基于規(guī)則的評(píng)估方法

脆弱性掃描工具
脆弱性掃描工具按照實(shí)現(xiàn)方式分為基于網(wǎng)絡(luò)的掃描工具和基于主機(jī)的掃描工具。常見的脆弱性掃描工具主要有:ISS，SATAN , COPS , Nmap, NAI Cybercop Scanner、Nessus等。

網(wǎng)絡(luò)組合分析工具
2002年P(guān)aul Amamma提出了NetMap}，一個(gè)用于對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模型化、信息發(fā)現(xiàn)和分析的安全工具。NetMap依賴于不受網(wǎng)絡(luò)層次限制的具體網(wǎng)絡(luò)，它能夠整合所有層次的網(wǎng)絡(luò)信息。模型包含拓?fù)湫畔ⅰ⒒A(chǔ)下部組織和部署服務(wù)。

基于規(guī)則的拓?fù)浯嗳跣苑治?
Vipin Swarup與Sushil Jajodia于2005年提出一種基于規(guī)則的拓?fù)浯嗳跣苑治龇椒āＴ摲椒ǚ浅Ｒ蕾囈?guī)則集的制定，而在實(shí)際過程中，需要了解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，方法不合理。

基于模型的評(píng)估方法

基于模型的方法，是為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)建立評(píng)估模型，首先對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行形式化描述，包括:網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成元素、系統(tǒng)配置信息、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、關(guān)聯(lián)關(guān)系、脆弱性信息等，將其作為輸入條件，采用相應(yīng)的模型構(gòu)建算法，得到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的所有可能的行為和狀態(tài)，并通過模型分析方法，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全評(píng)估。基于模型的方法可以從網(wǎng)絡(luò)整體的角度，全面客觀的對(duì)網(wǎng)絡(luò)中脆弱性所產(chǎn)生的安全影響進(jìn)行評(píng)估。這里主要分析攻擊樹模型，特權(quán)圖模型，攻擊圖模型。

攻擊樹模型
攻擊樹模型是以一種樹形的結(jié)構(gòu)來描述系統(tǒng)面臨的攻擊威脅。它提供一種自下而上的方法來表現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的攻擊過程。通常樹的根節(jié)點(diǎn)表示被攻擊的目標(biāo)，每個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)到根節(jié)點(diǎn)的路徑表示一種攻擊方法。包括有AND和OR模型的攻擊方式。

特權(quán)圖模型
Dacier，和Ortalo分別提出了利用特權(quán)圖(privilege graphs)來描述入侵者權(quán)限提升的過程。特權(quán)圖反映攻擊者在攻擊過程中權(quán)限的變化。特權(quán)圖的節(jié)點(diǎn)表示用戶或用戶組所具有的權(quán)限集合，節(jié)點(diǎn)間的連線表示脆弱性利用導(dǎo)致的權(quán)限轉(zhuǎn)移，它反映了擁有起始節(jié)點(diǎn)權(quán)限的用戶利用存在的脆弱性能夠獲取目標(biāo)節(jié)點(diǎn)所代表的權(quán)限。通往攻擊目標(biāo)的不同路徑代表了入侵者實(shí)施攻擊的不同過程。利用特權(quán)圖來構(gòu)建攻擊狀態(tài)圖，描述入侵者能到達(dá)某個(gè)特定目標(biāo)(如:修改主機(jī)中的文件)的不同路徑，并通過數(shù)學(xué)公式計(jì)算出潛在攻擊者要想利用這些漏洞攻破系統(tǒng)所需付出代價(jià)的量化標(biāo)準(zhǔn)。

攻擊圖模型
可以看作為多個(gè)攻擊樹的模型，其中不僅僅包含只有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)，攻擊圖可以同時(shí)體現(xiàn)多個(gè)攻擊者對(duì)圖中的多個(gè)攻擊目標(biāo)進(jìn)行攻擊的路徑，同時(shí)攻擊圖支持歸納推理和演繹推理。
攻擊圖模型中細(xì)分為：狀態(tài)攻擊圖，依賴攻擊圖。

基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的評(píng)估方法

在基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)近似推理的脆弱性評(píng)估方法中詳細(xì)介紹

基于博弈論的評(píng)估方法

博弈論是研究多個(gè)個(gè)體或團(tuán)隊(duì)之間在特定條件制約下的對(duì)局中利用相關(guān)方的策略而實(shí)施對(duì)應(yīng)策略的學(xué)科，是研究具有斗爭(zhēng)或競(jìng)爭(zhēng)性質(zhì)現(xiàn)象的理論和方法。

