基于攻击图模型的网络安全评估研究

基于风险评估模型的网络攻击检测与预测网络攻击日益威胁着企业和个人的安全，如何及时有效地检测和预测网络攻击成为了亟待解决的问题。

基于风险评估模型的网络攻击检测与预测方法成为了当前领域的研究热点。

本文将介绍基于风险评估模型的网络攻击检测与预测相关的概念、方法及应用。

首先，我们来了解一下什么是风险评估模型。

风险评估是指根据特定的标准和方法，对网络安全风险进行定量或定性的评估，以便预测和评估网络安全事件对企业或个人的威胁程度。

风险评估模型是一种将网络攻击行为和网络风险联系起来的模型，可以通过评估网络攻击行为的风险程度来指导网络攻击的检测和预测。

在基于风险评估模型的网络攻击检测中，我们首先需要建立一个网络攻击行为的数据库，并对不同网络攻击行为进行分类和归纳。

这些网络攻击行为包括但不限于DDoS攻击、SQL注入攻击、恶意软件入侵等。

通过对网络攻击行为的分类和归纳，可以建立一个详细的网络攻击行为特征库。

基于网络攻击行为特征库，我们可以开始进行网络攻击检测。

网络攻击检测分为实时检测和离线检测两种方式。

实时检测是指在网络连通的过程中，对网络流量进行监控和分析，及时发现并阻断潜在的网络攻击。

离线检测则是在网络流量记录下来后，对其进行离线分析，通过比对网络攻击行为特征库，检测出网络攻击行为。

在实时检测中，常用的方法有基于规则的检测和基于机器学习的检测。

基于规则的检测方法是根据已知的网络攻击行为规则，通过设置相应的规则来检测网络流量中是否存在可能的攻击行为。

而基于机器学习的检测方法则是通过训练模型，将网络流量输入模型中进行分类，进而判断是否存在网络攻击。

与实时检测相对应的是离线检测。

离线检测中，我们可以利用数据挖掘的方法，通过对历史的网络攻击记录进行分析和挖掘，找出网络攻击的潜在规律和模式。

例如，可以利用关联规则挖掘方法，找出网络攻击行为之间的关联关系，从而预测未来可能发生的网络攻击。

除了网络攻击检测，基于风险评估模型的网络攻击预测也是一项重要的工作。

2021 年 3 月March 2021第47卷第3期Vol.47 No.3计算机工程Computer Engineering•网络空间安全・文章编号：1000-3428 (2021) 03-0139-08文献标志码：A中图分类号：TP309—种基于攻击树的4G 网络安全风险评估方法王赛娥，刘彩霞,刘树新,柏溢(中国人民解放军战略支援部队信息工程大学,郑州450001)摘要：针对4G 网络的安全风险评估问题，提出一种基于攻击树模型的评估方法，以分析网络的风险状况，评估系 统的风险程度和安全等级。

对4G 网络的安全威胁进行分类，通过梳理攻击行为和分解攻击流程来构造攻击树模 型，利用多属性理论赋予叶节点3个安全属性并通过等级评分进行量化，结合模糊层次分析法和模糊矩阵计算叶节点的风险概率，根据节点间的依赖关系得到根节点的风险概率，最终得到4G 网络的安全风险等级。

