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  • 如何关闭设备安全性
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    2022-01-09 10:31:09

    1、防火墙

    定义防火墙指的是一个有软件和硬件设备组合而成、在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造的保护屏障。它可通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流,尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况,以此来实现网络的安全保护。
    主要功能1、过滤进、出网络的数据2、防止不安全的协议和服务3、管理进、出网络的访问行为4、记录通过防火墙的信息内容5、对网络攻击进行检测与警告6、防止外部对内部网络信息的获取7、提供与外部连接的集中管理
    主要类型1、网络层防火墙一般是基于源地址和目的地址、应用、协议以及每个IP包的端口来作出通过与否的判断。防火墙检查每一条规则直至发现包中的信息与某规则相符。如果没有一条规则能符合,防火墙就会使用默认规则,一般情况下,默认规则就是要求防火墙丢弃该包,其次,通过定义基于TCP或UDP数据包的端口号,防火墙能够判断是否允许建立特定的连接,如Telnet、FTP连接。2、应用层防火墙 针对特别的网络应用服务协议即数据过滤协议,并且能够对数据包分析并形成相关的报告。
    主动被动传统防火墙是主动安全的概念; 因为默认情况下是关闭所有的访问,然后再通过定制策略去开放允许开放的访问。
    下一代防火墙(NGFW)主要是一款全面应对应用层威胁的高性能防火墙。可以做到智能化主动防御、应用层数据防泄漏、应用层洞察与控制、威胁防护等特性。 下一代防火墙在一台设备里面集成了传统防火墙、IPS、应用识别、内容过滤等功能既降低了整体网络安全系统的采购投入,又减去了多台设备接入网络带来的部署成本,还通过应用识别和用户管理等技术降低了管理人员的维护和管理成本。
    使用方式防火墙部署于单位或企业内部网络的出口位置。
    局限性1、不能防止源于内部的攻击,不提供对内部的保护2、不能防病毒3、不能根据网络被恶意使用和攻击的情况动态调整自己的策略本身的防攻击能力不够,容易成为被攻击的首要目标

    2、IDS(入侵检测系统)

    定义入侵检测即通过从网络系统中的若干关键节点收集并分析信息,监控网络中是否有违反安全策略的行为或者是否存在入侵行为。入侵检测系统通常包含3个必要的功能组件:信息来源、分析引擎和响应组件。
    工作原理1、信息收集 信息收集包括收集系统、网络、数据及用户活动的状态和行为。入侵检测利用的信息一般来自:系统和网络日志文件、非正常的目录和文件改变、非正常的程序执行这三个方面。 2、信号分析 对收集到的有关系统、网络、数据及用户活动的状态和行为等信息,是通过模式匹配、统计分析和完整性分析这三种手段进行分析的。前两种用于实时入侵检测,完整性分析用于事后分析。3、告警与响应 根据入侵性质和类型,做出相应的告警与响应。
    主要功能它能够提供安全审计、监视、攻击识别和反攻击等多项功能,对内部攻击、外部攻击和误操作进行实时监控,在网络安全技术中起到了不可替代的作用。1、实时监测:实时地监视、分析网络中所有的数据报文,发现并实时处理所捕获的数据报文;2、安全审计:对系统记录的网络事件进行统计分析,发现异常现象,得出系统的安全状态,找出所需要的证据3、主动响应:主动切断连接或与防火墙联动,调用其他程序处理。
    主要类型1、基于主机的入侵检测系统(HIDS):基于主机的入侵检测系统是早期的入侵检测系统结构,通常是软件型的,直接安装在需要保护的主机上。其检测的目标主要是主机系统和系统本地用户,检测原理是根据主机的审计数据和系统日志发现可疑事件。 这种检测方式的优点主要有:信息更详细、误报率要低、部署灵活。这种方式的缺点主要有:会降低应用系统的性能;依赖于服务器原有的日志与监视能力;代价较大;不能对网络进行监测;需安装多个针对不同系统的检测系统。 2、基于网络的入侵检测系统(NIDS):基于网络的入侵检测方式是目前一种比较主流的监测方式,这类检测系统需要有一台专门的检测设备。检测设备放置在比较重要的网段内,不停地监视网段中的各种数据包,而不再是只监测单一主机。它对所监测的网络上每一个数据包或可疑的数据包进行特征分析,如果数据包与产品内置的某些规则吻合,入侵检测系统就会发出警报,甚至直接切断网络连接。目前,大部分入侵检测产品是基于网络的。 这种检测技术的优点主要有:能够检测那些来自网络的攻击和超过授权的非法访问;不需要改变服务器等主机的配置,也不会影响主机性能;风险低;配置简单。其缺点主要是:成本高、检测范围受局限;大量计算,影响系统性能;大量分析数据流,影响系统性能;对加密的会话过程处理较难;网络流速高时可能会丢失许多封包,容易让入侵者有机可乘;无法检测加密的封包;对于直接对主机的入侵无法检测出。
    主动被动入侵检测系统是一种对网络传输进行即时监视,在发现可疑传输时发出警报或者采取主动反应措施的网络安全设备。绝大多数 IDS 系统都是被动的。也就是说,在攻击实际发生之前,它们往往无法预先发出警报。
    使用方式作为防火墙后的第二道防线,适于以旁路接入方式部署在具有重要业务系统或内部网络安全性、保密性较高的网络出口处。
    局限性1、误报率高:主要表现为把良性流量误认为恶性流量进行误报。还有些IDS产品会对用户不关心事件的进行误报。 2、产品适应能力差:传统的IDS产品在开发时没有考虑特定网络环境下的需求,适应能力差。入侵检测产品要能适应当前网络技术和设备的发展进行动态调整,以适应不同环境的需求。 3、大型网络管理能力差:首先,要确保新的产品体系结构能够支持数以百计的IDS传感器;其次,要能够处理传感器产生的告警事件;最后还要解决攻击特征库的建立,配置以及更新问题。 4、缺少防御功能:大多数IDS产品缺乏主动防御功能。 5、处理性能差:目前的百兆、千兆IDS产品性能指标与实际要求还存在很大的差距。

    3、IPS(入侵防御系统)

    定义入侵防御系统是一部能够监视网络或网络设备的网络资料传输行为的计算机网络安全设备,能够即时的中断、调整或隔离一些不正常或是具有伤害性的网络资料传输行为。
    产生背景1、串行部署的防火墙可以拦截低层攻击行为,但对应用层的深层攻击行为无能为力。 2、旁路部署的IDS可以及时发现那些穿透防火墙的深层攻击行为,作为防火墙的有益补充,但很可惜的是无法实时的阻断。 3、IDS和防火墙联动:通过IDS来发现,通过防火墙来阻断。但由于迄今为止没有统一的接口规范,加上越来越频发的“瞬间攻击”(一个会话就可以达成攻击效果,如SQL注入、溢出攻击等),使得IDS与防火墙联动在实际应用中的效果不显著。**入侵检测系统(IDS)对那些异常的、可能是入侵行为的数据进行检测和报警,告知使用者网络中的实时状况,并提供相应的解决、处理方法,是一种侧重于风险管理的安全产品。**入侵防御系统(IPS)对那些被明确判断为攻击行为,会对网络、数据造成危害的恶意行为进行检测和防御,降低或是减免使用者对异常状况的处理资源开销,是一种侧重于风险控制的安全产品。 IDS和IPS的关系,并非取代和互斥,而是相互协作:没有部署IDS的时候,只能是凭感觉判断,应该在什么地方部署什么样的安全产品,通过IDS的广泛部署,了解了网络的当前实时状况,据此状况可进一步判断应该在何处部署何类安全产品(IPS等)。
    功能1、入侵防护:实时、主动拦截黑客攻击、蠕虫、网络病毒、后门木马、Dos等恶意流量,保护企业信息系统和网络架构免受侵害,防止操作系统和应用程序损坏或宕机。2、Web安全:基于互联网Web站点的挂马检测结果,结合URL信誉评价技术,保护用户在访问被植入木马等恶意代码的网站时不受侵害,及时、有效地第一时间拦截Web威胁。3、流量控制:阻断一切非授权用户流量,管理合法网络资源的利用,有效保证关键应用全天候畅通无阻,通过保护关键应用带宽来不断提升企业IT产出率和收益率。4、上网监管:全面监测和管理IM即时通讯、P2P下载、网络游戏、在线视频,以及在线炒股等网络行为,协助企业辨识和限制非授权网络流量,更好地执行企业的安全策略。
    技术特征嵌入式运行:只有以嵌入模式运行的 IPS 设备才能够实现实时的安全防护,实时阻拦所有可疑的数据包,并对该数据流的剩余部分进行拦截。深入分析和控制:IPS必须具有深入分析能力,以确定哪些恶意流量已经被拦截,根据攻击类型、策略等来确定哪些流量应该被拦截。入侵特征库:高质量的入侵特征库是IPS高效运行的必要条件,IPS还应该定期升级入侵特征库,并快速应用到所有传感器。 高效处理能力:IPS必须具有高效处理数据包的能力,对整个网络性能的影响保持在最低水平。
    主要类型1.基于特征的IPS这是许多IPS解决方案中最常用的方法。把特征添加到设备中,可识别当前最常见的攻击。也被称为模式匹配IPS。特征库可以添加、调整和更新,以应对新的攻击。2. 基于异常的IPS也被称为基于行规的IPS。基于异常的方法可以用统计异常检测和非统计异常检测。3、基于策略的IPS:它更关心的是是否执行组织的安保策略。如果检测的活动违反了组织的安保策略就触发报警。使用这种方法的IPS,要把安全策略写入设备之中。4.基于协议分析的IPS 它与基于特征的方法类似。大多数情况检查常见的特征,但基于协议分析的方法可以做更深入的数据包检查,能更灵活地发现某些类型的攻击。
    主动被动IPS倾向于提供主动防护,其设计宗旨是预先对入侵活动和攻击性网络流量进行拦截,避免其造成损失,而不是简单地在恶意流量传送时或传送后才发出警报。
    使用方式串联部署在具有重要业务系统或内部网络安全性、保密性较高的网络出口处。

