網(wǎng)絡(luò)空間安全防御與態(tài)勢(shì)感知

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推薦序
前言
致謝和免責(zé)聲明
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第1章　理論基礎(chǔ)與當(dāng)前挑戰(zhàn) 1
1.1　引言 1
1.2　網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知 3
1.2.1　態(tài)勢(shì)感知的定義 3
1.2.2　網(wǎng)空行動(dòng)的態(tài)勢(shì)感知需求 4
1.2.3　態(tài)勢(shì)感知的認(rèn)知機(jī)制 5
1.3　網(wǎng)空行動(dòng)中態(tài)勢(shì)感知所面臨的挑戰(zhàn) 11
1.3.1　復(fù)雜和多變的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 11
1.3.2　快速變化的技術(shù) 12
1.3.3　高噪信比 12
1.3.4　定時(shí)炸彈和潛伏攻擊 12
1.3.5　快速演化的多面威脅 13
1.3.6　事件發(fā)展的速度 13
1.3.7　非整合的工具 13
1.3.8　數(shù)據(jù)過(guò)載和含義欠載 14
1.3.9　自動(dòng)化導(dǎo)致的態(tài)勢(shì)感知損失 14
1.3.10　對(duì)網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知挑戰(zhàn)的總結(jié) 14
1.4　網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知的研發(fā)需求 15
1.4.1　網(wǎng)絡(luò)空間的通用作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)圖 15
1.4.2　動(dòng)態(tài)變化大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的可視化 17
1.4.3　對(duì)態(tài)勢(shì)感知決策者的支持 17
1.4.4　協(xié)同的人員與自主系統(tǒng)結(jié)合團(tuán)隊(duì) 17
1.4.5　組件和代碼的檢驗(yàn)和確認(rèn) 18
1.4.6　積極控制 19
1.5　小結(jié) 19
參考文獻(xiàn) 20
第2章　傳統(tǒng)戰(zhàn)與網(wǎng)空戰(zhàn) 21
2.1　引言 21
2.1.1　從傳統(tǒng)戰(zhàn)場(chǎng)到虛擬戰(zhàn)場(chǎng)的過(guò)渡 22
2.1.2　態(tài)勢(shì)感知的重要性 24
2.1.3　傳統(tǒng)態(tài)勢(shì)感知 25
2.1.4　網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知 25
2.2　傳統(tǒng)態(tài)勢(shì)感知研究示例 25
2.2.1　DARPA的MDC2計(jì)劃 26
2.2.2　RAID計(jì)劃 27
2.3　傳統(tǒng)態(tài)勢(shì)感知與網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知之間具有指導(dǎo)意義的相似點(diǎn)與巨大差異 28
2.3.1　傳統(tǒng)態(tài)勢(shì)感知與網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知有力地影響任務(wù)結(jié)果 29
2.3.2　認(rèn)知偏差會(huì)限制對(duì)可用信息的理解 30
2.3.3　信息的收集、組織與共享難以管理 32
2.3.4　協(xié)作具有挑戰(zhàn)性 33
2.3.5　共享的圖景無(wú)法保證共享的態(tài)勢(shì)感知 34
2.4　小結(jié) 34
參考文獻(xiàn) 35
第3章　形成感知 37
3.1　引言 37
3.2　網(wǎng)空防御過(guò)程 38
3.2.1　當(dāng)前的網(wǎng)空環(huán)境 38
3.2.2　網(wǎng)空防御過(guò)程概覽 38
3.2.3　網(wǎng)空防御角色 40
3.3　態(tài)勢(shì)感知的多面性 41
3.4　相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀 44
3.5　態(tài)勢(shì)感知框架 46
3.6　小結(jié) 49
參考文獻(xiàn) 50
第4章　全網(wǎng)感知 51
4.1　引言 51