实验结果表明，该方法能够准确评估4G 网络的风险因素，预测可能的攻击路径，为安全防护策略选择提供依据。

关键词：4G 网络；安全威胁;攻击树模型；风险评估;模糊层次分析法开放科学(资源服务)标志码(OSID)：|g|i中文引用格式:王赛娥，刘彩霞,刘树新，等.一种基于攻击树的4G 网络安全风险评估方法[J].计算机工程,2021,47(3)： 139-146，154.英文引用 格式：WANG Saie , LIU Caixia , LIU Shuxin , et al.A method of 4G network security risk assessment based on attack tree] J] .Computer Engineering,2021,47(3)： 139-146,154.A Method of 4G Network Security Risk Assessment Based on Attack TreeWANG Saie ,LIU Caixia ,LIU Shuxin ,BAI Yi(People 's Liberation Army Strategic Support Force Information Engineering University ,Zhengzhou 450001, China )[Abstract ] This paper proposes a security risk evaluation method for 4G network based on attack tree model , which canbe used to analyze the risks faced by the network and evaluate the risk level and security level of the system.The security risks of 4G network are categorized ， and the attack tree model is constructed by sorting out the attack behavior anddecomposing the attack flow.Then ， the multi-attribute theory is used to give three security attributes to the leafnodes and quantify them by scoring the level. The risk probability of the leaf node is calculated by combining Fuzzy AnalyticalHierarchy Process (FAHP ) and the fuzzy matrix. The risk probability of the root node is obtained according to the dependency between nodes.Experimental results show that the proposed method can accurately evaluate the risk factors of 4G network, predict the possible attack paths , and assist in the selection of security protection strategies.[Key words ] 4G network ； security threats ；attack tree model ；risk assessment ；Fuzzy Analytical Hierarchy Process(FAHP )DOI ： 10. 19678/j. issn. 1000-3428. 00574830概述网络安全风险评估是利用一定的评估方法对系 统的脆弱性以及面临的安全威胁进行综合分析，预测 可能产生的后果并整体评价网络的安全风险，以便根 据评估结果实施相应的安全策略，从而降低甚至消除 风险。

网络信息安全评估模型研究随着互联网的发展和普及，网络安全问题也逐渐成为全球性的焦点话题。

网络信息安全评估模型的研究和应用，对于保护网络安全、预防网络攻击非常重要。

本文将探讨网络信息安全评估模型的研究现状、应用范围和未来发展方向。

一、网络信息安全评估模型的定义网络信息安全评估模型是指对网络中的各种安全漏洞和弱点进行全面的、系统性的评估和分析，以确定网络的安全状态，从而制定防御和修复计划的一种工具。

二、网络信息安全评估模型的研究现状目前，国内外对于网络信息安全评估模型的研究主要集中在以下几个方面。

1. 安全性评估模型安全性评估模型是一种基于安全度量方法进行的评估模型，目的是评估网络中安全问题的严重性。

该方法主要使用漏洞扫描等工具，分析网络系统和应用程序的实际安全状况，找出漏洞和弱点。

同时，还可以对系统中的安全防御措施进行评估和优化。

2. 风险评估模型风险评估模型是一种评估网络系统和应用程序的潜在威胁的模型。

主要考虑恶意攻击和安全事件的可能性，以及攻击后的损失和影响。

通过对潜在威胁的分析，可以制定有效的安全防御措施和应急预案。

3. 资产价值评估模型资产价值评估模型是一种评估网络安全资产价值的模型。

其中资产包括数据、设备、软件和人员。

该模型使用经济学方法来估算资产的价值，从而产生对于安全防御和修复的决策。

三、网络信息安全评估模型的应用范围网络信息安全评估模型的应用范围非常广泛，主要包括以下几个方面。

1. 网络安全管理网络信息安全评估模型可以用于帮助网络管理员识别网络中的安全问题，并制定相应的安全策略和措施。

对于目标比较清晰的企业和机构，应用该模型可以非常有效地管理和维护网络安全。

2. 网络安全审计网络信息安全评估模型可以用于网络安全审计。

对于涉及机密信息的企业和机构，需要对网络安全进行定期的审计。

通过使用评估模型对网络进行全面、系统性的评估，可以确保网络的安全性。

3. 网络安全咨询网络信息安全评估模型也可以用于网络安全咨询。

基于网络安全的网络能力分析与评价模型研究随着网络技术的不断进步和普及，网络已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。

