網(wǎng)絡(luò)安全主動(dòng)防御技術(shù)及應(yīng)用

◆陶 晶

（沈陽理工大學(xué)現(xiàn)代教育中心 遼寧 110159）

網(wǎng)絡(luò)安全主動(dòng)防御技術(shù)及應(yīng)用

◆陶 晶

（沈陽理工大學(xué)現(xiàn)代教育中心 遼寧 110159）

傳統(tǒng)的被動(dòng)防御技術(shù)，如防火墻、入侵檢測等，無法對未知的攻擊進(jìn)行有效檢測。主動(dòng)防御技術(shù)能有效抵抗未知攻擊，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性能。本文分析了入侵容忍、移動(dòng)目標(biāo)、擬態(tài)安全防御等主動(dòng)安全技術(shù)，并對其應(yīng)用場景進(jìn)行了分析。

主動(dòng)防御；互聯(lián)網(wǎng)

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對網(wǎng)絡(luò)的依賴性越來越大，同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)安全問題也日益引起大家的關(guān)注和重視。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，如防火墻、入侵檢測、虛擬專用網(wǎng)、訪問控制等，都是被動(dòng)的防御技術(shù)。也就是說，這些技術(shù)都是基于先驗(yàn)知識，即需要先知道網(wǎng)絡(luò)攻擊者的特征、行為等，才能采取相應(yīng)的防范措施。其本質(zhì)上是一種“亡羊補(bǔ)牢”的機(jī)制。另外，這些安全技術(shù)等漏洞、后門程序等無法進(jìn)行有效的檢測?？傊?，被動(dòng)的防御技術(shù)相對于新型的攻擊手段具有時(shí)效性和滯后性的問題，此外，由于漏洞的不可避免性與攻擊方式的變化性導(dǎo)致現(xiàn)有的被動(dòng)防御技術(shù)無法在某些特定的環(huán)境下應(yīng)用。

鑒于被動(dòng)防御技術(shù)的缺點(diǎn)，主動(dòng)防御技術(shù)越來越引起研究者的關(guān)注和重視。主動(dòng)防御技術(shù)不同于被動(dòng)防御技術(shù)的事后防御，主要特點(diǎn)是無需知道攻擊的方法和步驟而提前實(shí)現(xiàn)防御，從而有效抵抗未知攻擊對系統(tǒng)的破壞，具有顯著的防御優(yōu)勢。

目前出現(xiàn)了一些典型的主動(dòng)防御技術(shù)，比如入侵容忍技術(shù)、移動(dòng)目標(biāo)防御技術(shù)、擬態(tài)防御技術(shù)等。這些技術(shù)各有特點(diǎn)和優(yōu)勢，其中擬態(tài)防御技術(shù)由于具有自主知識產(chǎn)權(quán)，更是得到了我國研究者的廣泛興趣和關(guān)注。

1 入侵容忍技術(shù)

入侵容忍技術(shù)是由容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展而來的一種主動(dòng)防御技術(shù)，是主動(dòng)防御技術(shù)的早期雛形。顧名思義，入侵容忍技術(shù)即可以容忍（接受）部分入侵，也被稱為容忍入侵技術(shù)或者容侵技術(shù)。入侵容忍的核心思想即：認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)入侵的不可避免性，不在將防御入侵作為主要目標(biāo)，而是關(guān)注系統(tǒng)即使遭到入侵的情況下，仍舊能正常工作并提供服務(wù)的能力。

入侵容忍技術(shù)主要使用容錯(cuò)的技術(shù)原理從而達(dá)到容侵的目的，是一種主流的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。入侵容忍技術(shù)從防御思想上來說，已經(jīng)具備了主動(dòng)防御的特點(diǎn)，可以看作是主動(dòng)防御技術(shù)的發(fā)展起點(diǎn)。然而，入侵容忍技術(shù)的本質(zhì)核心是容錯(cuò)，即主要靠部件冗余來實(shí)現(xiàn)，因此，容侵的代價(jià)比較高，目前已經(jīng)逐漸不再被重視。

2 移動(dòng)目標(biāo)防御技術(shù)

為了解決網(wǎng)絡(luò)防御的不平衡性，以美國為首的部分國家積極轉(zhuǎn)變防御理念，大力探索主動(dòng)防御新技術(shù)。移動(dòng)目標(biāo)防御技術(shù)是美國提出的一項(xiàng)革命性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

移動(dòng)目標(biāo)防御的主要特點(diǎn)在于設(shè)計(jì)一種能在不安全的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)可靠工作的彈性安全系統(tǒng)，其部署機(jī)制及策略是多樣的、不斷變化的，增加了攻擊的難度及代價(jià)，降低系統(tǒng)被攻擊的機(jī)會(huì)。移動(dòng)目標(biāo)防御技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層次都可以成功應(yīng)用，其特點(diǎn)是部署的系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)性、可變性、難以捕捉性，因此，攻擊者無法掌握系統(tǒng)的特點(diǎn)從而難以實(shí)施有效的攻擊。