    4、漏洞扫描设备

    定义漏洞扫描是指基于漏洞数据库,通过扫描等手段对指定的远程或者本地计算机系统的安全脆弱性进行检测,发现可利用的漏洞的一种安全检测(渗透攻击)行为。
    主要功能可以对网站、系统、数据库、端口、应用软件等一些网络设备应用进行智能识别扫描检测,并对其检测出的漏洞进行报警提示管理人员进行修复。同时可以对漏洞修复情况进行监督并自动定时对漏洞进行审计提高漏洞修复效率。1、定期的网络安全自我检测、评估安全检测可帮助客户最大可能的消除安全隐患,尽可能早地发现安全漏洞并进行修补,有效的利用已有系统,提高网络的运行效率。2、安装新软件、启动新服务后的检查由于漏洞和安全隐患的形式多种多样,安装新软件和启动新服务都有可能使原来隐藏的漏洞暴露出来,因此进行这些操作之后应该重新扫描系统,才能使安全得到保障。3、网络承担重要任务前的安全性测试4、网络安全事故后的分析调查网络安全事故后可以通过网络漏洞扫描/网络评估系统分析确定网络被攻击的漏洞所在,帮助弥补漏洞,尽可能多得提供资料方便调查攻击的来源。5、重大网络安全事件前的准备重大网络安全事件前网络漏洞扫描/网络评估系统能够帮助用户及时的找出网络中存在的隐患和漏洞,帮助用户及时的弥补漏洞。
    主要技术1. 主机扫描:确定在目标网络上的主机是否在线。2. 端口扫描:发现远程主机开放的端口以及服务。3. OS识别技术:根据信息和协议栈判别操作系统。4. 漏洞检测数据采集技术:按照网络、系统、数据库进行扫描。5.智能端口识别、多重服务检测、安全优化扫描、系统渗透扫描6.多种数据库自动化检查技术,数据库实例发现技术;
    主要类型1.针对网络的扫描器:基于网络的扫描器就是通过网络来扫描远程计算机中的漏洞。价格相对来说比较便宜;在操作过程中,不需要涉及到目标系统的管理员,在检测过程中不需要在目标系统上安装任何东西;维护简便。 2.针对主机的扫描器:基于主机的扫描器则是在目标系统上安装了一个代理或者是服务,以便能够访问所有的文件与进程,这也使得基于主机的扫描器能够扫描到更多的漏洞。3.针对数据库的扫描器:数据库漏扫可以检测出数据库的DBMS漏洞、缺省配置、权限提升漏洞、缓冲区溢出、补丁未升级等自身漏洞。
    使用方式1、独立式部署:在网络中只部署一台漏扫设备,接入网络并进行正确的配置即可正常使用,其工作范围通常包含用户企业的整个网络地址。用户可以从任意地址登录漏扫系统并下达扫描评估任务,检查任务的地址必须在产品和分配给此用户的授权范围内。2、多级式部署:对于一些大规模和分布式网络用户,建议使用分布式部署方式。在大型网络中采用多台漏扫系统共同工作,可对各系统间的数据共享并汇总,方便用户对分布式网络进行集中管理。
    优缺点1、优点 有利于及早发现问题,并从根本上解决安全隐患。2、不足 只能针对已知安全问题进行扫描;准确性和指导性有待改善。

    5、安全隔离网闸

    定义安全隔离网闸是使用带有多种控制功能的固态开关读写介质连接两个独立网络系统的信息安全设备。由于物理隔离网闸所连接的两个独立网络系统之间,不存在通信的物理连接、逻辑连接、信息传输命令、信息传输协议,不存在依据协议的信息包转发,只有数据文件的无协议“摆渡”,且对固态存储介质只有“读”和“写”两个命令。所以,物理隔离网闸从物理上隔离、阻断了具有潜在攻击可能的一切连接,使“黑客”无法入侵、无法攻击、无法破坏,实现了真正的安全。
    功能模块安全隔离闸门的功能模块有: 安全隔离、内核防护、协议转换、病毒查杀、访问控制、安全审计、身份认证
    主要功能1、阻断网络的直接物理连接:物理隔离网闸在任何时刻都只能与非可信网络和可信网络上之一相连接,而不能同时与两个网络连接;2、阻断网络的逻辑连接:物理隔离网闸不依赖操作系统、不支持TCP/IP协议。两个网络之间的信息交换必须将TCP/IP协议剥离,将原始数据通过P2P的非TCP/IP连接方式,通过存储介质的“写入”与“读出”完成数据转发;3、安全审查:物理隔离网闸具有安全审查功能,即网络在将原始数据“写入”物理隔离网闸前,根据需要对原始数据的安全性进行检查,把可能的病毒代码、恶意攻击代码消灭干净等;4、原始数据无危害性:物理隔离网闸转发的原始数据,不具有攻击或对网络安全有害的特性。就像txt文本不会有病毒一样,也不会执行命令等。5、管理和控制功能:建立完善的日志系统。6、根据需要建立数据特征库:在应用初始化阶段,结合应用要求,提取应用数据的特征,形成用户特有的数据特征库,作为运行过程中数据校验的基础。当用户请求时,提取用户的应用数据,抽取数据特征和原始数据特征库比较,符合原始特征库的数据请求进入请求队列,不符合的返回用户,实现对数据的过滤。7、根据需要提供定制安全策略和传输策略的功能:用户可以自行设定数据的传输策略,如:传输单位(基于数据还是基于任务)、传输间隔、传输方向、传输时间、启动时间等。 8、支持定时/实时文件交换;支持支持单向/双向文件交换;支持数字签名、内容过滤、病毒检查等功能。
    工作原理安全隔离网闸的组成:安全隔离网闸是实现两个相互业务隔离的网络之间的数据交换,通用的网闸模型设计一般分三个基本部分:1、 内网处理单元:包括内网接口单元与内网数据缓冲区。接口部分负责与内网的连接,并终止内网用户的网络连接,对数据进行病毒检测、防火墙、入侵防护等安全检测后剥离出“纯数据”,作好交换的准备,也完成来自内网对用户身份的确认,确保数据的安全通道;数据缓冲区是存放并调度剥离后的数据,负责与隔离交换单元的数据交换。2、 外网处理单元:与内网处理单元功能相同,但处理的是外网连接。3、 隔离与交换控制单元(隔离硬件):是网闸隔离控制的摆渡控制,控制交换通道的开启与关闭。控制单元中包含一个数据交换区,就是数据交换中的摆渡船。对交换通道的控制的方式目前有两种技术,摆渡开关与通道控制。摆渡开关是电子倒换开关,让数据交换区与内外网在任意时刻的不同时连接,形成空间间隔GAP,实现物理隔离。通道方式是在内外网之间改变通讯模式,中断了内外网的直接连接,采用私密的通讯手段形成内外网的物理隔离。该单元中有一个数据交换区,作为交换数据的中转。其中,三个单元都要求其软件的操作系统是安全的,也就是采用非通用的操作系统,或改造后的专用操作系统。一般为Unix BSD或Linux的经安全精简版本,或者其他是嵌入式操作系统等,但都要对底层不需要的协议、服务删除,使用的协议优化改造,增加安全特性,同时提高效率。 如果针对网络七层协议,安全隔离网闸是在硬件链路层上断开。
    区别比较1、与物理隔离卡的区别安全隔离网闸与物理隔离卡最主要的区别是,安全隔离网闸能够实现两个网络间的自动的安全适度的信息交换,而物理隔离卡只能提供一台计算机在两个网之间切换,并且需要手动操作,大部分的隔离卡还要求系统重新启动以便切换硬盘。2、网络交换信息的区别安全隔离网闸在网络间进行的安全适度的信息交换是在网络之间不存在链路层连接的情况下进行的。安全隔离网闸直接处理网络间的应用层数据,利用存储转发的方法进行应用数据的交换,在交换的同时,对应用数据进行的各种安全检查。路由器、交换机则保持链路层畅通,在链路层之上进行IP包等网络层数据的直接转发,没有考虑网络安全和数据安全的问题。3、与防火墙的区别 防火墙一般在进行IP包转发的同时,通过对IP包的处理,实现对TCP会话的控制,但是对应用数据的内容不进行检查。这种工作方式无法防止泄密,也无法防止病毒和黑客程序的攻击。
    使用方式1、涉密网与非涉密网之间2、局域网与互联网之间(内网与外网之间)3、办公网与业务网之间4、业务网与互联网之间