人们在网络上购物、社交、学习等各种各样的活动已经成为了常态。

然而，在享受网络带来便利的同时，网络安全问题也逐渐受到了人们的重视。

在这样的背景下，网络能力分析与评价模型的研究显得尤为重要。

本文将从网络安全的角度，探讨网络能力分析与评价模型的研究。

一、网络安全的重要性网络安全是指维护网络系统的稳定性、可靠性和完整性，防止网络被黑客入侵、病毒感染、恶意软件攻击等各种危害行为。

在现在这个信息化的社会，网络安全已经成为了一项非常重要的任务。

无论是政府机构、企业组织，还是个人用户，都需要保障自身的网络安全，防范各种威胁。

网络安全问题不仅对个人用户有影响，对企业组织也同样重要。

企业组织的网络安全遭受攻击，可能导致企业机密泄露、经济损失、声誉受损等一系列后果。

因此，保障企业组织的网络安全也是一项至关重要的任务。

二、网络能力分析与评价模型网络能力分析与评价模型是指通过一系列科学的方法和理论对网络能力进行分析和评价。

其核心是对网络基础设施、网络安全防御能力、信息处理能力等方面进行评估，从而提高网络的可靠性和安全性。

在网络能力分析与评价模型中，网络安全防御能力是其中的重要一环。

网络安全防御能力主要包括以下几个方面：入侵检测、漏洞扫描、安全事件响应、安全授权认证等。

入侵检测主要是通过监测网络流量，检测网络中的异常事件，从而提前发现攻击行为。

漏洞扫描主要是对系统漏洞进行检测和修补，避免被黑客攻击。

安全事件响应主要是处理网络安全事件，限制损失，保证网络的安全运行。

安全授权认证主要是对用户进行身份认证和授权，防止未授权的用户访问网络资源。

三、网络能力分析与评价模型的研究网络能力分析与评价模型是一个系统性的研究课题，需要综合考虑各种因素。

其中，网络安全问题是一个非常重要的方面。

在网络能力分析与评价模型的研究中，需要对网络安全的各种威胁进行全面分析，从而制定出相应的防御策略。

网络安全模型与防御策略的建模与评估研究网络安全在当今信息化的社会中扮演着极为重要的角色。

与此同时，网络攻击也呈现出日益复杂化和严重化的趋势。

为了更好地应对和防范网络攻击，建立有效的网络安全模型和防御策略成为迫切的需求。

本文将从网络安全模型与防御策略的建模与评估两个方面进行研究。

首先，网络安全模型在构建网络防御策略中起着至关重要的作用。

网络安全模型是对网络安全威胁和防御措施进行系统化和抽象化的描述。

它可以帮助我们更好地理解网络攻击的原理、特点和策略，并且指导我们建立相应的安全防御机制。

常见的网络安全模型包括威胁模型、攻击模型和安全需求模型。

威胁模型主要关注网络中存在的潜在威胁，通过对网络流量的分析和挖掘，确定网络中存在的各种攻击方式和攻击者的行为模式。

例如，入侵检测系统（IDS）可以通过监控网络流量来实时分析并检测潜在的攻击行为，从而提供准确的威胁模型。

攻击模型是对一种或多种攻击方式进行描述的模型。

通过分析已知的攻击方式和攻击过程，可以识别攻击者可能采取的策略和方法。

例如，已知的攻击方式包括拒绝服务攻击（DDoS）、恶意代码攻击、密码破解等。

通过建立攻击模型，我们可以对这些攻击方式进行分类和识别。

安全需求模型是指网络安全目标和要求的描述。

在网络安全模型中，为了保护网络的机密性、完整性和可用性，需要定义适当的安全策略和措施。

例如，安全需求模型可以包括对访问控制策略、加密机制和身份验证等方面的描述。

