計算機安全弱點及關(guān)鍵技術(shù)研究
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摘要：截止到當(dāng)前，計算機的功能日益完善，數(shù)據(jù)處理尤為簡單，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平不斷提升，與此同時，計算機功能也呈現(xiàn)出多樣化發(fā)展態(tài)勢，信息處理難度不斷增加。網(wǎng)絡(luò)的誕生，使得各種分散化數(shù)據(jù)信息集中到一起，組建形成大規(guī)模信息資源系統(tǒng)，促進了信息處理，推動了信息使用，加快了信息時代的前進步伐。但數(shù)據(jù)安全問題也隨之相伴而生，為計算機埋下了一定的安全隱患。筆者將圍繞計算機，著重探討安全弱點以及關(guān)鍵技術(shù)等相關(guān)問題，希望可為計算機的發(fā)展與信息時代的前進創(chuàng)造有利條件。
關(guān)鍵詞：計算機；安全弱點；評估檢測；關(guān)鍵技術(shù)；分析
隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的迅速增長，網(wǎng)絡(luò)安全事件日益增多，安全問題逐步嚴峻。大量理論探究與長期實踐探索表明，黑客、病毒與惡意代碼等將會對計算機運行構(gòu)成嚴重威脅，產(chǎn)生這一問題的根本原因是安全弱點，對于計算機與其軟件而言，在相關(guān)設(shè)計活動、開發(fā)研究與日常維護中總會出現(xiàn)安全弱點。由此可知，全面剖析和探討安全弱點，這在提升網(wǎng)絡(luò)安全，維護計算機系統(tǒng)中發(fā)揮著巨大價值。
1.1內(nèi)涵
計算機弱點研究具有廣泛性和復(fù)雜性，主要涵蓋形式語言學(xué)與統(tǒng)計學(xué)等不同領(lǐng)域。計算機弱點一般指代在自身硬件、軟件系統(tǒng)或者策略層面存在缺陷，為攻擊者的惡意攻擊與非法訪問提供可能性。弱點包含廣泛的范圍，涉及計算機與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的所有環(huán)節(jié)，例如，路由器以及防火墻等。以防出現(xiàn)稱呼混淆現(xiàn)象，筆者在本文中把安全漏洞、薄弱點、薄弱性以及安全弱點均看作弱點。探討計算機弱點問題時一般需要解決下述四個問題，其一，何謂計算機弱點；其二，如何清晰反映弱點的本質(zhì)特性；其三，如何計算機系統(tǒng)歸屬脆弱范疇；其四，一旦出現(xiàn)計算機弱點，將會引發(fā)各種資產(chǎn)損失。圍繞上述探討的四個問題，通常能夠把弱點研究簡單地概括為以下三方面：描述、檢測以及評估技術(shù)，該三項技術(shù)緊密相連，相互影響，弱點描述技術(shù)占據(jù)著基礎(chǔ)性地位，弱點檢測技術(shù)扮演著評估工具，弱點評估技術(shù)面向用戶提供最終服務(wù)，彰顯弱點研究的初始目標。
1.2弱點描述技術(shù)
為全面解讀計算機弱點，要求我們應(yīng)完整、清晰表述與計算機弱點相對應(yīng)的本質(zhì)特性，在此種背景條件下，弱點描述技術(shù)隨之出現(xiàn)。弱點描述探討主要包含弱點分類方法與描述語言這兩點內(nèi)容，其中前者的探討主要解決何種屬性可清晰、全面標注弱點這一問題，后者的探討則用來應(yīng)對借助何種手段讓人們明確與體會上述屬性，進而正確認識弱點這一問題。對于弱點描述技術(shù)，其應(yīng)用需要大多源自弱點信息公開、存儲與獲悉；檢測；研究和評判；軟件工程范疇。
1.3弱點檢測技術(shù)
弱點檢測指代弱點識別，它可促進弱點評估工作的開展，為其提供合理的弱電信息，從常規(guī)意義上而言，主要用來探究弱點發(fā)現(xiàn)問題。因此，在實踐活動中，弱點檢測情況關(guān)乎著弱點評估工作最終的成效，且為主要影響因素。近些年，研究人員圍繞弱電檢測技術(shù)開展了大量與系統(tǒng)的研究，并從不同角度出發(fā)給出相應(yīng)的分類結(jié)果，各個檢測方法密切聯(lián)系。從檢測目標層面而言，可將弱點檢測技術(shù)劃分成已知與未知這兩項內(nèi)容，其中前者主要涉及部分自動檢測方法，最為常見的是被動監(jiān)聽方法，然而后者主要探究人工檢測方法。
1.4弱點評估技術(shù)