    6、VPN设备

    定义虚拟专用网络指的是在公用网络上建立专用网络的技术。之所以称为虚拟网主要是因为整个VPN网络的任意两个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路,而是架构在公用网络服务商所提供的网络平台之上的逻辑网络,用户数据在逻辑链路中传输。
    主要功能1、通过隧道或虚电路实现网络互联2、支持用户安全管理3、能够进行网络监控、故障诊断。
    工作原理1、通常情况下,VPN网关采取双网卡结构,外网卡使用公网IP接入Internet。2、网络一(假定为公网internet)的终端A访问网络二(假定为公司内网)的终端B,其发出的访问数据包的目标地址为终端B的内部IP地址。3、网络一的VPN网关在接收到终端A发出的访问数据包时对其目标地址进行检查,如果目标地址属于网络二的地址,则将该数据包进行封装,封装的方式根据所采用的VPN技术不同而不同,同时VPN网关会构造一个新VPN数据包,并将封装后的原数据包作为VPN数据包的负载,VPN数据包的目标地址为网络二的VPN网关的外部地址。4、网络一的VPN网关将VPN数据包发送到Internet,由于VPN数据包的目标地址是网络二的VPN网关的外部地址,所以该数据包将被Internet中的路由正确地发送到网络二的VPN网关。5、网络二的VPN网关对接收到的数据包进行检查,如果发现该数据包是从网络一的VPN网关发出的,即可判定该数据包为VPN数据包,并对该数据包进行解包处理。解包的过程主要是先将VPN数据包的包头剥离,再将数据包反向处理还原成原始的数据包。6、网络二的VPN网关将还原后的原始数据包发送至目标终端B,由于原始数据包的目标地址是终端B的IP,所以该数据包能够被正确地发送到终端B。在终端B看来,它收到的数据包就和从终端A直接发过来的一样。7、从终端B返回终端A的数据包处理过程和上述过程一样,这样两个网络内的终端就可以相互通讯了。通过上述说明可以发现,在VPN网关对数据包进行处理时,有两个参数对于VPN通讯十分重要:原始数据包的目标地址(VPN目标地址)和远程VPN网关地址。根据VPN目标地址,VPN网关能够判断对哪些数据包进行VPN处理,对于不需要处理的数据包通常情况下可直接转发到上级路由;远程VPN网关地址则指定了处理后的VPN数据包发送的目标地址,即VPN隧道的另一端VPN网关地址。由于网络通讯是双向的,在进行VPN通讯时,隧道两端的VPN网关都必须知道VPN目标地址和与此对应的远端VPN网关地址。
    常用VPN技术1、MPLS VPN:是一种基于MPLS技术的IP VPN,是在网络路由和交换设备上应用MPLS(多协议标记交换)技术,简化核心路由器的路由选择方式,利用结合传统路由技术的标记交换实现的IP虚拟专用网络(IP VPN)。MPLS优势在于将二层交换和三层路由技术结合起来,在解决VPN、服务分类和流量工程这些IP网络的重大问题时具有很优异的表现。因此,MPLS VPN在解决企业互连、提供各种新业务方面也越来越被运营商看好,成为在IP网络运营商提供增值业务的重要手段。MPLS VPN又可分为二层MPLS VPN(即MPLS L2 VPN)和三层MPLS VPN(即MPLS L3 VPN)。2、SSL VPN:是以HTTPS(SecureHTTP,安全的HTTP,即支持SSL的HTTP协议)为基础的VPN技术,工作在传输层和应用层之间。SSL VPN充分利用了SSL协议提供的基于证书的身份认证、数据加密和消息完整性验证机制,可以为应用层之间的通信建立安全连接。SSL VPN广泛应用于基于Web的远程安全接入,为用户远程访问公司内部网络提供了安全保证。 3.IPSecVPN是基于IPSec协议的VPN技术,由IPSec协议提供隧道安全保障。IPSec是一种由IETF设计的端到端的确保基于IP通讯的数据安全性的机制。它为Internet上传输的数据提供了高质量的、可互操作的、基于密码学的安全保证。
    主要类型按所用的设备类型进行分类:主要为交换机、路由器和防火墙:(1)路由器式VPN:路由器式VPN部署较容易,只要在路由器上添加VPN服务即可;(2)交换机式VPN:主要应用于连接用户较少的VPN网络;(3)防火墙式VPN:防火墙式VPN是最常见的一种VPN的实现方式,许多厂商都提供这种配置类型; VPN的隧道协议主要有三种,PPTP、L2TP和IPSec,其中PPTP和L2TP协议工作在OSI模型的第二层,又称为二层隧道协议;IPSec是第三层隧道协议。
    实现方式VPN的实现有很多种方法,常用的有以下四种: 1.VPN服务器:在大型局域网中,可以通过在网络中心搭建VPN服务器的方法实现VPN。 2.软件VPN:可以通过专用的软件实现VPN。 3.硬件VPN:可以通过专用的硬件实现VPN。 4.集成VPN:某些硬件设备,如路由器、防火墙等,都含有VPN功能,但是一般拥有VPN功能的硬件设备通常都比没有这一功能的要贵。

    7、流量监控设备

    定义网络流量控制是一种利用软件或硬件方式来实现对电脑网络流量的控制。它的最主要方法,是引入QoS的概念,从通过为不同类型的网络数据包标记,从而决定数据包通行的优先次序。
    技术类型流控技术分为两种:一种是传统的流控方式,通过路由器、交换机的QoS模块实现基于源地址、目的地址、源端口、目的端口以及协议类型的流量控制,属于四层流控;路由交换设备可以通过修改路由转发表,实现一定程度的流量控制,但这种传统的IP包流量识别和QoS控制技术,仅对IP包头中的“五元组”信息进行分析,来确定当前流量的基本信息。传统IP路由器也正是通过这一系列信息来实现一定程度的流量识别和QoS保障,但其仅仅分析IP包的四层以下的内容,包括源地址、目的地址、源端口、目的端口以及协议类型。随着网上应用类型的不断丰富,仅通过第四层端口信息已经不能真正判断流量中的应用类型,更不能应对基于开放端口、随机端口甚至采用加密方式进行传输的应用类型。例如,P2P类应用会使用跳动端口技术及加密方式进行传输,基于交换路由设备进行流量控制的方法对此完全失效。 另一种是智能流控方式,通过专业的流控设备实现基于应用层的流控,属于七层流控。
    主要功能1、全面透视网络流量,快速发现与定位网络故障2、保障关键应用的稳定运行,确保重要业务顺畅地使用网络3、限制与工作无关的流量,防止对带宽的滥用4、管理员工上网行为,提高员工网上办公的效率5、依照法规要求记录上网日志,避免违法行为 6、保障内部信息安全,减少泄密风险7、保障服务器带宽,保护服务器安全8、内置企业级路由器与防火墙,降低安全风险9、专业负载均衡,提升多线路的使用价值
    使用方式1、网关模式:置于出口网关,所有数据流直接经由设备端口通过;2、网桥模式:如同集线器的作用,设备置于网关出口之后,设置简单、透明;3、旁路模式:与交换机镜像端口相连,通过对网络出口的交换机进行镜像映射,设备获得链路中的数据“拷贝”,主要用于监听、审计局域网中的数据流及用户的网络行为。

    8、防病毒网关(防毒墙)