其次，网络安全防御策略的建模与评估也是保护网络安全的重要手段。

网络安全防御策略是指通过制定合理的安全措施来减少网络威胁和攻击的发生，并最大限度地降低网络安全风险。

建立网络安全防御策略的过程包括确定威胁、漏洞分析、制定控制策略和实施方案等。

在建立网络安全防御策略时，首先需要确定网络中可能存在的威胁和漏洞。

通过对网络系统进行全面的风险评估和漏洞扫描，可以识别系统的弱点和存在的风险。

然后，根据漏洞和威胁的优先级，制定相应的控制策略和安全措施。

基于CSP模型的网络安全问题研究随着互联网的普及，网络安全问题日渐严重，威胁到了个人和组织的隐私和财产安全。

为了保护网络环境和数据安全，CSP（Communicating Sequential Processes）模型应运而生。

本文将介绍CSP模型以及其在网络安全问题研究中的应用。

一、CSP模型简介CSP模型是一种并发计算理论，它将并发计算看作是进程间的通信和合作，在这个过程中，有多个独立的进程可以并行执行。

CSP模型将程序划分为多个进程，它们之间通过消息传递的方式进行通信。

通信的方式通常分为同步和异步两种方式。

同步通信是指两个进程必须同时达到一定状态才能进行交互，而异步通信则是指进程不必等待对方，可以随时发送消息。

CSP模型被广泛应用于并发计算、分布式系统和网络安全等领域。

CSP的理论与实践可以为网络系统的安全分析、测试和设计提供一个强大的理论支撑。

二、CSP模型在网络安全问题中的应用CSP模型是一种理论模型，其基本思想是通过进程之间的通信，实现计算机系统的并发操作。

在网络安全领域，CSP模型被广泛应用于攻击与响应的分析过程中，同时也可以应用于网络威胁模型的设计。

1、攻击分析CSP模型可用于对网络攻击进行分析。

基于CSP模型的攻击分析方法可以将网络攻击看作是进程之间的通信行为。

通过分析攻击者和受害者之间的通信行为，可以预测攻击者可能会采取的行为，并防范未来可能的攻击。

同时，通过对攻击行为的分析，可以帮助调查人员更快地确定攻击的来源和目的。

2、安全测试CSP模型可以应用于安全测试，特别是用于测试软件系统中的安全漏洞。

通过将软件系统中的每个模块看作是进程，可以获取每个模块之间的通信行为以及模块的状态信息。

这可以帮助发现系统中的潜在漏洞和安全问题。

实际上，对于许多安全漏洞，从进程间通信的角度进行分析是非常有效的策略。

3、安全设计CSP模型可以用于帮助设计新的网络安全体系结构。

在具体的设计过程中，可以根据系统的需求将网络模块抽象为CSP进程，并基于它们之间的通信行为进行设计。

网络安全评估模型探讨摘要：据公安部、信息产业部等权威统计结果表明：绝大多数网站被攻击的原因都是黑客利用了网站技术和管理方面的缺陷。

因此，评估网络的安全性，发掘并加强网络技术架构的薄弱环节，发现网络主机的脆弱性并及时提供安全加固建议，对保证网络的安全、正常、平稳运行都具有重要的现实意义和实际应用价值。

关键字：安全评估模型计算机网络一、网络安全评估简介我国的信息安全风险评估规范gb/t20984一2007，其中规定了资产、脆弱性和威胁等安全因素以及这些因素之间的关系，其中其对信息系统安全评估做出定义如下：“依据有关信息安全技术与管理标准，对信息系统及由其处理、传输和存储的信息的保密性、完整性和可用性等安全属性进行评价的过程。

