整個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)。

在上述偵察方式分析的基礎(chǔ)上，本文采用多元屬性組描述方法對偵察裝備使用中人的行為進(jìn)行描述，具體如下：

人的行為：＜確定偵察目標(biāo)、制定偵察規(guī)則、設(shè)置參數(shù)、動(dòng)態(tài)調(diào)整規(guī)則與參數(shù)＞。

其中：偵察目標(biāo)反映了偵察者的操作對象，如在軍事通信網(wǎng)絡(luò)中可選擇通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信鏈路、目標(biāo)主機(jī)／服務(wù)器等作為偵察目標(biāo)。

偵察規(guī)則描述了偵察人員在信息搜集過程中采用的一系列的戰(zhàn)術(shù)規(guī)則，如在網(wǎng)絡(luò)掃描中制定的隱蔽掃描、代理掃描、隨機(jī)重排掃描等策略。

設(shè)置參數(shù)主要基于預(yù)定的規(guī)則來設(shè)置偵察工具的參數(shù)，如掃描的目標(biāo)地址或范圍、端口系列、掃描時(shí)間等。

動(dòng)態(tài)調(diào)整規(guī)則與參數(shù)是指偵察人員根據(jù)本次信息搜集的效果，對預(yù)定的規(guī)則和參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整。

基于上述多元屬性組的描述，本文建立了軍事無線局域網(wǎng)中人使用探測工具的行為模型，具體如表1所示。

3 攻擊裝備使用中人的行為

賽博戰(zhàn)攻擊武器裝備的種類繁多，其作用效果主要表現(xiàn)為破壞對方那個(gè)系統(tǒng)的物理硬件設(shè)施、軟件和數(shù)據(jù)等，導(dǎo)致對方系統(tǒng)無法正常工作。從攻擊裝備組成角度可分為軟裝備、硬裝備。其中軟裝備主要包括網(wǎng)絡(luò)蠕蟲、病毒武器 （如火焰病毒、震網(wǎng)病毒）、木馬、邏輯炸彈、拒絕服務(wù)攻擊工具 （如網(wǎng)絡(luò)數(shù)字大炮）等；硬裝備主要包括動(dòng)能武器、微波炸彈、電磁脈沖炸彈等。與常規(guī)武器裝備不同的是，賽博空間對抗裝備是最具有知識(shí)密集型、技術(shù)密集型特征的武器裝備，因此，在分析攻擊裝備使用中人的行為之前，對攻擊裝備的目標(biāo)效果、攻擊手段、以及攻擊裝備的使用方式等進(jìn)行分類，如表2所示。

表1 軍事無線局域網(wǎng)中人使用探測工具的行為模型

表2 賽博空間攻擊裝備的使用方式

在表2中攻擊裝備的目標(biāo)效果可采用獲取信息和影響信息來衡量，從攻擊的安全角度來講，獲取信息表現(xiàn)為破壞信息的機(jī)密性，而影響信息表現(xiàn)為破壞信息的完整性和可用性。攻擊手段包括直接攻擊、間接攻擊兩類。直接攻擊是指攻擊直接滲透到目標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)部 （如通信鏈路、主機(jī)、數(shù)據(jù)庫等）來獲取和利用內(nèi)部信息或篡改信息或插入惡意程序等。間接攻擊是指攻擊者向目標(biāo)系統(tǒng)出發(fā)送公開信息或者向第三方發(fā)送信息來達(dá)到攻擊的目的。

基于上述分析，本文建立了五元屬性組人的行為模型：

人的行為：＜確定攻擊目標(biāo)、確定攻擊效果、制定攻擊規(guī)則、設(shè)置攻擊參數(shù)、動(dòng)態(tài)調(diào)整攻擊規(guī)則與參數(shù)＞。

其中：攻擊目標(biāo)是指攻擊人員本次預(yù)攻擊的對象，通常選擇目標(biāo)系統(tǒng)中重要節(jié)點(diǎn)作為預(yù)攻擊的目標(biāo)。

攻擊效果反映了攻擊行動(dòng)預(yù)達(dá)到的效果。攻擊的預(yù)期效果可采用欺騙、破壞、拒止、降級及摧毀來描述。

攻擊規(guī)則是指攻擊者利用歷史經(jīng)驗(yàn)知識(shí)以及收集到的目標(biāo)系統(tǒng)信息，用來制定攻擊計(jì)劃、安排攻擊順序和控制攻擊的各種對抗措施的作戰(zhàn)方法［9，10］。在制定攻擊規(guī)則時(shí)需要考慮攻擊的預(yù)期效果、目標(biāo)系統(tǒng)的薄弱點(diǎn) （漏洞）與安全防護(hù)措施 （如入侵檢測、防火墻、訪問控制、身份認(rèn)證等）等因素。

