人工智能技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)空間安全防御中的應(yīng)用探討

◆王海洋

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人工智能技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)空間安全防御中的應(yīng)用探討

◆王海洋

（61932部隊 北京 100000）

網(wǎng)絡(luò)空間安全防御的主要目的是對大量的事態(tài)信息及時分析，并對不斷變化的網(wǎng)絡(luò)空間建設(shè)足夠的安全防御?？萍嫉陌l(fā)展促使人類的生活與網(wǎng)絡(luò)空間息息相關(guān)，人工智能在各個領(lǐng)域蔓延開來。針對網(wǎng)絡(luò)空間安全防御的人工智能技術(shù)，近年來得到了大量的科學(xué)關(guān)注，對其的研究和探索領(lǐng)域不斷加深。本文簡單敘述了網(wǎng)絡(luò)安全防御和人工智能的基本特征，分析其應(yīng)用優(yōu)勢，并舉例出具體典型的應(yīng)用實例，旨在為人工智能在該領(lǐng)域的發(fā)展提供有效對策，提升未來網(wǎng)絡(luò)空間的整體安全性。

人工智能；多agent系統(tǒng)；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)空間安全防御

0 引言

計算機網(wǎng)絡(luò)是信息時代的重要載體，在二十一世紀，全球飛速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)成為了與人類生活密不可分的重要組成部分。由于其具備了較高程度的網(wǎng)絡(luò)共享性，使得個人以及公司網(wǎng)絡(luò)安全性問題越發(fā)突出。智能化和自動化是網(wǎng)絡(luò)安全防御的未來發(fā)展方向，人工智能技術(shù)的誕生到快速發(fā)展的過程表明了其具有的較高實用性和有效性，對其在網(wǎng)絡(luò)空間安全防御中的研究成為了有效提高其安全防御能力的有效途徑。

1 網(wǎng)絡(luò)安全防御以及人工智能

（1）網(wǎng)絡(luò)空間

Cyberspace即網(wǎng)絡(luò)空間，它是一個無比巨大的虛擬畫面，通過介質(zhì)將所有東西相連接，其介質(zhì)就是很多種信息技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施，包括了：互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)絡(luò)、計算機系統(tǒng)以及嵌入式處理器和控制器。從另一個方向來說，即人工智能的agent，Cyberspace就是一個虛擬能量相互關(guān)系的一個空間。與一般人工智能相比，對環(huán)境的看法而言，其具有很多獨特的特征，包含了感知、離散、復(fù)雜和對抗激烈等。在網(wǎng)絡(luò)空間中，無時無刻不在發(fā)生力量之間的相互對抗，此刻需要智能防御、防火墻以及其他各種防御系統(tǒng)進行干預(yù)。

（2）進攻性網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)

進攻性網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)指的是在Cyberspace中對攻擊對象進行計算機網(wǎng)絡(luò)攻擊（computer network attack，CNA）和計算機網(wǎng)絡(luò)刺探（computer network exploitation，CNE）的過程。CNA和CNE的本質(zhì)區(qū)別就是其方式的不同，前者屬于一種惡意的網(wǎng)絡(luò)攻擊，后者屬于情報收集。前者會造成計算機網(wǎng)絡(luò)破壞、混亂，后者通過手段隱藏自己傾入對方計算機網(wǎng)絡(luò)進行需求數(shù)據(jù)的收集。

（3）網(wǎng)絡(luò)防御

計算機網(wǎng)絡(luò)防御（computer network defense ，CND）是對計算機、網(wǎng)絡(luò)以及各種信息的一種保護措施，它與計算機網(wǎng)絡(luò)進攻組成對立統(tǒng)一的矛盾體，也可以進行非法計算機行動的監(jiān)視以及對抗。我們經(jīng)常使用的網(wǎng)絡(luò)防御主要有防火墻、各種殺毒軟件、網(wǎng)址的過濾，終端檢測和響應(yīng)等，實質(zhì)性技術(shù)主要有主動誘騙、網(wǎng)絡(luò)空間沖突規(guī)避技術(shù)以及被動信息保障等。

（4）網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知

網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知（cyberspace situation awareness）最初于1999年提出，在提出后將其概念與交通監(jiān)管（Automatic Train Control，ATC）進行相互對照。網(wǎng)絡(luò)勢態(tài)感知發(fā)展至今，還未能給出一個非常精準的概念。

（5）人工智能防御

在網(wǎng)絡(luò)安全防御領(lǐng)域，被動信息保障以及入侵檢測等技術(shù)已經(jīng)成熟。為了加大網(wǎng)絡(luò)防御，新概念和新技術(shù)下，人工智能網(wǎng)絡(luò)安全防御由此產(chǎn)生。簡單來說，就是一種模擬人類大腦進行思維活動的一種技術(shù)，通過計算機模擬人腦進行一種行為的操作。在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，人工智能需要大量的理論與實踐的結(jié)合。

2 人工智能技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)空間安全防御應(yīng)用的優(yōu)勢

人工智能隨著人類科技的發(fā)展也在進行不斷的革新與轉(zhuǎn)變，由于其具有人類大腦，甚至優(yōu)于人類大腦的儲存和識別能力而被運用于現(xiàn)代的各個領(lǐng)域。在計算機網(wǎng)絡(luò)空間安全防御領(lǐng)域，人工智能主要有以下幾個優(yōu)勢特征：