    定义防病毒网关是一种网络设备,用以保护网络内(一般是局域网)进出数据的安全。主要体现在病毒杀除、关键字过滤(如色情、反动)、垃圾邮件阻止的功能,同时部分设备也具有一定防火墙(划分Vlan)的功能。
    主要功能1、病毒杀除2、关键字过滤3、垃圾邮件阻止的功能4、部分设备也具有一定防火墙 能够检测进出网络内部的数据,对http、ftp、SMTP、IMAP和POP3五种协议的数据进行病毒扫描,一旦发现病毒就会采取相应的手段进行隔离或查杀,在防护病毒方面起到了非常大的作用。
    与防火墙的区别1、防病毒网关:专注病毒过滤,阻断病毒传输,工作协议层为ISO 2-7层,分析数据包中的传输数据内容,运用病毒分析技术处理病毒体,具有防火墙访问控制功能模块 2、防火墙:专注访问控制,控制非法授权访问,工作协议层为ISO 2-4层,分析数据包中源IP目的IP,对比规则控制访问方向,不具有病毒过滤功能
    与防病毒软件的区别1、防病毒网关:基于网络层过滤病毒;阻断病毒体网络传输;网关阻断病毒传输,主动防御病毒于网络之外;网关设备配置病毒过滤策略,方便、扼守咽喉;过滤出入网关的数据;与杀毒软件联动建立多层次反病毒体系。 2、防病毒软件:基于操作系统病毒清除;清除进入操作系统病毒;病毒对系统核心技术滥用导致病毒清除困难,研究主动防御技术;主动防御技术专业性强,普及困难;管理安装杀毒软件终端;病毒发展互联网化需要网关级反病毒技术配合。
    查杀方式对进出防病毒网关数据监测:以特征码匹配技术为主;对监测出病毒数据进行查杀:采取将数据包还原成文件的方式进行病毒处理。1、基于代理服务器的方式2、基于防火墙协议还原的方式 3、基于邮件服务器的方式
    使用方式1、透明模式:串联接入网络出口处,部署简单2、旁路代理模式:强制客户端的流量经过防病毒网关,防病毒网关仅仅需要处理要检测的相关协议,不需要处理其他协议的转发,可以较好的提高设备性能。3、旁路模式:与旁路代理模式部署的拓扑一样,不同的是,旁路模式只能起到检测作用,对于已检测到的病毒无法做到清除。

    9、WAF(Web应用防火墙)

    定义Web应用防火墙是通过执行一系列针对HTTP/HTTPS的安全策略来专门为Web应用提供保护的一种设备。
    产生背景当WEB应用越来越为丰富的同时,WEB 服务器以其强大的计算能力、处理性能及蕴含的较高价值逐渐成为主要攻击目标。SQL注入、网页篡改、网页挂马等安全事件,频繁发生。 企业等用户一般采用防火墙作为安全保障体系的第一道防线。但是,在现实中,他们存在这样那样的问题,由此产生了WAF(Web应用防护系统)。Web应用防护系统用以解决诸如防火墙一类传统设备束手无策的Web应用安全问题。与传统防火墙不同,WAF工作在应用层,因此对Web应用防护具有先天的技术优势。基于对Web应用业务和逻辑的深刻理解,WAF对来自Web应用程序客户端的各类请求进行内容检测和验证,确保其安全性与合法性,对非法的请求予以实时阻断,从而对各类网站站点进行有效防护。
    主要功能1、审计设备:用来截获所以HTTP数据或者仅仅满足某些规则的会话;2、访问控制设备:用来控制对Web应用的访问,既包括主动安全模式也包括被动安全模式。3、架构/网络设计工具:当运行在反向代理模式,他们被用来分配职能,集中控制,虚拟基础结构等。 4、WEB应用加固工具:这些功能增强被保护Web应用的安全性,它不仅能够屏蔽WEB应用固有弱点,而且 能够保护WEB应用编程错误导致的安全隐患。主要包括防攻击、防漏洞、防暗链、防爬虫、防挂马、抗DDos等。
    使用方式与IPS设备部署方式类似,可以串联部署在web服务器等关键设备的网络出口处。

    10、安全审计系统

    定义网络安全审计系统针对互联网行为提供有效的行为审计、内容审计、行为报警、行为控制及相关审计功能。从管理层面提供互联网的有效监督,预防、制止数据泄密。满足用户对互联网行为审计备案及安全保护措施的要求,提供完整的上网记录,便于信息追踪、系统安全管理和风险防范。
    主要类型根据被审计的对象(主机、设备、网络、数据库、业务、终端、用户)划分,安全审计可以分为:1. 主机审计:审计针对主机的各种操作和行为。2. 设备审计:对网络设备、安全设备等各种设备的操作和行为进行审计网络审计:对网络中各种访问、操作的审计,例如telnet操作、FTP操作,等等。3. 数据库审计:对数据库行为和操作、甚至操作的内容进行审计业务审计:对业务操作、行为、内容的审计。4. 终端审计:对终端设备(PC、打印机)等的操作和行为进行审计,包括预配置审计。5.用户行为审计:对企业和组织的人进行审计,包括上网行为审计、运维操作审计有的审计产品针对上述一种对象进行审计,还有的产品综合上述多种审计对象。
    主要功能1、采集多种类型的日志数据 能采集各种操作系统的日志,防火墙系统日志,入侵检测系统日志,网络交换及路由设备的日志,各种服务和应用系统日志。2、日志管理多种日志格式的统一管理。自动将其收集到的各种日志格式转换为统一的日志格式,便于对各种复杂日志信息的统一管理与处理。3、日志查询支持以多种方式查询网络中的日志记录信息,以报表的形式显示。4、入侵检测使用多种内置的相关性规则,对分布在网络中的设备产生的日志及报警信息进行相关性分析,从而检测出单个系统难以发现的安全事件。5、自动生成安全分析报告根据日志数据库记录的日志数据,分析网络或系统的安全性,并输出安全性分析报告。报告的输出可以根据预先定义的条件自动地产生、提交给管理员。6、网络状态实时监视可以监视运行有代理的特定设备的状态、网络设备、日志内容、网络行为等情况。7、事件响应机制当审计系统检测到安全事件时候,可以采用相关的响应方式报警。8、集中管理 审计系统通过提供一个统一的集中管理平台,实现对日志代理、安全审计中心、日志数据库的集中管理等情况。7、事件响应机制当审计系统检测到安全事件时候,可以采用相关的响应方式报警。8、集中管理 审计系统通过提供一个统一的集中管理平台,实现对日志代理、安全审计中心、日志数据库的集中管理。
    使用方式安全审计产品在网络中的部署方式主要为旁路部署。
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  • 物联网促进了物理世界和计算机通信网络之间的集成,基础设施管理和环境监控等应用程序使...对于计算、内存、无线电带宽和电池资源有限的物联网设备来说,通常不允许执行计算密集型和延迟敏感的安全任务,尤其是在大量数

    机器学习与物联网安全的关联

    物联网促进了物理世界和计算机通信网络之间的集成,基础设施管理和环境监控等应用程序使隐私和安全技术对未来至关重要。物联网系统由射频识别(RFID)、无线传感器网络(WSNs)和云计算组成。物联网必须保护数据隐私并解决安全问题,如欺骗攻击、入侵、DoS攻击、分布式DoS (DDoS)攻击、干扰、窃听和恶意软件等。例如,收集用户健康数据并将其发送到连接的智能手机的可穿戴设备必须避免隐私信息泄露。
    对于计算、内存、无线电带宽和电池资源有限的物联网设备来说,通常不允许执行计算密集型和延迟敏感的安全任务,尤其是在大量数据流下。然而,大多数现有的安全解决方案对物联网设备产生了沉重的计算和通信负载,户外物联网设备(如具有轻量级安全保护的廉价传感器)通常比计算机系统更容易受到攻击。如图1所示,我们进行了关于物联网认证、访问控制、安全卸载和恶意软件检测的调查。
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    • 认证可以帮助物联网设备区分欺骗、Sybil等基于身份的源节点和地址攻击
    • 访问控制防止未经授权的用户访问物联网资源
    • 安全卸载技术使物联网设备能够使用服务器和边缘设备的计算和存储资源来完成计算密集型和延迟敏感的任务
    • 恶意软件检测保护物联网设备免受病毒、蠕虫和木马等恶意软件的隐私泄露、功耗损耗和网络性能下降