攻擊參數(shù)是指攻擊工具的運(yùn)行參數(shù)，如攻擊開始時(shí)間、攻擊持續(xù)時(shí)間、攻擊強(qiáng)度、攻擊內(nèi)容等。

攻擊規(guī)則／參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整是指在對抗過程中根據(jù)攻擊的效果，實(shí)時(shí)調(diào)整預(yù)定的攻擊規(guī)則和攻擊參數(shù)，從而使攻擊效果達(dá)到最優(yōu)。例如在對目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行DDoS攻擊行動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)的拒止效果對預(yù)設(shè)的攻擊強(qiáng)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，如果預(yù)期攻擊效果尚未達(dá)到，則應(yīng)適當(dāng)加大攻擊強(qiáng)度。同時(shí)應(yīng)避免攻擊強(qiáng)度過大，減少被安全防護(hù)措施檢測的可能性。

基于上述模型描述方法，本文針對惡意代碼在防空作戰(zhàn)指揮信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，建立了人的行為模型，如表3所示。

表3 惡意代碼在軍事信息系統(tǒng)中人的行為模型

4 防御裝備使用中人的行為

典型的賽博戰(zhàn)防御裝備包括入侵檢測系統(tǒng)、防火墻、鑒別系統(tǒng)、訪問控制系統(tǒng)、日志與審計(jì)工具、加密系統(tǒng)以及新型的數(shù)字螞蟻工具等［11］，其作用是對已方信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù)，包括對非授權(quán)活動(dòng)的防護(hù)、監(jiān)視、分析、檢測和響應(yīng)，確保我方信息和信息系統(tǒng)的機(jī)密性、完整性和可用性。其中保護(hù)機(jī)密性是指防止非授權(quán)數(shù)據(jù)泄密以及非授權(quán)的訪問，如訪問控制系統(tǒng)和加密系統(tǒng)等裝備；保護(hù)完整性是指防止數(shù)據(jù)被篡改、插入、刪除和替換以及錯(cuò)誤的拒絕發(fā)送或接受數(shù)據(jù)，如鑒別系統(tǒng)、加密系統(tǒng)等裝備；保護(hù)可用性是指防止攻擊者破壞或刪除以及通過攻擊系統(tǒng)來阻礙正常訪問，如防火墻、入侵檢測系統(tǒng)等。

由于賽博空間不僅面臨著源自于敵方進(jìn)行探測、嗅探、入侵、滲透、攻擊等帶來的外部威脅，而且還存在內(nèi)部威脅，如內(nèi)部人員誤操作威脅和敵方策反與滲透威脅，為了有效應(yīng)對這些威脅，單一的防御裝備已難以滿足要求，需要綜合利用各類防御裝備進(jìn)行多層次的深度防御，如涵蓋網(wǎng)絡(luò)層次、主機(jī)層次、應(yīng)用層次、數(shù)據(jù)層次等。同時(shí)采用主動(dòng)循環(huán)防御策略，即采取積極主動(dòng)措施防護(hù)可能發(fā)生的賽博攻擊，而不是被動(dòng)地等待攻擊行為的發(fā)生，并且循環(huán)使用預(yù)警、保護(hù)、檢測、響應(yīng)、恢復(fù)、反擊等手段。因此，人在使用賽博空間防御裝備時(shí)，首先需要根據(jù)防御對象的特點(diǎn)，設(shè)置相應(yīng)的安全策略以及防御裝備的運(yùn)行參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，綜合分析防御裝備產(chǎn)生的安全事件以及已方系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，挖掘出系統(tǒng)可能遭受的攻擊事件和行為，并實(shí)時(shí)調(diào)整預(yù)期設(shè)置的安全策略和參數(shù)。通過以上分析，本文采用四元屬性組描述方法建立防御裝備使用中人的行為模型，具體如下所示：

人的行為：＜制定防御規(guī)則、設(shè)置參數(shù)、判斷攻擊意圖、動(dòng)態(tài)調(diào)整防御規(guī)則／參數(shù)＞。

其中制定防御規(guī)則是指防御人員根據(jù)當(dāng)前安全需求分析，確定防御對象中哪些用戶、行為或流量等是允許與禁止的。設(shè)置參數(shù)是指確定防御裝備的運(yùn)行參數(shù)，如防火墻中數(shù)據(jù)包過濾規(guī)則、入侵檢測系統(tǒng)信息的報(bào)警規(guī)則等。判斷攻擊意圖是指基于防御裝備檢測的結(jié)果，挖掘出是否存在真實(shí)攻擊行為以及攻擊類型等信息。動(dòng)態(tài)調(diào)整防御規(guī)則／參數(shù)是指根據(jù)攻擊意圖的判斷，對預(yù)期制定的安全策略／參數(shù)進(jìn)行調(diào)整等。