它要评估资产面临的威胁以及这些威胁利用系统的脆弱性导致安全事件的可能性，并结合安全事件所涉及的资产价值来判断安全事件一旦发生对网络资产造成的影响。

”进行网络安全评估一般分为两大步：第一步是漏洞扫描，也就是通过扫描系统来得到一些信息，通过这些信息和漏洞库中的信息相比较来发现一些系统的漏洞或脆弱性。

第二步是评估，也就是根据上一步扫描的结果，通过一定的评估算法和规则，对相应的计算机进行评估，最后根据相应的算法给出评估结果。

二、评估模型分类安全评估模型一般分为四大类：定性评估模型、定量评估模型、综合的评估方法和基于模型的评估方法。

1、定性评估模型在建立网络安全评估模型前，首先要对漏洞进行定性分析。

也就是确定什么是漏洞，以及漏洞的级别—漏洞的危害程度。

本文通过几个方面来对漏洞进行分类和分析。

1）漏洞的成区及漏洞的性质：应用软件漏洞、操作系统本身漏洞和软件和操作系统配置错误导致的漏洞以及端口开放漏洞等。

2）漏洞危害程度：越级访问、远程控制、非法获取访问权限、非法窃取文件、拒绝提供服务、远程欺骗和超级用户权限获取。

3）漏洞级别：根据漏洞的危害程度和影响，一般把漏洞分为一般漏洞、严重漏洞和非常严重漏洞。

网络安全风险评估方法研究网络安全风险评估是指对威胁、漏洞、资产以及由此带来的风险大小进行评估。

当前国内外研究者大多数利用IDS和漏洞扫描系统等检测工具对被监控网络系统进行实时在线、动态的风险评估。

1基于漏洞的风险评估方法漏洞识别可采用已有的漏洞扫描工具辅助找出可能被威胁利用的漏洞，并对这些漏洞的严重性程度进行评估。

它可根据实现方式划分为基于网络和基于主机的漏洞扫描工具。

其中，知名的基于网络的漏洞扫描工具有Nxnap， Nessns和ISS等，基于主机的漏洞扫描工具有OVAL Scanner和COPS等。

漏洞扫描工具的研究重点集中到如何找到更准确的匹配规则和更加完备的规则集。

计算机漏洞是指在软硬件、网络协议或安全策略上存在的缺陷，攻击者成功利用这些缺陷达到在非授权状态下访问或破坏系统的目标。

国内外许多学者对基于漏洞的风险评估方法开展了深入的研究工作。

Mcphee在1974年提出，计算机上存在的很多漏洞由于需要在性能和设计之间找到平衡点所带来的错误。

Bishop等认为计算机系统的当前配置状态由安全策略定义的未授权状态和已授权状态组成，漏洞状态就是指攻击者利用已授权状态成功进入受损攻击状态的特征. Skaggs等和Wales对多种网络漏洞自动发现技术进行了综述，认为它们能够对目标网络系统进行有效定性的安全评估。

Ahmed等提出了一个网络安全测度框架，它不仅对网络中存在的漏洞进行定量安全评估，同时根据其历史信息预测未来的漏洞并对它们进行定量安全评估。

Marco Benini等利用漏洞检测工具Nessus进行风险评估，通过获取网络主机的漏洞构建攻击树模型，根据漏洞、漏洞之间的因果关系构建攻击图模型，进而在攻击树和攻击图模型的基础上计算网络风险值。

基于漏洞的网络安全风险评估分析的方法虽能够有效发现网络系统的脆弱点，但它仅孤立地评估脆弱点，忽略了脆弱点之间的相互关系以及由此产生的潜在安全风险。

2基于威胁的风险评估方法基于威胁的风险评估方法利用不同的检测传感器实时监听网络安全事件以及采集流量信息，根据各种安全事件的危害度来评估它们对网络的影响程度。

网络安全风险评估方法网络安全风险评估是指对网络系统中存在的潜在威胁和风险进行分析、评估和预测，旨在提供有效的安全防护措施。

本文将介绍几种常用的网络安全风险评估方法，包括威胁建模、漏洞扫描、风险评估矩阵和渗透测试等。

一、威胁建模威胁建模是一种通过模拟真实威胁事件，识别系统中可能存在的弱点和风险的方法。

这种方法主要通过制定威胁模型、分析威胁路径和评估威胁影响来进行网络安全风险评估。

常用的威胁建模方法包括数据流图法、攻击树和攻击图等。

1. 数据流图法：通过绘制网络系统的数据流图，并分析数据流的路径和处理过程，识别系统中可能存在的威胁和风险。

2. 攻击树：攻击树是一种用于描述攻击者可能利用的弱点和攻击路径的图形化方法。

通过构建攻击树，可以清晰地展示威胁事件的来源和影响，有助于识别系统中容易受到攻击的部分。

3. 攻击图：攻击图是一种用于描述系统安全风险的图形化工具，它以节点和边的形式描述攻击者可能的行动和攻击路径。

通过分析攻击图，可以评估系统中不同部分的安全风险，制定相应的保护策略。

二、漏洞扫描漏洞扫描是一种通过对网络系统进行主动扫描，发现系统中存在的漏洞和弱点，并及时修复的方法。

漏洞扫描可以从网络设备、操作系统和应用程序等多个层面对系统进行全面检测和评估。

常用的漏洞扫描工具包括Nessus、OpenVAS等。

漏洞扫描工具通过模拟攻击者的行为，对系统进行主动测试，并生成详细的漏洞报告。

通过分析漏洞报告，可以识别系统中存在的潜在威胁和风险，并及时采取补救措施，提高系统的安全性。

三、风险评估矩阵风险评估矩阵是一种通过评估潜在威胁的可能性和影响程度来确定风险等级的方法。

在风险评估矩阵中，通常将威胁的可能性分为高、中、低三个等级，将影响程度分为重大、较大、一般、轻微四个等级，通过综合考虑可能性和影响程度，确定每个威胁的风险等级。

风险评估矩阵可以帮助网络管理员更好地理解和评估系统中的风险，并根据不同风险等级制定相应的应对策略。