弱點評估技術(shù)具體指代判斷計算機以及網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)自身出現(xiàn)安全弱點后將產(chǎn)生的損失量。借助弱點風(fēng)險評估能夠明確信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的安全健康裝款，判斷安全有效性，以此來促進安全防范，為其提供可靠的決策信息。
2主機系統(tǒng)弱點評估
2.1總體概述
近幾年，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展，與此同時，惡意攻擊與非法訪問活動也更加多樣與繁瑣，其中最為突出的網(wǎng)絡(luò)病毒，主要按照自動化方式，經(jīng)由軟件安全弱點進行傳播與蔓延，面向計算機系統(tǒng)進行惡意攻擊。上述提及的安全隱患對計算機系統(tǒng)的正常運行與穩(wěn)步使用構(gòu)成嚴重威脅。為增加系統(tǒng)安全，提升信息可靠度，系統(tǒng)管理人員以及開發(fā)人員正在努力探索自主、有效的防范技術(shù)，即弱點評估，并引發(fā)了人們的高度熱議。弱點評估具體指代落實計算機、明確網(wǎng)絡(luò)在安全弱點的作用下產(chǎn)生的損失量，借助弱點評估，有效掌控計算機系統(tǒng)實際的安全風(fēng)險走向，促進安全防范，為其提供科學(xué)的決策信息，進而防范危險事件的出現(xiàn)。弱點評估技術(shù)較為主動，且具有一定的預(yù)先性，優(yōu)越于入侵檢測技術(shù)。參照評估對象，可將弱點評估劃分成主機系統(tǒng)評估、計算機防火墻評估以及網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)評估等多種類型，筆者將著重探討主機系統(tǒng)評估。主機系統(tǒng)通常包含多個軟件，且各軟件能夠看做系統(tǒng)組件，原有評估方法只是分析個別組件弱點，不考慮若在多個組件弱點內(nèi)部的關(guān)聯(lián)所產(chǎn)生的不良威脅，同時，原有的評估方法僅借助弱點數(shù)量表達系統(tǒng)風(fēng)險，此種形式將會誘發(fā)弱點誤判現(xiàn)象。為彌補這一不足，筆者提出以弱點關(guān)聯(lián)圖為基礎(chǔ)的評估方法。此種方法不僅應(yīng)用弱點關(guān)聯(lián)思想，而且應(yīng)用綜合分析方法，選取指數(shù)評估策略，以此來從組織設(shè)計、實現(xiàn)與投入運行中評估弱點誘發(fā)的安全風(fēng)險，并綜合比對每一個系統(tǒng)與所有版本在任何層面的安全狀況。
2.2風(fēng)險計算
2.2.1基于弱點進行的風(fēng)險計算
眾所周知，從主機系統(tǒng)的層面來說，攻擊者在執(zhí)行多級攻擊環(huán)節(jié)時只能借助相同操作系統(tǒng)包含的安全弱點，因此，對于各操作系統(tǒng)版本均存在相應(yīng)、獨特的弱點關(guān)聯(lián)子圖。其中弱點關(guān)聯(lián)子圖包含獨立弱點以及關(guān)聯(lián)弱點鏈這兩部分，若想圍繞操作系統(tǒng)內(nèi)部的安全走向進行量化評估，則應(yīng)提供與弱點與弱點鏈相對應(yīng)的風(fēng)險計算理論公式，參照公式進行科學(xué)計算。
2.2.2基于評估對象進行的風(fēng)險計算
在常規(guī)條件下，執(zhí)行評估活動之前要求應(yīng)明確評估對象，對于本文所探究的主機弱點評估，其對應(yīng)的評估對象主要包含真實存在的操作系統(tǒng)、基本組件、各種軟件以及不同的數(shù)據(jù)庫等。基于評估對象進行的風(fēng)險計算一般依托弱點風(fēng)險計算來開展，利用瓊斯指數(shù)，選擇風(fēng)險系數(shù)較高的弱點序列充當(dāng)系統(tǒng)整體的評估依據(jù)，借助矩陣形式展現(xiàn)評估對象自身的風(fēng)險值，主要應(yīng)用微觀與宏觀這兩種分析方法。
2.3評估算法
參照軟件運行狀態(tài)，可將弱點評估劃分成動態(tài)評估以及靜態(tài)評估這兩種類型，其中前者還包含主機掃描與網(wǎng)絡(luò)掃描評估。由此可知，以弱點關(guān)聯(lián)圖為基礎(chǔ)的主機系統(tǒng)弱點評估所采用的評估方法，一般應(yīng)涉及以主機掃描為基礎(chǔ)的動態(tài)評估、以網(wǎng)絡(luò)掃描為基礎(chǔ)的動態(tài)評估、以網(wǎng)絡(luò)掃描為基礎(chǔ)的靜態(tài)評估。正式執(zhí)行上述評估算法之前，要求達成下述兩項任務(wù)，其一，各已知弱點存在預(yù)先設(shè)計的量化特征；其二，可生成涵蓋各種已經(jīng)明確弱點的VGR。