4.1.1　網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知形成的過(guò)程 51
4.1.2　網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知的輸入和輸出 53
4.1.3　態(tài)勢(shì)感知理論模型 53
4.1.4　當(dāng)前網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知存在的差距 54
4.2　在網(wǎng)絡(luò)上下文中的網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知 55
4.3　網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)及網(wǎng)空安全的態(tài)勢(shì)感知解決方案 55
4.4　態(tài)勢(shì)感知的生命周期 56
4.4.1　網(wǎng)絡(luò)感知 56
4.4.2　威脅/攻擊感知 57
4.4.3　運(yùn)營(yíng)/任務(wù)感知 57
4.5　對(duì)有效網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知的需求 58
4.6　對(duì)有效網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知的概述 59
4.6.1　對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)量以獲得有效網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知所需的數(shù)據(jù) 60
4.6.2　根據(jù)當(dāng)前態(tài)勢(shì)感知預(yù)測(cè)將來(lái) 61
4.6.3　實(shí)現(xiàn)有效網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知的可能途徑 61
4.7　實(shí)現(xiàn)有效網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知 62
4.7.1　用例：有效網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知 63
4.7.2　實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)感知 64
4.7.3　實(shí)現(xiàn)威脅/攻擊感知 69
4.7.4　實(shí)現(xiàn)任務(wù)/運(yùn)營(yíng)感知 72
4.8　未來(lái)方向 76
4.9　小結(jié) 77
參考文獻(xiàn) 78
第5章　認(rèn)知能力與相關(guān)技術(shù) 79
5.1　引言 79
5.2　網(wǎng)空世界的挑戰(zhàn)及其對(duì)人類認(rèn)知能力的影響 82
5.3　支持分析師檢測(cè)入侵行為的技術(shù) 84
5.4　ACT-R認(rèn)知架構(gòu) 85
5.5　基于實(shí)例的學(xué)習(xí)理論和認(rèn)知模型 88
5.6　在理解網(wǎng)空認(rèn)知需求方面的研究差距 90
5.6.1　認(rèn)知差距：將認(rèn)知架構(gòu)機(jī)制映射至網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知 90
5.6.2　語(yǔ)義差距：整合認(rèn)知架構(gòu)與網(wǎng)空安全本體模型 91
5.6.3　決策差距：體現(xiàn)在網(wǎng)空世界中的學(xué)習(xí)、經(jīng)驗(yàn)累積和動(dòng)態(tài)決策制定方面 93
5.6.4　對(duì)抗差距：體現(xiàn)在對(duì)抗性的網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知和決策制定方面 94
5.6.5　網(wǎng)絡(luò)差距：處理復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)空戰(zhàn) 95
5.7　小結(jié) 97
參考文獻(xiàn) 98
第6章　認(rèn)知過(guò)程 103
6.1　引言 103
6.2　文獻(xiàn)綜述 108
6.2.1　認(rèn)知任務(wù)分析 108
6.2.2　基于案例推理 108
6.3　對(duì)認(rèn)知推理過(guò)程進(jìn)行信息采集和分析的系統(tǒng)化框架 111
6.3.1　分析推理過(guò)程的AOH概念模型 111