依據(jù)上述防御裝備使用中人的行為描述，本文建立了數(shù)字螞蟻工具在軍事信息系統(tǒng)使用中人的行為模型，具體如表4所示。

5 控制裝備使用中人的行為

賽博空間控制裝備主要規(guī)劃、監(jiān)視、調(diào)節(jié)賽博空間中的各類資源和活動(dòng)，全面展現(xiàn)賽博空間運(yùn)行態(tài)勢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、預(yù)警、響應(yīng)可能造成不良影響的信息或事件，確保賽博空間的有效性、可靠性、開放性，使其按照期望的秩序運(yùn)行，主要由監(jiān)視裝備和互聯(lián)網(wǎng)輿情控制裝備等組成。

表4 數(shù)字螞蟻工具中人的行為模型

本文針對互聯(lián)網(wǎng)輿情控制裝備，采用五元屬性組描述方法建立了輿情控制中人的行為模型，具體如下所示：

人的行為：＜確定監(jiān)控對象、設(shè)置參數(shù)、輿情分析、輿情預(yù)警評估、制定輿情事件處理方案、輿情事件管控＞。

監(jiān)控對象：控制裝備的監(jiān)控目標(biāo)，如某新聞網(wǎng)站、論壇、微博、播客、即時(shí)通信軟件、視頻等輿情信息載體；

設(shè)置參數(shù)：對控制裝備的信息采集周期、網(wǎng)頁時(shí)間范圍、初始URL以及爬蟲的工作方式 （如并行工作、串行工作）、爬行策略、爬行深度與廣度、線程數(shù)量等參數(shù)等。

輿情分析能力：利用輿情監(jiān)控系統(tǒng)采用的輿情數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)話題，并對話題的熱度進(jìn)行評估，識(shí)別出熱點(diǎn)話題，并對輿情趨勢進(jìn)行分析等。

輿情預(yù)警評估：判定網(wǎng)絡(luò)輿情的嚴(yán)重程度，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)輿情的熱度、傳播速度、傳播范圍、輿情等級以及政治傾向等因素，對網(wǎng)絡(luò)輿情的嚴(yán)重程度進(jìn)行等級劃分，如非常嚴(yán)重、嚴(yán)重、一般、輕微等。

制定輿情事件處理方案：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)輿情事件的嚴(yán)重程度，制定相應(yīng)的控制與引導(dǎo)方案，如確定需要屏蔽的網(wǎng)站、發(fā)帖人以及選擇輿情控制時(shí)機(jī)等。

輿情事件管控：按照制定的輿情事件處理的方案，采用一定措施對具有負(fù)面影響的網(wǎng)絡(luò)輿情事件進(jìn)行控制，阻止其擴(kuò)散傳播。例如：控制網(wǎng)絡(luò)輿情傳播載體，對登載負(fù)面輿情信息的網(wǎng)站、論壇、聊天室等進(jìn)行屏蔽、強(qiáng)制關(guān)閉等；控制網(wǎng)絡(luò)輿情主題，屏蔽該主題的發(fā)起者及其帖文、刪除有關(guān)該主題的評論內(nèi)容、禁止回復(fù)或跟貼等；控制網(wǎng)絡(luò)輿情傳播路徑，如直接切斷傳播路徑或改變傳播路徑。

6 結(jié)束語

本文在分析賽博戰(zhàn)的概念內(nèi)涵、賽博戰(zhàn)與信息戰(zhàn)、電子戰(zhàn)之間關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上。在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)圍繞著賽博空間偵察裝備、攻擊裝備 （惡意代碼、火焰病毒、蠕蟲等）、防御裝備 （數(shù)字螞蟻）與控制裝備 （輿情監(jiān)控設(shè)備等）等對抗裝備，采用多元屬性組方法，對上述四類裝備應(yīng)用過程中，著重分析了人使用裝備的行為本質(zhì)特征，建立了人的行為模型。該行為模型的建立可為賽博空間對抗過程中復(fù)制人的行為特性提供指導(dǎo)，為賽博作戰(zhàn)提供理論支撐。

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