移動(dòng)目標(biāo)防御提出動(dòng)態(tài)性防御，是主動(dòng)防御的重要理念之一，提升了主動(dòng)防御技術(shù)的研究熱度。

3 擬態(tài)防御

擬態(tài)安全防御是國內(nèi)鄔江興院士研究團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)的主動(dòng)防御理論，主要應(yīng)對基于未知漏洞、后門或病毒木馬等的未知威脅，提供具有普適意義的防御理論和方法，從根本上改變目前網(wǎng)絡(luò)安全存在的攻防不對稱問題。

擬態(tài)現(xiàn)象是生物的一種自然現(xiàn)象，具體是指一種生物能夠在色彩、紋理和形狀等自適應(yīng)模擬另一種生物或適應(yīng)環(huán)境，從而使得互相受益。大自然中生物具有的擬態(tài)現(xiàn)象為解決網(wǎng)絡(luò)安全問題提供了新的思路和啟示。

擬態(tài)安全防御的意愿是從主動(dòng)性、變化性和隨機(jī)性中獲得有利的防御特點(diǎn)和啟發(fā)。擬態(tài)安全防御技術(shù)在實(shí)現(xiàn)上主要就是動(dòng)態(tài)和隨機(jī)地選擇系統(tǒng)的各種硬件以及相應(yīng)的軟件變體，從而導(dǎo)致攻擊者無法得到確切的系統(tǒng)狀況，從而無法實(shí)施基于漏洞和后門的攻擊鏈條，進(jìn)而降低系統(tǒng)遭受的安全風(fēng)險(xiǎn)。擬態(tài)防御體系有效性的基礎(chǔ)在于：變化的多樣性、變化的隨機(jī)性、變化的快速性。

目前，網(wǎng)絡(luò)空間的安全現(xiàn)狀是“易攻難守”，主要原因在于：網(wǎng)絡(luò)存在不確定威脅，主要體現(xiàn)為漏洞或后門程序。這些問題無法從科學(xué)層面被發(fā)現(xiàn)，也無法從工程層面避免，這使得其成為最大的安全威脅。

擬態(tài)防御的基本思想類似于生物界的擬態(tài)防御。擬態(tài)防御融合多種主動(dòng)防御要素為宗旨：以異構(gòu)性、多樣性改變目標(biāo)系統(tǒng)的相似性、單一性；以動(dòng)態(tài)性、隨機(jī)性改變目標(biāo)系統(tǒng)的靜態(tài)性、確定性；以異構(gòu)冗余多模機(jī)制識別和屏蔽未知缺陷與未明威脅；以高可靠性架構(gòu)增強(qiáng)目標(biāo)系統(tǒng)服務(wù)功能的柔韌性；在不確定屬性防御針對目標(biāo)系統(tǒng)的不確定性威脅。

由解放軍信息工程大學(xué)、浙江大學(xué)等承擔(dān)的“網(wǎng)絡(luò)空間擬態(tài)防御理論及核心方法”已經(jīng)完成結(jié)項(xiàng)和測評，評估結(jié)果與預(yù)期目標(biāo)完全相符，說明我國在網(wǎng)絡(luò)安全防御領(lǐng)域已經(jīng)取得了重大成就。此項(xiàng)目的成功將擬態(tài)安全的思想落到了實(shí)處，打破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全“易攻難守”的格局。

在此項(xiàng)目的研究基礎(chǔ)上，上述研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對網(wǎng)絡(luò)安全的不確定性重大問題，開展了基于擬態(tài)防御的主動(dòng)理論研究并取得了重大突破。團(tuán)隊(duì)人員提出的可變、異構(gòu)、容錯(cuò)的體制架構(gòu)，將基于未知漏洞、未知后門的不確定性威脅和風(fēng)險(xiǎn)，控制為極小概率事件。由國內(nèi)權(quán)威評測機(jī)構(gòu)的實(shí)際驗(yàn)證表明，擬態(tài)安全防御機(jī)制能夠破壞網(wǎng)絡(luò)安全的攻擊連，對網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的發(fā)展具有顛覆性意義。

擬態(tài)防御也在不同的應(yīng)用領(lǐng)域取得了進(jìn)展。如擬態(tài)web服務(wù)器、擬態(tài)路由器、擬態(tài)文件和存儲系統(tǒng) 、擬態(tài)工業(yè)控制處理器、擬態(tài)軟件安全產(chǎn)業(yè)等。

4 結(jié)論主動(dòng)防御技術(shù)改變了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻防模式。擬態(tài)安全防御技術(shù)作為具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上有著非常明顯的優(yōu)勢，其的廣泛應(yīng)用必然帶來網(wǎng)絡(luò)安全的顛覆性革命。計(jì)與實(shí)現(xiàn)．軟件學(xué)報(bào)，2017．

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