3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)弱點評估
計算機的迅猛發(fā)展為人們的日常工作與常規(guī)生活帶來了翻天覆地的變化，與此同時增加了惡意攻擊與非法訪問的可能性。生活實踐表明，多個獨立弱點雖然波及范圍較小，然而，若被黑客經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)進行組織利用，那么將會為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全埋藏一定風(fēng)險。從弱點評估范疇層面來說，因計算機的互聯(lián)，致使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)評估以及主機系統(tǒng)評估存在較大差異，對于網(wǎng)絡(luò)信息安全系統(tǒng)而言，其安全風(fēng)險分析以及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)程度呈現(xiàn)出正相關(guān)，隨著互聯(lián)程度的增加，分析難度系數(shù)將不斷提升。參照描述方式，可將風(fēng)險評估劃分成定性、定量以及混合式評估方法。通俗來說，定性評估一般依據(jù)研究者自身的知識結(jié)構(gòu)與經(jīng)驗水平等來明確系統(tǒng)風(fēng)險狀況，此種評估方法具有全面、深入的優(yōu)點。定量評估是指借助數(shù)量指標開展風(fēng)險評估工作，此種方法的顯著優(yōu)點為直觀、簡明、合理、嚴密。筆者將圍繞網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具體的量化弱點評估進行探討。本文依托網(wǎng)絡(luò)節(jié)點關(guān)聯(lián)關(guān)系，組織設(shè)計，研制出風(fēng)險傳播模型，以此來評判網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)風(fēng)險。
3.1網(wǎng)絡(luò)節(jié)點關(guān)聯(lián)關(guān)系
為明確網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各獨立弱點的實際聯(lián)系，以此來精準評判安全風(fēng)險，研究人員圍繞網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自身的連通性進行大量研究。分析相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)理解與全面探究網(wǎng)絡(luò)自身每一個節(jié)點主機自身的連通性關(guān)乎著網(wǎng)絡(luò)弱點評估效果。在工作實際與現(xiàn)實生活中，隨時隨地均會應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，例如，通過網(wǎng)絡(luò)公開數(shù)據(jù)信息，借助網(wǎng)絡(luò)開展作業(yè)活動。在上述實踐探索中不難發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點以及節(jié)點用戶內(nèi)部一直存在別樣的訪問關(guān)系，此種關(guān)系具有特殊性，除作用于專有控制權(quán)層面，還展現(xiàn)于關(guān)系特殊性中。
3.2風(fēng)險傳播理論模型
首先，進行模型定義，提出所有與之存在關(guān)聯(lián)的概念和定義；隨后，明確傳播算法。因NPR認識存在不足之處，不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)實生活中很少能夠看到與求解該問題所用算法相關(guān)的文獻研究。截止到前，與該問題較為相似的問題主要包含DCMC與MRD問題，這兩種問題與NRP問題存在差異，后者求解重點是把各種風(fēng)險順著各種有向路徑，完整傳播至各種可達節(jié)點。
