一種基于人工智能的信息系統(tǒng)安全風(fēng)險評估與防護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及信息安全技術(shù)和人工智能技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及到信息系統(tǒng)的風(fēng)險評估 與防護(hù)的系統(tǒng)與方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 隨著計算機(jī)信息化應(yīng)用的不斷普及和深入，信息系統(tǒng)已經(jīng)成為支撐各行各業(yè)運(yùn)作 不可缺少的一部分，因此，信息系統(tǒng)的安全運(yùn)行保障也顯得越來越重要。
[0004] 要保障信息系統(tǒng)的安全，關(guān)鍵要解決如何評價信息系統(tǒng)的安全風(fēng)險。風(fēng)險評估又 如諸多因素有關(guān)，主要包括；信息系統(tǒng)本身脆弱性因素、威脅因素、安全控制措施等因素，該 些因素又相互作用、相互影響。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)主要通過W下=種方式來評價信息系統(tǒng)的安全風(fēng)險；1、從威脅角度出 發(fā)，即對相關(guān)設(shè)備的安全事件來判斷，主要分析來自安全設(shè)備和IT設(shè)備的日志，并從中提 取風(fēng)險等級高的日志來進(jìn)行判斷；2、從脆弱性角度出發(fā)，即對承載信息系統(tǒng)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè) 施、主機(jī)資源、代碼資源等進(jìn)行脆弱性評價，從中得出信息系統(tǒng)的安全風(fēng)險狀況的高低；3、 結(jié)合威脅、脆弱性和資產(chǎn)價值進(jìn)行評價。
[0006] 現(xiàn)有的信息系統(tǒng)安全風(fēng)險評估存在較大的缺陷和不足，主要體現(xiàn)W下幾個方面： 1、評價指標(biāo)要么依賴單一因素，要么太復(fù)雜，都無法反映真實(shí)的安全風(fēng)險狀況。從威脅 角度出發(fā)可W真實(shí)地反映外界攻擊的狀況，但由于外界的威脅數(shù)量眾多，來源復(fù)雜；既有新 型攻擊，又有古老的攻擊，且攻擊適用性也需要精確甄別，因此，會普遍出現(xiàn)風(fēng)險狀況偏高 的評價，不利于風(fēng)險處置和防護(hù)措施的開展。從脆弱性角度出發(fā)可W真實(shí)地反映信息系統(tǒng) 的漏洞情況，但由于脆弱性是靜態(tài)的，要形成風(fēng)險是需要有威脅攻擊參與的，因此，往往出 現(xiàn)風(fēng)險狀況評價失真，不利于將有效的資源投入到風(fēng)險控制之中，成本過大。從威脅、脆弱 性和資產(chǎn)價值進(jìn)行綜合評價是比較能反映風(fēng)險狀況水平的，但該種綜合評價由于設(shè)及=維 體系，且=個因素是多對多的關(guān)系，映射關(guān)系和計算是異常復(fù)雜，在現(xiàn)實(shí)使用中很難實(shí)現(xiàn)。
[0007] 2、目前的評價體系，往往僅關(guān)注風(fēng)險威脅、脆弱性和資產(chǎn)價值，而往往忽略了很重 要的人工智能技術(shù)、攻擊者能力，W及通過改變攻擊者能力來消除威脅的安全防護(hù)措施，而 消除導(dǎo)致產(chǎn)生威脅的攻擊者能力實(shí)際上是風(fēng)險控制的重要因素。
[0008] 為此，如何解決信息系統(tǒng)安全風(fēng)險評估所面臨的問題，W及設(shè)計出一種信息系統(tǒng) 安全風(fēng)險評估與防護(hù)的方案，使得它能夠評估信息系統(tǒng)的安全風(fēng)險，又有相應(yīng)的安全控制 措施，即成為尤其是信息系統(tǒng)安全運(yùn)維管理設(shè)計上必須要解決的一個重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種信息系統(tǒng)的安全風(fēng)險評估與防護(hù)的方 法。采用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對信息系統(tǒng)安全風(fēng)險的度量；通過改變攻擊者能力，來達(dá)到對 信息系統(tǒng)的安全控制和消除威脅的目的。