（1）模糊處理信息

人工智能具有超強的網(wǎng)絡(luò)安全防御管理能力，它可以對人類和其他方式未知的問題進行及時處理和防御，最高程度保障計算機網(wǎng)絡(luò)的安全性。網(wǎng)絡(luò)空間所具有的開放性特點成為了保障網(wǎng)絡(luò)安全的難點。信息數(shù)據(jù)的快速更新，成為了進行網(wǎng)絡(luò)空間安全防御的最大阻礙。人工智能可以進行復(fù)雜問題的簡單化，對流動性超強的信息資源進行具體分析并判斷。通過結(jié)合實時網(wǎng)絡(luò)情況，進行網(wǎng)絡(luò)信息傳播的輸入與輸出，保障網(wǎng)絡(luò)空間的秩序和環(huán)境安全。因此，人工智能在網(wǎng)絡(luò)空間安全防御的領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢。

（2）節(jié)約資源

除了人工智能網(wǎng)絡(luò)安全防御，其他的網(wǎng)絡(luò)安全防御技術(shù)基本對資源的耗用都是巨大的，例如空間資源和時間資源。并且所進行的防御成效不大，造成了高耗用低質(zhì)量的現(xiàn)象。人工智能所具有的獨特優(yōu)勢能夠在減小資源輸出的基礎(chǔ)上還能夠提高網(wǎng)絡(luò)安全防御能力，是推動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的有效力量來源。

（3）較強非線性處理能力

我國的網(wǎng)絡(luò)空間構(gòu)成復(fù)雜多變，網(wǎng)絡(luò)空間安全防御的工作也會經(jīng)常受到不可控因素的影響，造成防御工作效率低下，并且其他的網(wǎng)絡(luò)空間防御技術(shù)智能化程度較低，非線性的處理能力不夠。而人工智能的安全防御是一種結(jié)合多種學(xué)科的新興技術(shù)，通過大量實踐與充足理論支撐的產(chǎn)物，非線性處理能力是非常強大的，對網(wǎng)絡(luò)空間安全防御工作的提升具有較大幫助。

（4）較強學(xué)習(xí)能力

人工智能防御之所以稱為智能，是因為它所擁有的較強應(yīng)對能力以及學(xué)習(xí)能力，與非智能化的防御手段相比，人工智能擅長進行經(jīng)驗的總結(jié)，網(wǎng)絡(luò)防御能力處于一個不斷自我提升的狀態(tài)。

3 人工智能在網(wǎng)絡(luò)空間安全防御中的具體應(yīng)用

（1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就像人類神經(jīng)突觸一樣，是由大量的微處理單元所組成的一個龐大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它與人類大腦能力相似，具有對信息進行分類的容錯能力，學(xué)習(xí)能力，適應(yīng)能力，其每一個處理單元是相對獨立但整體聯(lián)系的。對問題的處理可以多個同時進行，有很強的執(zhí)行能力，通常需要軟件和其他硬件的相互配合。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能有效幫助網(wǎng)絡(luò)空間防御進行學(xué)習(xí)和分類，對問題提供對應(yīng)事件提供對應(yīng)解決方案。

當前，在網(wǎng)絡(luò)入侵檢測領(lǐng)域。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)得到了良好的發(fā)展以及實行，比如DDos檢測、計算機蠕蟲、垃圾郵件、僵尸等檢測以及分類和調(diào)查。有一些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要通過硬件或者某些圖形的處理器進行工作，其具有非?？焖俚奶幚砟芰?，在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域得以大量的運用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在大量運用的過程中也得到了一定程度的研究，例如第三代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生又如FPGAS（field programmable gate arrays，現(xiàn)場可編程門陣列）的應(yīng)用。

（2）多agent系統(tǒng)

Agent在人工智能領(lǐng)域運用廣泛，它可以看作一個自動執(zhí)行實體，需要借助傳感器和效應(yīng)器協(xié)助工作。多agent系統(tǒng)的快速發(fā)展，在網(wǎng)絡(luò)空間防御領(lǐng)域也得到運用，因為它具有感知能力以及較強的規(guī)劃能力，能有效實現(xiàn)勢態(tài)感知、入侵檢測以及人工防御。美國國土安全部門對互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行測量，Archipelago以及DIMES是典型的項目，在全球的網(wǎng)絡(luò)空間中部署很多agent來實現(xiàn)連續(xù)測量，這一項目極大程度提高了美國互聯(lián)網(wǎng)感知力。

（3）專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)相對其他系統(tǒng)而言，是一種出現(xiàn)時間較早，發(fā)展也較為成熟的一種人工智能技術(shù)。它主要由知識庫和推理機構(gòu)兩部分組成，知識庫主要就是對一個領(lǐng)域或者問題專家建議和應(yīng)對過程的收集，并模擬一個人類專家進行一個決策的過程。專家系統(tǒng)的能力高低主要取決于內(nèi)部知識庫的質(zhì)量，通過專家系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)空間防御中能夠起到有效決策的制定以及自動化的開發(fā)。所以，網(wǎng)絡(luò)空間安全防御中專家系統(tǒng)是很重要的。

4 結(jié)束語

人工智能技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全防御領(lǐng)域的研究雖然處于初始的研究階段，它的運用和發(fā)展也備受爭議，但是人工智能在人類社會不同領(lǐng)域的開花也預(yù)示著在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域也能夠起到可以推測到的貢獻性力量。我國在該領(lǐng)域的發(fā)展還需要更多研究工作者的關(guān)注和探究。

[1]劉喆. 人工智能技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)空間安全防御中的應(yīng)用[J]. 科學(xué)家, 2017.

[2]李劍. 人工智能技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)空間安全防御中的應(yīng)用分析[J]. 數(shù)碼世界, 2018.