    随着ML攻击和智能攻击的发展,物联网设备必须在异构动态网络中选择防御策略并确定安全协议中的关键参数以进行权衡。由于资源有限的物联网设备通常难以及时准确地估计当前网络和攻击状态,因此这项任务具有挑战性。例如,[L. Xiao, Y. Li, G. Han, G. Liu, and W. Zhuang, “PHY-layer spoofing detection with reinforcement learning in wireless networks,” IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 65, no.12, pp. 10037–10047, Dec. 2016.]方案的认证性能对假设测试中的测试阈值很敏感,而假设测试的阈值既依赖于无线电传播模型,也依赖于欺骗模型。这些信息对于大多数室外传感器来说是不可用的,导致在欺骗检测中出现高频率假警报或误检率。
    ML技术包括有监督学习(supervised learning)、无监督学习(unsupervised learning)、RL (RL)等,已经广泛应用于提高网络安全性,如表1所示,如认证、访问控制、抗干扰卸载、恶意软件检测等。
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    监督学习技术,如支持向量机(svm),朴素贝叶斯,k -近邻
    (K-NN)、神经网络(nn)、深度神经网络(DNNs)和随机森林可以用来标记物联网设备的网络流量或应用痕迹,构建分类或回归模型。例如,物联网设备可以利用支持向量机检测网络入侵和欺骗攻击,利用K-NN检测网络入侵和恶意软件,利用NN检测网络入侵和DoS攻击。物联网设备可以使用朴素贝叶斯进行入侵检测,使用随机森林分类器检测恶意软件。具有足够计算和内存资源的物联网设备可以利用DNN检测欺骗攻击。
    无监督学习在有监督学习中不需要有标签的数据,并调查无标签数据之间的相似性,将它们聚到不同的组。例如,物联网设备可以使用多元相关分析来检测DoS攻击,并在物理层(PHY)认证中应用无限高斯混合模型(IGMM)进行隐私保护。
    RL技术,如Q学习、Dyna-Q、决策后状态(PDS)和深度Q -网络(DQN),使物联网设备能够通过试错[8]选择安全协议和关键参数来对抗各种攻击。例如,Q-learning作为一种无模型RL技术已经被用于提高认证、抗干扰卸载和恶意软件检测的性能。物联网设备可以使用Dyna-Q进行认证和恶意软件检测,使用PDS检测恶意软件,使用DQN进行抗干扰传输。

    物联网攻击模式

    物联网系统由物、服务和网络组成,容易受到网络、物理和软件攻击以及隐私泄露。如图1所示,我们将重点关注以下物联网安全威胁:

    • DOS attackers:攻击者向目标服务器发送大量的请求,阻止物联网设备获取服务。DoS攻击最危险的类型之一是DDoS攻击者使用数千个Internet协议地址请求物联网服务,使服务器难以区分合法的物联网设备和攻击者。分散型轻量级物安全协议尤其容易受到DDoS攻击
    • Jamming:攻击者发送假信号来中断物联网设备正在进行的无线电传输,并进一步耗尽带宽、能量和中央处理单元(cpu)、物联网设备或传感器的内存资源
    • Spoofing:欺骗节点通过其身份(如媒介访问控制(MAC)地址和RFID标签)模拟合法的物联网设备,以获得对物联网系统的非法访问,并可以进一步发起诸如DoS和中间人攻击等攻击
    • MIMA:中间人攻击者发送干扰和欺骗信号,目的是秘密监视、窃听和改变物联网设备之间的私人通信
    • Software attacks:移动恶意软件如木马、蠕虫和病毒可能导致物联网系统隐私泄露、经济损失、电力消耗和网络性能下降
    • Privacy leakage:物联网系统必须在数据缓存和交换期间保护用户隐私。一些缓存所有者对存储在他们设备上的数据内容感到好奇,并分析和出售这类物联网隐私信息。可穿戴设备收集用户的位置、健康等个人信息,个人隐私泄露的风险越来越大。

    基于机器学习的安全技术

    基于认证的学习

    传统的认证方案并不总是适用于计算、电池和内存资源有限的物联网设备,无法检测欺骗、Sybil等基于身份的攻击。物理层认证技术,利用无线电信道和发射机的物理层特征的空间去相关,如接收信号强度指示器(RSSIs)、接收信号强度(RSS)、无线电信道的信道脉冲响应(CIRs)、信道状态信息(CSI)、MAC地址可以在不泄露用户隐私信息的情况下为物联网设备提供轻量级的安全保护。
    物理层身份验证方法(如[PHY-layer spoofing detection with reinforcement learning in wireless networks])构建假设测试,以将被测消息的物理层特征与声明发送器的记录进行比较。它们的验证精度取决于假设检验中的检验阈值。然而,对于物联网设备来说,由于无线电环境和未知的欺骗模型,物联网设备选择合适的认证的测试阈值是一项挑战。物联网设备在最后一个时隙估计欺骗干扰检测的虚警率和误检率,学习状态由虚警率和误检率组成。如果已知当前状态和测试阈值,那么物联网设备观察到的未来状态独立于以前的状态和动作。因此,在对抗欺骗攻击的重复博弈中,物联网认证的测试阈值选择可以看作是一个具有有限状态的马尔可夫决策过程。

    马尔可夫性:所谓马尔可夫性是指系统的下一个状态st+1仅与当前状态st有关,而与以前的状态无关。
    定义:状态st是马尔可夫的,当且仅当 p(st+1|st)=p(st+1|st,st−1,⋯,s1)。
    从定义中可以看到,当前状态st其实蕴含了所有相关的历史信息s1,⋯,st。 马尔可夫性描述的是每个状态的性质,但真正有用的是如何描述一个状态序列。数学中用来描述随机变量序列的学科叫随机过程。所谓随机过程就是指随机变量序列。
    如果随机变量序列中的每个状态都满足马尔可夫性,那么该随机过程称为马尔可夫随机过程。强化学习的目标是给定一个马尔可夫决策过程,寻找最优策略。

    分布式FrankWolfe (dFW)和增量聚合梯度(IAG)等监督学习技术也可以应用于物联网系统,以提高抗欺骗能力。
    接下来介绍一个模型,参考文献如下。
    参考文献:L. Xiao, X. Wan, and Z. Han, “PHY-layer authentication with multiple landmarks with reduced overhead,” IEEE Trans. Wireless Commun., vol. 17, no. 3, pp. 1676–1687, Mar. 2018.
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    上文中的身份验证方案利用多个地标接收到的RSSIs,并使用逻辑回归来避免被限制到一个已知的无线电信道模型。该认证方案通过采用dFW和IAG算法估计logistic回归模型的参数,节省了通信开销,提高了欺骗检测的准确性。如图2所示,在6个地标,每个地标配备6根天线的仿真中,基于dFW的认证方案和基于IAG的认证方案的平均错误率分别为6%和小于10-4。在这种情况下,基于dFW的认证减少了37.4%的通信开销,而IAG与基于FrankWolfe的方案相比,减少了71.3%的计算开销。

    IGMM等无监督学习技术可以应用于基于近距离的认证中,在不泄露设备定位信息的情况下,对靠近的物联网设备进行认证。例如,在[Proximity-based security techniques for mobile users in wireless networks]中提出的认证方案使用IGMM,一种非参数贝叶斯方法,以避免过拟合问题,从而调整模型的复杂性,评估RSSIs和包到达时间间隔的环境无线电信号,以检测接近范围以外的欺骗。该方案在室内欺骗检测实验中,与基于欧氏距离的认证相比,检测错误率降低了20% ~ 5%
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    如图3所示,该方案请求被测物联网设备发送特定时间段内所接收到的环境信号的RSSIs、MAC地址和包到达时间间隔等环境信号特征。物联网设备提取环境信号特征并发送给合法的接收方。接收端接收到验证消息后,应用IGMM将上报的信号特征与基于邻近度测试中观察到的环境信号特征进行比较。接收端为通过认证的物联网设备提供对物联网资源的访问权。
    最后,将DNN等深度学习技术应用于具有足够计算和内存资源的物联网设备,进一步提高认证精度。[Smart user authentication through actuation of daily activities leveraging WiFi-enabled IoT]中介绍的基于DNN的用户认证提取Wi-Fi信号的CSI特征,并应用DNN检测欺骗攻击者。该方案的欺骗检测准确率约为95%,用户识别准确率为92.34%。