網(wǎng)絡(luò)元素模型化的表示

脆弱性評(píng)估框架

1)網(wǎng)絡(luò)元素模型化表示模塊
評(píng)估模型首先對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)元素以及攻擊信息、進(jìn)行模型化表示。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜多樣，為保證對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行全面評(píng)估的要求，需要在模型建立時(shí)盡量涵蓋與網(wǎng)絡(luò)脆弱性評(píng)估相關(guān)的各安全要素。根據(jù)3.2節(jié)所給出的方法，該模塊對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)信啟、(包括:主機(jī)信息、連通關(guān)系、信任關(guān)系等)、攻擊信息、脆弱性信息等元素進(jìn)行模型化表示，為脆弱性攻擊圖生成模塊提供輸入?yún)?shù)。這些元素或來自脆弱性掃描器的掃描結(jié)果，或來自網(wǎng)絡(luò)安全策略和防火墻規(guī)則等安全機(jī)制，或與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、主機(jī)特性等信息相關(guān)。網(wǎng)絡(luò)元素的模型化表示是后續(xù)脆弱性攻擊圖生成模塊以及脆弱性量化評(píng)估模塊的輸入，是整個(gè)評(píng)估模型的基礎(chǔ)。
2)脆弱性攻擊圖生成模塊
脆弱性攻擊圖生成模塊以網(wǎng)絡(luò)中存在的已知脆弱性為基礎(chǔ)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)環(huán)境配置和脆弱性利用過程，從模擬攻擊的角度對(duì)脆弱性利用的前提條件和攻擊后果之間的依賴關(guān)系進(jìn)行匹配形成攻擊路徑，在此基礎(chǔ)上對(duì)不同攻擊路徑中重復(fù)利用過的脆弱性進(jìn)行合并，并基于單調(diào)性假設(shè)消除攻擊路徑生成過程中可能出現(xiàn)的脆弱性利用環(huán)路，生成整個(gè)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的脆弱性攻擊圖，為后續(xù)的脆弱性量化評(píng)估提供分析平臺(tái)。
3)脆弱性量化評(píng)估模塊
脆弱性量化評(píng)估模塊是根據(jù)生成的攻擊圖采用數(shù)學(xué)方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)的脆弱性進(jìn)行量化評(píng)估。該模塊分為兩個(gè)部分:基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的評(píng)估模塊和基于網(wǎng)絡(luò)中心性分析的評(píng)估模塊。
基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的評(píng)估模塊c,是將脆弱性攻擊圖采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行模型化表述，采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的分析工具來對(duì)攻擊圖進(jìn)行脆弱性量化評(píng)估。可以采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的精確推理和近似推理兩種分析方法分別對(duì)攻擊圖進(jìn)行分析。針對(duì)精確推理分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的局限性，本模塊提出一種基于隨機(jī)數(shù)迭代采樣的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)近似推理算法，對(duì)攻擊圖進(jìn)行近似推理采樣，通過對(duì)采樣樣本的分析得到相應(yīng)的量化評(píng)估結(jié)果，可與精確推理的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，來驗(yàn)證近似推理算法的準(zhǔn)確性和有效性。該模塊所實(shí)現(xiàn)的功能可以從整體上評(píng)估網(wǎng)絡(luò)中每條攻擊路徑的發(fā)生概率，反映整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全狀況。
基于網(wǎng)絡(luò)中心性分析的評(píng)估模塊C2是實(shí)現(xiàn)通過對(duì)攻擊圖進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中心性分析，從而找出影響網(wǎng)絡(luò)安全的關(guān)鍵脆弱性的功能。基于對(duì)脆弱性自身特性的分析，提出一種攻擊代價(jià)的評(píng)估算法計(jì)算出利用脆弱性發(fā)動(dòng)攻擊的代價(jià)，并采用最小代價(jià)攻擊路徑算法，分析攻擊圖中的最小代價(jià)攻擊路徑。針對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)中心性評(píng)估方法的局限性，提出一種基于修正介數(shù)的網(wǎng)絡(luò)中心性評(píng)估算法，通過對(duì)脆弱性攻擊圖以及最小代價(jià)攻擊路徑的分析，尋找到對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全影響最大的關(guān)鍵脆弱性。該模塊的分析結(jié)果可以作為網(wǎng)絡(luò)安全加固的解決方案反饋回評(píng)估網(wǎng)絡(luò)，從而有針對(duì)性的提升網(wǎng)絡(luò)安全性能。

脆弱攻擊圖模型

攻擊圖模型G=(V, E, A, N, VS)，它包含脆弱性節(jié)點(diǎn)集合Y,有向邊集合E,攻擊模型A和網(wǎng)絡(luò)模型N和脆弱性集合VS。

脆弱性攻擊圖生成步驟

包括有三個(gè)步驟，節(jié)點(diǎn)的遍歷，攻擊樹的生成，攻擊圖的生成。
1)節(jié)點(diǎn)遍歷匹配算法:基于網(wǎng)絡(luò)元素的模型化，通過對(duì)脆弱性節(jié)點(diǎn)攻擊過程的條件匹配，為每個(gè)脆弱性節(jié)點(diǎn)生成只包含當(dāng)前脆弱性節(jié)點(diǎn)及其子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的子樹。
2)攻擊樹生成算法:通過對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遍歷匹配，將各節(jié)點(diǎn)生成的子樹信息進(jìn)行聯(lián)合，采用遞歸調(diào)用的方式生成完整的攻擊樹。
3)基于攻擊樹的脆弱性攻擊圖生成算法:對(duì)攻擊樹中存在的相同冗余脆弱性節(jié)點(diǎn)信息和攻擊路徑信息的合并，生成脆弱性攻擊圖。

脆弱性節(jié)點(diǎn)遍歷算法

攻擊樹生成算法

攻擊圖生成算法