6.3.2　AOH對(duì)象及其彼此間關(guān)系可表達(dá)分析推理過(guò)程 112
6.3.3　對(duì)分析推理過(guò)程的信息采集 112
6.3.4　可從認(rèn)知軌跡中提取出以AOH模型表達(dá)的推理過(guò)程 114
6.4　專業(yè)網(wǎng)絡(luò)分析師案例研究 115
6.4.1　采集認(rèn)知軌跡的工具 115
6.4.2　為收集專業(yè)網(wǎng)絡(luò)分析師認(rèn)知軌跡而展開的人員實(shí)驗(yàn) 115
6.4.3　認(rèn)知軌跡 118
6.4.4　不同水平分析師的認(rèn)知軌跡有什么特點(diǎn) 122
6.5　小結(jié) 125
參考文獻(xiàn) 126
第7章　適應(yīng)分析師的可視化技術(shù) 129
7.1　引言 129
7.2　可視化設(shè)計(jì)的形式化方法 131
7.3　網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知的可視化 132
7.3.1　對(duì)安全可視化的調(diào)研 133
7.3.2　圖表和地圖 134
7.3.3　點(diǎn)邊圖 134
7.3.4　時(shí)間軸 135
7.3.5　平行坐標(biāo)系 135
7.3.6　樹形圖 137
7.3.7　層次可視化 138
7.4　可視化的設(shè)計(jì)理念 139
7.5　案例研究：對(duì)網(wǎng)絡(luò)告警的管理 140
7.5.1　基于Web的可視化 141
7.5.2　交互的可視化 141
7.5.3　分析師驅(qū)動(dòng)的圖表 141
7.5.4　概覽+細(xì)節(jié) 143
7.5.5　關(guān)聯(lián)的視圖 144
7.5.6　分析過(guò)程示例 145
7.6　小結(jié) 148
參考文獻(xiàn) 148
第8章　推理與本體模型 150
8.1　引言 150
8.2　場(chǎng)景 151
8.3　場(chǎng)景中人員展開的分析 152
8.4　網(wǎng)空安全本體模型的使用概要 153
8.4.1　本體模型 153
8.4.2　基于本體模型的推導(dǎo) 155
8.4.3　規(guī)則 156
8.5　案例研究 157
8.5.1　網(wǎng)空安全本體模型 157
8.5.2　概述基于XML的標(biāo)準(zhǔn) 160
8.5.3　將網(wǎng)空安全XML提升為OWL 161
8.5.4　STIX本體模型 163
8.5.5　其他本體模型 166
8.6　APT測(cè)試用例 170
8.6.1　測(cè)試網(wǎng)絡(luò) 171
8.6.2　規(guī)則 173
8.6.3　基于推導(dǎo)的威脅檢測(cè) 174
8.7　網(wǎng)空安全領(lǐng)域中其他與本體模型相關(guān)的研究工作 174
8.8　經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和未來(lái)工作 176
8.9　小結(jié) 178
參考文獻(xiàn) 178
第9章　學(xué)習(xí)與語(yǔ)義 183
9.1　引言 183
9.2　NIDS機(jī)器學(xué)習(xí)工具的分類 185
9.3　機(jī)器學(xué)習(xí)中的輸出與內(nèi)部語(yǔ)義 187
9.4　案例研究：ELIDe和漢明聚合 189
9.4.1　ELIDe 190
9.4.2　漢明距離聚合 192
9.5　小結(jié) 196
參考文獻(xiàn) 197
第10章　影響評(píng)估 200
10.1　引言 200
10.1.1　高級(jí)威脅與影響評(píng)估的動(dòng)機(jī) 201
10.1.2　已有的告警關(guān)聯(lián)研究 202
10.1.3　工作任務(wù)影響評(píng)估方面的已有研究成果 206
10.1.4　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建模 208
10.2　自上而下的設(shè)計(jì) 209
10.2.1　模型設(shè)計(jì)——工作任務(wù)定義 211
10.2.2　模型設(shè)計(jì)——環(huán)境建模 213
10.2.3　可觀察對(duì)象設(shè)計(jì) 215
10.3　小結(jié) 216
參考文獻(xiàn) 218
第11章　攻擊預(yù)測(cè) 219
11.1　引言 219
11.2　用于威脅預(yù)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)攻擊建模 222
11.2.1　基于攻擊圖和攻擊計(jì)劃的方法 222
11.2.2　通過(guò)預(yù)估攻擊者的能力、機(jī)會(huì)和意圖進(jìn)行攻擊預(yù)測(cè) 223