    基于恶意软件探测的学习

    物联网设备可以应用监督学习技术来评估应用程序在恶意软件检测中的运行行为。在[Evaluation of machine learning classifiers for mobile malware detection]中开发的恶意软件检测方案中,物联网设备使用k - nn和随机森林分类器来构建恶意软件检测模型。如图5所示,物联网设备过滤TCP数据包,并在各种网络特征(包括帧号和长度)中选择特征,对它们进行标记,并将这些特征存储在数据库中。基于k - nn的恶意软件检测将网络流量分配给其k - nn中对象数量最多的类。随机森林分类器利用标记的网络流量构建决策树来区分恶意软件。根据[Evaluation of machine learning classifiers for mobile malware detection]中的实验,基于k - nn的恶意软件检测方案和基于MalGenome数据集的随机森林方案的真阳性率分别为99.7%和99.9%。
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    物联网设备可以将应用程序跟踪转移到云或边缘设备上的安全服务器,以检测具有更大的恶意软件数据库、更快的计算速度、更大的内存和更强大的安全服务的恶意软件。要卸载的应用跟踪的最佳比例取决于每个边缘设备的无线信道状态和生成的应用跟踪的数量。RL技术可以应用于物联网设备,在不知道恶意软件和应用程序生成模型的情况下,实现动态恶意软件检测游戏中的最佳卸载策略。
    在[Cloud-based malware detection game for mobile devices with offloading]开发的恶意软件检测方案中,物联网设备可以应用q学习来实现最佳的卸载率,而不需要知道邻近物联网设备的跟踪生成和无线电带宽模型。如图6所示,物联网设备将实时应用跟踪划分为若干部分,并观察用户密度和无线电信道带宽来制定当前状态。物联网设备评估检测精度增益、检测延迟和能耗,以评估在该时间间隔内接收到的效用。在由100台移动设备组成的网络中,与[Cloud-based malware detection game for mobile devices with offloading]中的基准卸载策略相比,该方案提高了40%的检测精度,减少了15%的检测延迟,提高了47%的移动设备利用率。
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    [Cloud-based malware detection game for mobile devices with offloading]中介绍的基于Dyna- q的恶意软件检测方案利用Dyna架构从假设的经验中学习,并找到最佳的卸载策略。该方案利用Dyna架构生成的真实防御和虚拟体验,提高了学习性能。例如,该方案与Q-learning检测方法相比,检测延迟减少了30%,准确率提高了18%。
    为了解决Dyna-Q的虚假虚拟体验,特别是在学习过程的开始,[Cloud-based malware detection game for mobile devices with offloading]中开发的基于pds的恶意软件检测方案利用已知的无线电信道模型来加快学习速度。该方案利用网络模型、攻击模型和信道模型的已知信息来提高探测效率,并利用q学习来研究剩余的未知状态空间。在由200个移动设备组成的网络中,该方案与基于动态q的方案相比,检测精度提高了25%。

    基于访问控制的学习

    室外传感器等物联网设备通常具有严格的资源和计算约束,这给异常入侵检测技术带来了挑战,降低了物联网系统的入侵检测性能。ML技术有助于构建轻量级的访问控制协议,以节省能源并延长物联网系统的生命周期。例如,在[In-network outlier detection in wireless sensor networks]中开发的离群点检测方案应用k - nn来解决无线传感器网络中的无监督离群点检测问题,并提供了在降低能耗的情况下定义离群点的灵活性。与平均能耗相近的集中式方案相比,该方案可最大节约能源61.4%。
    [Neural network based secure media access control protocol for wireless sensor networks]中提出的基于多层感知器(MLP)的访问控制利用隐含层中有两个神经元的NN来训练MLP的连接权值,并计算表明物联网设备是否是DoS攻击的受害者的怀疑因子。该方案利用反向传播(backpropagation, BP),将正向计算和误差BP结合起来,并将粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)作为一种进化计算技术,利用速度可调的粒子更新MLP的连接权值。当MLP的输出超过阈值时,被测试物联网设备会关闭MAC层和物理层功能,以节省能量并延长网络寿命。
    有监督学习技术(如支持向量机)用于检测针对互联网流量和智能电网的多种攻击类型。例如,[Traffic flooding attack detection with SNMP MIB using SVM]中提出的轻量级攻击检测机制使用基于SVM的层次结构来检测流量泛滥攻击。在攻击实验中,数据集采集系统通过SNMP查询消息从受害系统收集到SNMP管理信息库数据。实验结果表明,该方案能够达到99.40%以上的攻击检测率和99.53%以上的分类准确率。

    物联网安全卸载和学习

    物联网卸载必须解决由PHY或MAC层攻击发起的攻击,如干扰、非法边缘设备、非法物联网设备、窃听、中间人攻击和智能攻击。作为未来国家物联网设备独立观察到以前的状态和动作对于一个给定的状态和卸载策略在当前时间段,移动卸载策略选择的物联网设备的重复博弈与干扰器和干扰源与有限的国家可以被视为一个MDP。RL技术可用于优化动态无线电环境下的卸载策略。
    q学习是一种无模型的RL技术,其实现方便,计算复杂度低。例如,物联网设备可以利用[A mobile offloading game against smart attacks]中提出的基于q学习的卸载来选择它们的卸载数据速率来对抗干扰和欺骗攻击。如图4所示,物联网设备根据任务重要性、接收干扰功率、信道带宽和信道增益来制定其当前状态,这是根据q函数选择卸载策略的依据。q函数是每个动作状态对的预期贴现长期奖励和表示从之前的抗干扰卸载中获得的知识。根据当前卸载策略、网络状态和物联网设备接收到的抗干扰效用,在每个时隙中通过迭代Bellman方程更新q值。
    物联网设备评估接收信号的信噪比(SINR)、保密能力、卸载延迟和卸载过程的能量消耗,并估计该时间段的效用。物联网设备在卸载策略选择中应用了e-greedy算法,该算法以高概率选择q值最大的卸载策略,以小概率选择其他策略。因此,物联网设备在探索(即避免陷入局部最优策略)和利用(即提高长期回报)之间做出权衡。与[A mobile offloading game against smart attacks]中提出的基准策略相比,该方案降低了50%的欺骗干扰率和8%的干扰率。
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    根据[Competing mobile network game: Embracing anti-jamming and jamming strategies with reinforcement learning]中提出的基于q学习的抗干扰传输,物联网设备可以应用q学习选择无线信道来访问云或边缘设备,而不需要意识到物联网系统中的干扰和干扰模型。如图4所示,物联网设备通过观察各通道的中心频率和无线电带宽来制定状态,并根据当前状态和q函数选择最优的卸载通道。在收到计算报告后,物联网设备评估实用程序并更新Q值。仿真结果表明,与基准随机信道选择策略相比,该方案的平均累积奖励提高了53.8%。
    q学习还可以帮助物联网设备从无线电频谱波段获得最佳子带,从而抵御来自其他无线电设备的干扰和干扰。如图4所示,物联网设备通过观察频谱占用情况来制定状态并据此选择频谱频段。在一个扫频干扰器的实验中,在两个带十个子带的宽带自主认知无线电存在的情况下,该方案的干扰成本比[Multi-agent reinforcement learning based cognitive anti-jamming]中的基准子带选择策略提高了44.3%。
    在[Two-dimensional anti-jamming communication based on deep reinforcement learning]中开发的基于DQN的抗干扰传输加快了物联网设备的学习速度,具有足够的计算和内存资源来选择射频信道。该方案采用卷积神经网络(convolutional NN, CNN)对包含大量物联网设备的大规模网络和动态物联网系统中的干扰策略进行状态空间压缩,从而提高接收信号的信噪比。更具体地说,CNN由两个卷积层和两个全连接层组成。CNN的权值是根据之前在内存池中的经验,基于随机梯度下降算法更新的。CNN的输出用于估计各个抗干扰传输策略的q函数值。与q学习方案相比,该方案使接收信号的信噪比提高了8.3%,在抗干扰攻击方面节省了66.7%的学习时间。

    物联网安全中机器学习的注意事项

    • 部分状态观察:现有基于RLL的安全方案假设每个学习代理都知道准确的状态,并及时评估每个行为的即时奖励。此外,Agent必须容忍糟糕的策略,尤其是在学习过程的开始阶段。然而,物联网设备通常在学习之初就准确估计网络和攻击状态有困难,避免因错误的策略而造成的安全灾难。一个可能的解决方案是迁移学习,通过数据挖掘来探索现有的防御经验,以减少随机探索,加快学习速度,并减少在学习过程的一开始就选择糟糕的防御策略的风险。此外,在学习过程中,从探索阶段就需要提供备份安全机制来保护物联网系统。
    • 计算和通信开销:许多现有的基于ML的安全方案具有密集的计算和通信开销,需要大量的训练数据和复杂的特征提取过程。因此,必须研究具有低计算和通信开销(如dFW)的ML新技术,以增强物联网系统的安全性,特别是在没有云服务器和边缘计算的场景下。
    • 备份安全解决方案:为了实现最优策略,基于RL的安全方法必须在学习之初就探索可能导致物联网系统网络灾难的糟糕安全策略。基于无监督学习技术的入侵检测方案有时具有不可忽略的误检率。有监督学习和无监督学习有时由于采样过多、训练数据不足和特征提取不良而无法检测到攻击。因此,需要设计备份安全解决方案,并与基于ML的安全方案相结合,提供可靠、安全的物联网服务。
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  • 如何分析软件安全性需求

    千次阅读 2021-02-20 14:33:31
    软件安全性需求是指系统可靠地控制、监控和审计谁能够在哪种资源上执行哪种动作的能力,以及检测安全漏洞并从中恢复的能力。