3.3近似傳播算法
結(jié)合實踐活動，我們試圖探索一種近似算法，以此來在精準的基礎(chǔ)上，顯著優(yōu)化算法性能?；谶@一需求，近似傳播算法正式問世，將其記做APMI算法。分析RH算法可發(fā)現(xiàn)，每條有向路貫穿相同部件時均會落實一次操作，這一般會消耗較多的時間，擠占一定的空間，針對這一現(xiàn)象，歸納總結(jié)出近似傳播原則，其具體內(nèi)容如下：各部件傳播風(fēng)險，使其轉(zhuǎn)移到鄰近部件，忽略繼續(xù)傳播問題，同時各部件只需要處理一次。在這一基礎(chǔ)條件下，涌現(xiàn)出了新的問題，主要是指部件處理順序?qū)萍s準確性，為規(guī)避這一誤差，引入最小度原則，以入度最小部件為對象實施鄰近傳播。APMI算法具體涉及初始化、準確計算所有部件自身的初始概率，明確風(fēng)險，形成風(fēng)險源集合，科學(xué)計算初始入度，摒棄零入度對應(yīng)的非風(fēng)險源部件內(nèi)部形成的入度或者間接形成的入度，實施鄰近傳播內(nèi)容。隨后從有回向路與無回向路著手探究算法的精準性。在此基礎(chǔ)之上開展模擬實驗，為探究網(wǎng)絡(luò)規(guī)模類型、網(wǎng)絡(luò)實際密度以及風(fēng)險源密度等不同因素在算法性能中產(chǎn)生的影響，本文以中小規(guī)模類型的網(wǎng)絡(luò)開展模擬實驗，合理布設(shè)實驗環(huán)境。面向各節(jié)點設(shè)置一個主體，且各弱點以及有向便對應(yīng)的概率值與危害性指標分別規(guī)定為0.5與1.0。另外，為降低實驗誤差的大小，針對各組實驗，依托一組參數(shù)借助平均分布隨機數(shù)制造RH與APMI，并選取對應(yīng)的平均值。分別從網(wǎng)絡(luò)規(guī)模類型、網(wǎng)絡(luò)密度值以及風(fēng)險源密度等進行探討。通過分析探究可知，若網(wǎng)絡(luò)環(huán)境存在差異，則網(wǎng)絡(luò)規(guī)模類型將會對算法產(chǎn)生不同的影響，形成這一結(jié)論的主要原因為：若網(wǎng)絡(luò)系數(shù)，則形成有向回路幾率降低，因此，APIM算法更加精準；若網(wǎng)絡(luò)與風(fēng)險源較為稠密，則對應(yīng)的有向回路與風(fēng)險源均較多，隨網(wǎng)絡(luò)規(guī)模類型的逐步擴大，算法性能以及精準性將不斷下降，滿足分析結(jié)果；APMI算法幾乎不會因網(wǎng)絡(luò)密度值出現(xiàn)變化，這兩者之間并不密切，待網(wǎng)絡(luò)密度值發(fā)生改變時，算法精準性僅僅受到很小的影響；網(wǎng)絡(luò)密度關(guān)乎著RH算法，且影響程度較大，相對來說，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模類型以及風(fēng)險源密度則會對RH算法產(chǎn)生較小的影響，但APMI算法卻在相同的高稠密條件下，呈現(xiàn)出線性指數(shù)關(guān)系，性能有所提升，其性能與RH算法相比存在一定的優(yōu)越性。
4結(jié)語
現(xiàn)階段，社會各界在計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展問題中已經(jīng)達成共識，攜手努力，一起構(gòu)建信息網(wǎng)絡(luò)平臺，為實現(xiàn)該目標，首先應(yīng)提供穩(wěn)固、可靠的安全保障。不難發(fā)現(xiàn)，面向安全隱患提出可行對策至關(guān)重要，這需要引起全社會的高度關(guān)注。不管是從局域網(wǎng)的層面來說，還是站在因特網(wǎng)的角度而言，均涉及信息保護問題。因此，我們應(yīng)結(jié)合各類安全隱患，提出有效的安全對策，綜合權(quán)衡各種威脅特點，切實保障網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)，不斷提升安全技術(shù)水平，實現(xiàn)計算機的可持續(xù)發(fā)展。
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作者：楊鍵 韓冬 單位：天津市公安局網(wǎng)絡(luò)安全保衛(wèi)總隊