11.2.3　通過(guò)學(xué)習(xí)攻擊行為/模式進(jìn)行預(yù)測(cè) 225
11.3　待解決問(wèn)題和初步研究 228
11.3.1　攻擊建模中混淆的影響 228
11.3.2　以資產(chǎn)為中心的攻擊模型生成 231
11.3.3　評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)攻擊預(yù)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求 236
11.4　小結(jié) 237
參考文獻(xiàn) 238
第12章　安全度量指標(biāo) 241
12.1　引言 241
12.2　網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知的安全度量指標(biāo) 242
12.2.1　安全度量指標(biāo)：是什么、為何需要、如何度量 242
12.2.2　網(wǎng)絡(luò)空間中態(tài)勢(shì)感知的安全度量 245
12.3　網(wǎng)絡(luò)漏洞和攻擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 251
12.3.1　漏洞評(píng)估的安全度量指標(biāo) 251
12.3.2　攻擊風(fēng)險(xiǎn)的建模與度量 254
12.4　網(wǎng)空影響與工作任務(wù)的相關(guān)性分析 255
12.4.1　從工作任務(wù)到資產(chǎn)的映射與建模 256
12.4.2　對(duì)工作任務(wù)的網(wǎng)空影響分析 259
12.5　資產(chǎn)的關(guān)鍵性分析與優(yōu)先級(jí)排序 262
12.5.1　基于AHP的關(guān)鍵性分析 262
12.5.2　基于優(yōu)先級(jí)的網(wǎng)格分析 263
12.6　未來(lái)工作 265
12.7　小結(jié) 266
參考文獻(xiàn) 266
第13章　工作任務(wù)的彈性恢復(fù)能力 269
13.1　引言 269
13.2　概覽：可彈性恢復(fù)網(wǎng)空防御 271
13.2.1　復(fù)雜系統(tǒng)中的彈性恢復(fù)行為 271
13.2.2　對(duì)以工作任務(wù)為中心和可彈性恢復(fù)網(wǎng)空防御的理解 271
13.2.3　相關(guān)研究成果回顧 272
13.3　基于網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知的可彈性恢復(fù)網(wǎng)空防御方法 273
13.3.1　通用的態(tài)勢(shì)感知與決策支持模型 273
13.3.2　整合的網(wǎng)空-物理態(tài)勢(shì)管理架構(gòu) 275
13.4　對(duì)工作任務(wù)、網(wǎng)空基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)空攻擊的建模 276
13.4.1　工作任務(wù)建模 276
13.4.2　網(wǎng)空地形 278
13.4.3　面向影響的網(wǎng)空攻擊建模 279
13.5　網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知和可彈性恢復(fù)網(wǎng)空防御 280
13.5.1　網(wǎng)空態(tài)勢(shì)感知過(guò)程 280
13.5.2　對(duì)目標(biāo)軟件的影響評(píng)估 281
13.5.3　工作任務(wù)影響評(píng)估 282
13.6　合理可能的未來(lái)任務(wù)影響評(píng)估 284
13.6.1　合理可能未來(lái)網(wǎng)空態(tài)勢(shì)的原理 284
13.6.2　合理可能的未來(lái)任務(wù)影響評(píng)估過(guò)程 286
13.7　通過(guò)適應(yīng)調(diào)整取得工作任務(wù)的彈性恢復(fù)能力 287
13.7.1　聯(lián)邦式多代理系統(tǒng)的適應(yīng)調(diào)整 287
13.7.2　保持適應(yīng)調(diào)整策略的工作任務(wù)彈性恢復(fù)能力 288
13.8　小結(jié) 289
參考文獻(xiàn) 290
第14章　結(jié)束寄語(yǔ) 293
14.1　挑戰(zhàn) 293
14.1.1　網(wǎng)絡(luò)空間中的人類執(zhí)行者 294
14.1.2　網(wǎng)空攻擊的高度不對(duì)稱性 294
14.1.3　人類認(rèn)知與網(wǎng)空世界之間的復(fù)雜性失配 295
14.1.4　網(wǎng)空行動(dòng)與工作任務(wù)之間的分離 296
14.2　未來(lái)的研究 296