    作者简介

    Gavin,程序员、软件架构师、企业架构师,关注智能制造。

    本文是专栏《智能制造系统架构》中的文章,其它文章请参阅入坑智能制造系统架构

    软件安全性需求是指系统可靠地控制、监控和审计谁能够在哪种资源上执行哪种动作的能力,以及检测安全漏洞并从中恢复的能力。

    安全策略与安全机制

    软件系统通过安全策略定义安全性需要。安全策略定义了系统对资源的控制和保证,以及应该给当事人赋予的表示,以确定对系统中的每种资源(或者每种类型的资源)有什么样的访问。典型的安全策略会根据系统内不同类型的当事人,各种类型的信息,以及每组当事人所需要的访问类型来定义信息访问策略。安全性策略还需要定义如何控制特定敏感系统操作的执行。策略也应该定义必须执行的信息完整性约束以及保护信息不会收到授权变更。

    安全策略通过安全机制来保证。安全机制是执行安全策略确定规则所需的技术、配置选项以及过程,它还会提供系统所需的机密性、完整性、可说明性和可用性的保证。

    常见安全机制包括:

    • 验证、授权和审计
    • 信息私有性和完整性机制
    • 不可否认机制
    • 系统可用性机制
    • 安全监控机制

    分析软件安全性需求的步骤

    分析软件安全性需求的步骤包括:

    1. 确定敏感资源:首先要确定要确保哪些资源的安全。系统所有的安全性都需要由关键的关注点来驱动。
    2. 定义安全策略:通过安全策略定义谁应该被信任、对哪些系统资源做出什么样的访问(以及所有在这种访问上的约束,如限制在特定的时间段或者每周特定的几天)、系统需要确保的完整性,以及访问敏感资源时所需要的可说明性。策略一般应该根据资源和用户的分组来定义(通常基于组织的单元和角色),而不是列举大量特定的情况。并且注意策略不是设计,因此它需要定义哪种访问会提供给谁,而不是定义如何到达这种访问方式。
    3. 识别对系统的威胁:识别出对安全策略可能存在的威胁。识别威胁清晰地定义了需要保护什么,以及需要针对什么威胁来保护。
    4. 设计安全实现:设计系统范围的安全性基础架构,从而可以在面临威胁模型中的风险时执行系统安全策略。这个步骤中,要考虑使用特定的安全技术,像单点登录系统、网络防火墙、SSL通信链接安全性、加密技术、策略管理系统等。
    5. 评估安全风险:为系统设计好安全性基础架构之后,需要重新评估风险,考虑安全性基础架构是否达到了可接受的成本和风险之间的平衡。

    安全性原则

    安全性原则包括:

    • 尽可能赋予最少量的权限:总是给安全性用户赋予他们执行任务所需的最少量权限。
    • 保证最弱环节的安全性:识别并改善系统安全性的最弱环节,直到安全性风险达到一种可接受的等级。
    • 深度防御:与其依赖于一种安全措施来应对系统的所有威胁,不如考虑对防御进行分层来提供更好的防护。
    • 分离和划分:应该尽量清晰地分离不同的责任,从而在需要的情况下,把各种责任的权限分配给不同的用户,并划分系统不同部分的职责,以实现独立控制。
    • 保持安全设计简单:安全性需求较强的系统需要足够简单,以使我们能够保证它的安全并加以验证。
    • 不要依赖于隐晦:系统的设计假设潜在的攻击者知道它如何实现。
    • 使用安全默认值:确保安全的默认行为对使用的系统安全性有效。
    • 安全地出现故障:确保即使系统出现了故障,也能安全地处理。
    • 假设外部实体不受信任:要确保所有外部实体在验证之前都是不受信任的,从而避免意料之外的情况违背安全性原则。
    • 审计敏感事件:大多数系统都包含了大量与安全相关的关键事件,如重新设置密码,分配强大的角色,以及操作审计轨迹等。这些敏感事件需要安全地进行审计,从而监控对它们的使用。

    安全性需求

    在软件架构设计时,应该考虑如下安全性相关的需求:

    遵守安全性原则

    对用户进行身份验证

    身份验证是要可靠地识别使用系统的参与者。特别是对于制造企业,随着网络化建设,互联网与企业的进一步融合,用户和设备及应用程序和数据正在向传统企业边界和控制区域之外迁移。这意味着,如果有人拥有正确的用户凭据,则他们将被允许进入他们请求的任何站点、应用程序或设备。这导致暴露的风险增加,从而瓦解了曾经值得信任的企业控制区域,并使许多公司面临数据泄露、恶意软件和勒索软件攻击的风险。因此企业网络的内部越来越不值得信任。因此,基于严格身份验证过程,定义了称为零信任的网络安全模式,只有经过身份验证和授权的用户和设备才能访问应用程序和数据。

    具体要求包括:

    • 唯一标识:系统中的每位参与者都应该由唯一标识
    • 账户管理方式:账户的产生、修改、变更、删除以及身份认证应采用统一的身份认证平台来实现。当参与者可能需要通过多种身份验证技术在不同系统作多重登录时,推荐在不同的底层系统上使用某种形式的单点登录技术作统一层。
    • 认证失败后的处理方式设计,防止黑客暴力猜测:连续失败登录后锁定账户。账户锁定后可以由系统管理员解锁,也可以在一段时间后自动解锁。
    • 区分公共区域和受限区域:将站点分割为公共访问区域和受限访问区域,受限区域只能接受特定用户的访问,而且用户必须通过站点的身份验证。当未经认证的用户试图访问受限资源时,应用应自动提示用户认证。
    • 使用强密码策略:内部系统的口令规则需要符合口令管理规则, 要求输入至少 8 位字符,其中要包含大写字母、小写字母、数字和特殊字符。
    • 能够禁用账户:在系统受到威胁时使凭证失效或禁用账户,则可以避免遭受进一步的攻击。
    • 不在用户存储中存储密码:如果必须验证密码,可以不实际存储密码。相反,可以存储一个单向哈希值,然后使用用户所提供的密码重新计算哈希值。为减少对用户存储的词典攻击威胁,可以使用强密码,并将随机 salt 值与该密码结合使用。
    • 支持密码有效期:密码不应固定不变,而应作为常规密码维护的一部分,通过设置密码有效期对密码进行更改。
    • 不在网络上以纯文本形式发送密码:以纯文本形式在网络上发送的密码容易被窃听。为了解决这一问题,应确保通信通道的安全,例如,使用 SSL 对数据流加密。
    • 保护身份验证 Cookie:身份验证 cookie 被窃取意味着登录被窃取。可以通过加密和安全的通信通道来保护验证凭证。另外,还应限制验证凭证的有效期,以防止因重复攻击导致的欺骗威胁。
    • 同一用户同时只允许登录一个:对进入保护区域的用户需要进行重新认证(比如从普通用户操作改变到管理员级别权限的操作、修改个人密码的操作)。
    • 不使用多重关键字查找:使用多重关键字查找用户记录可能会导致SQL或LDAP注入问题。比如同时使用用户名和密码作为键来查找用户记录,且不检测SQL或LDAP注入,则任一字段都可能产生风险。

    授权访问

    一旦识别了参与者,授权就会涉及限制和强迫允许那些参与者在系统中能做什么。具体要求包括:

    • 应用软件应包含用户权限分配和管理功能设计。如:
      • 系统读、写、执行权限设计。
      • 系统查看、配置、修改、删除、登录、运行等权限设计。
      • 数据访问范围的权限设计
      • 应用功能模块使用权限的设计
      • 限制用户对系统级资源的访问(系统级资源包括文件、文件夹、注册表项、Active Directory 对象、数据库对象、事件日志等。)
      • 应用使用的数据库账户必须是普通权限账户,只能访问允许的数据库;
      • 应用启动进程的权限应遵循“最小授权”原则
    • 应用使用的系统账号(运行环境中的)应遵循“最小授权”原则。不使用“Administrator”, “root”, “sa”, “sysman”, “Supervisor”或其它所有的特权用户被用来运行应用程序或连接到网站服务器,数据库,或中间件。
    • 调用方被映射到应用程序逻辑中间层中的角色,并基于角色成员身份限制对类和方法的访问权限。使用由当前调用方的角色成员身份所确定的有限标识集来执行下游资源访问。
    • 在条件允许的情况下,尽量采用统一的访问控制机制。

    确保信息保密性

    保密性确保只有信息的所有者以及他们选择的共享者才能够读取信息。

    保护敏感信息,具体要求包括:

    • 尽量避免存储机密:在软件中以完全安全的方式存储机密是不可能的。可以接触到服务器的系统管理员可以访问这些数据。例如,当仅仅是验证用户是否知道某个机密时,则没有必要存储该机密。在这种情况下,可以存储代表机密的哈希值,然后使用用户提供的值计算哈希值,以验证该用户是否知道该机密。
    • 不要在代码中存储机密:不要在代码中对机密进行硬编码。即使不将源代码暴露在 Web 服务器上,但从编译过的可执行文件中仍然可以提取字符串常量。配置漏洞可能会允许攻击者检索可执行文件。
    • 不要在永久性 cookie 中存储敏感数据:避免在永久性 cookie 中存储敏感数据。如果存储的是纯文本数据,最终用户能够看到并修改该数据。如果对其加密,必须考虑密钥管理。
    • 不要使用 HTTP-GET 协议传递敏感数据:避免使用 HTTP-GET 协议存储敏感数据,因为该协议使用查询字符串传递数据。使用查询字符串不能确保敏感数据的安全性,因为查询字符串经常被服务器记录下来。
    • 对数据进行加密或确保通信通道的安全:如果在网络上向客户端发送敏感数据,应对数据进行加密或确保通信通道的安全。通常的做法是在客户端与 Web 服务器之间使用 SSL。当应用系统无法达到此要求时可以通过网络访问控制等手段限制可以访问应用系统的用户。
    • 不要向客户端泄漏信息:发生故障时,不要暴露将会导致信息泄漏的消息。例如,不要暴露包括函数名以及调试内部版本时出问题的行数的堆栈跟踪详细信息。应向客户端返回一般性错误消息。
    • 记录详细的错误信息:向错误日志发送详细的错误消息。应该向服务或应用程序的客户发送最少量的信息,如一般性错误消息和自定义错误日志 ID,随后可以将这些信息映射到事件日志中的详细消息。确保没有记录密码或其他敏感数据。
    • 捕捉异常:使用结构化异常处理机制,并捕捉异常现象。这样做可以避免将应用程序置于不协调的状态,这种状态可能会导致信息泄漏。它还有助于保护应用程序免受拒绝服务攻击。

    选择合适的加密方法,具体要求包括:

    • 不使用自创加密方法:成功开发出加密算法和例程是非常难的。因此,应尽量使用平台提供的经过验证和测试的加密服务。
    • 使用正确的算法和密钥大小:选择了正确的算法非常重要,另外,应确保所使用的密钥大小能提供足够的安全级别。密钥越大,安全性越高。
    • 确保加密密钥的安全:加密密钥是输入加密及解密进程的秘密数字。为保证加密数据的安全,必须保护好密钥

    确保信息完整性

    完整性确保信息在未授权的情况下不会被变更(特别是在消息传递的过程中)。正确的输入验证是防御目前应用程序攻击的最有效方法之一。具体要求包括:

    • 对所有的输入进行安全验证:开始输入验证时,首先假定所有输入都是恶意的,除非有证据表明它们并无恶意。无论输入是来自服务、共享文件、用户还是数据库,只要其来源不在可信任的范围之内,就应对输入进行验证。
    • 采用集中验证方法:将输入验证策略作为应用程序设计的核心元素。考虑集中式验证方法,例如,通过使用共享库中的公共验证和筛选代码。这可确保验证规则应用的一致性。此外,还能减少开发的工作量,且有助于以后的维护工作。
    • 在服务器端进行验证:应使用服务器端代码执行其自身的验证。使用客户端验证可以造成攻击者绕过客户端或关闭客户端脚本例程(例如,通过禁用JavaScript 脚本)。
    • 确保用户没有绕过检查:确保用户没有通过操作参数而绕过检查。防止最终用户可以通过浏览器地址文本框操作 URL 参数。
    • 不信任 HTTP 头信息:HTTP 头在 HTTP 请求和响应开始时发送。应确保 Web 应用程序的任何安全决策都不是基于 HTTP 头中包含的信息,因为攻击者很容易操作 HTTP 头。
    • 注意标准化问题:标准化是指将数据转化为标准形式的过程。接受输入文件名、URL或用户名时必须先进行标准化。
    • 限制、拒绝和净化:输入输入验证的首选方法是从开始就限制允许输入的内容。按照已知的有效类型、模式和范围验证数据。使用以下策略:
      • 限制输入:定义一个筛选器,根据类型、长度、格式和范围来筛选输入的数据。定义应用程序字段可以接受的数据输入,并强制应用该定义。拒绝一切有害数据。
      • 验证数据的类型、长度、格式和范围:在适当的地方对输入数据使用强类型检查,检查字符串字段的长度,检查字符串的格式是否正确。
      • 拒绝已知的有害输入:要拒绝有害数据,需假定应用程序知道恶意输入的所有变体。
      • 净化输入:向客户端写回数据时,对用户输入的数据进行 HTML 编码和 URL 编码检查,过滤特殊字符(包括HTML关键字以及&,\r\n,两个\n等字符)。
    • SQL注入防范:进行数据库操作的时候,对用户提交的数据必须过滤 ’ ; -- 等特殊字符。
    • XML注入防范:当使用XML文件格式存储数据时,若使用Xpath和XSLT功能,必须过滤用户提交数据中的< >  / ' = " 等字符。

    确保可负责性

    很多系统都要求某些或者所有用户对他们的动作负责。在信息系统中可能需要两种不同形式的可负责性:消息的审计和不可抵赖性。审计通过记录系统用户所执行的操作日志,用于确定特定的情况是如何发生的。不可抵赖性要求能够以某种方式确定地识别出消息的创建者,而让他无法抵赖。

    审计的要求包括:

    • 审核并记录跨应用层的访问:审核并记录跨应用层的访问,以便用于认可。考虑应用程序如何在多重应用层间传送调用方标识。
    • 确保日志数据的安全:限制对日志数据的访问,加大了攻击者篡改日志数据以掩饰其攻击行为的难度。应将有权操作日志数据的个人数量减到最小。只为高度信任的账户(如管理员)授予访问权限。
    • 定期备份和分析日志数据:如果从不对日志数据进行分析,则记录活动没有任何意义。应定期(至少一月一次)备份生产服务器上的日志数据。

    保护可用性

    系统可用性既包括可靠性、软件复制、灾难恢复等,也包括可用性相关的安全性内容,保护系统使其免受降低可用性的恶意攻击。这样的攻击叫做拒绝服务(Denial Of Service, Dos)。

    应能设置系统会话时间,防止会话劫持和重复攻击的风险。

    • 限制会话寿命:对于高度保护的应用系统,可将超时时间设置为5分钟,低风险的应用系统设置不能超过20分钟。
    • 对身份验证 cookie 的内容进行加密:如果Cookie信息包含了身份验证信息,则必须对 cookie 内容进行加密。

    整合安全性技术

    安全性一般需要跨系统的多个部分来实现,所以需要对如何在系统中实现端到端的安全性尽早做出设计决定。在系统的安全设计方面,部分重要工作使确保安全性一致地实现,并且将不同部分的技术组合到一起,组成完整、整合的安全系统。

    提供安全性管理

    要确保计划和安全性实现能够得到有效的管理。

    对配置管理必须的安全要求包括:

    • 确保配置存储的安全:基于文本的配置文件、注册表和数据库是存储应用程序配置数据的常用方法。应避免在应用程序的 Web 空间使用配置文件,以防止可能出现的服务器配置漏洞导致配置文件被下载。应避免以纯文本形式存储机密,如数据库连接字符串或账户凭据。通过加密确保这些项目的安全,然后限制对包含加密数据的注册表项、文件或表的访问权限。
    • 使用最少特权进程和服务账户:应用程序配置的一个重要方面是用于运行 Web 服务器进程的进程账户,以及用于访问下游资源和系统的服务账户。应确保为这些账户设置最少特权。

    使用第三方的安全性基础架构

    尽可能地策略执行推到系统的底层基础设备中。

    检查列表

    获取需求的检查列表

    • 你是否确定了系统中包含的敏感资源?
    • 你是否确定了一系列需要访问资源的用户?
    • 你是否确定了系统对信息完整性保证的需求?
    • 你是否确定了系统的可用性需求?
    • 你是否确定了一种安全性策略,来定义系统所需要的安全性,包括允许哪些用户在哪些资源上执行哪些操作以及需要实施的信息完整性?
    • 安全策略是否简单?
    • 你是否已创建出正式的威胁模型,来识别系统所面临的安全性风险?
    • 你是否考虑了系统外部人员和内部人员的威胁?
    • 你是否考虑了系统外部人员和内部人员的威胁?
    • 你是否考虑了系统的部署环境如何根据系统的威胁而改变?
    • 你是否和利益相关者一起推出了示例场景,从而他们理解计划使用的安全策略以及系统所面临的安全性风险?
    • 你是否与外部专家一起对安全性需求进行了评审?

    架构定义的检查列表

    • 你是否在威胁模型中按照要求程度说明了每种威胁?
    • 你是否尽可能多地使用了第三方安全技术?
    • 你是否为安全性解决方案创建了集成的总体设计?
    • 在设计安全性基础架构的时候,你是否考虑了所有标准的安全性原则?
    • 你的安全性基础架构是是否尽量简单?
    • 你是否定义了如何识别违背安全性的情况以及如何从中恢复?
    • 你是否对所有影响到的视图都应用了安全性视角?
    • 外部专家是否评审了你的安全设计?

    参考资料

     

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