[0010] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是該樣實(shí)現(xiàn)的： 本發(fā)明提供的一種基于人工智能的信息系統(tǒng)的安全風(fēng)險評估與防護(hù)的方法，該方法包 括： 描述信息系統(tǒng)，確定威脅，確定漏洞，分析防護(hù)措施，估計威脅頻率和嚴(yán)重等級，評估風(fēng) 險和防護(hù)建議。
[0011] 上述方案中，所述描述信息系統(tǒng)，就是確定要評估的信息系統(tǒng)的邊界和軟件架構(gòu)。
[0012] 上述方案中，所述確定威脅，就是確定需要保護(hù)的資產(chǎn)、攻擊者的動機(jī)和能力。
[0013] 上述方案中，所述確定漏洞，就是確定信息系統(tǒng)可能被攻擊者利用的缺陷和脆弱 性。
[0014] 上述方案中，所述分析防護(hù)措施，就是分析已實(shí)現(xiàn)的防護(hù)措施、或?qū)⒁獙?shí)現(xiàn)的防護(hù) 措施W消除或縮減威脅發(fā)生的頻率、或降低威脅的嚴(yán)重等級。所分析的防護(hù)措施包括技術(shù) 性的防護(hù)措施和非技術(shù)性的防護(hù)措施。
[0015] 上述方案中，所述估計威脅頻率，可W通過下式來計算威脅數(shù)學(xué)期望： L(t)=S(t)X〇(t)，其中，S(t)是威脅難易程度的得分，0(t)是威脅發(fā)生頻率得分。
[0016] 所述估計威脅嚴(yán)重等級，假設(shè)由專家評估威脅t的m個因素的得分為 {Fi.i識;峰的,…，F(xiàn)imW}，那么威脅t的嚴(yán)重程度得分，由下式表示：
[0017] 上述方案中，所述評估風(fēng)險，也就是信息系統(tǒng)的安全風(fēng)險評估，由下式來計算： R(t)=I(t)Xut)。
[0018] 上述方案中，所述防護(hù)建議，采用改變攻擊者能力的方法來消除和降低信息系統(tǒng) 的安全風(fēng)險。
[0019] 上述方案中，若Gk是引起威脅t所必須的能力，并且假定由專家們提供了n個因素 評估的分?jǐn)?shù)為{巧1 (!)，.,.，巧因此，威脅難易程度的估計如下：
[0020] 在某種情況下，有些威脅可能與多個能力相關(guān)，在該種情況下，威脅難易程度的得 分就是所有威脅的難易程度得分的最大值，如下式所：
[0021] 上述方案中，〇(t)、I(t)的值，都是通過人工智能的方法獲得；大大彌補(bǔ)了現(xiàn)有風(fēng) 險評價量化的不足，提高了威脅判斷的精確性和可信程度，同時，解決了信息系統(tǒng)風(fēng)險量化 的核屯、問題，使得用戶能夠比較方便客觀的了解信息系統(tǒng)運(yùn)行的風(fēng)險情況，使信息系統(tǒng)安 全風(fēng)險可感知。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明所述的信息系統(tǒng)安全風(fēng)險評估流程圖； 圖2為本發(fā)明所述的信息系統(tǒng)安全風(fēng)險評估的一個實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面是根據(jù)附圖和實(shí)例對本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)說明： 如圖1所示，為本發(fā)明所述的信息系統(tǒng)安全風(fēng)險評估流程圖。描述信息系統(tǒng)模塊100 負(fù)責(zé)確定信息系統(tǒng)的邊界和軟件架構(gòu)。確定威脅模塊110負(fù)責(zé)確定要保護(hù)的資產(chǎn)、攻擊者 的動機(jī)和能力。確定信息系統(tǒng)攻擊者能力，負(fù)責(zé)確定訪問信息系統(tǒng)的各種方式。攻擊者能 力可W通過數(shù)組<0,A〉來表示，其中，0表示對象，而A表示施加于0之上的動作，該里，省 略了主體S，因?yàn)樗硭械墓粽?。S元組的S、0和A，可W從如下的系統(tǒng)架構(gòu)得到： 1、 將系統(tǒng)分解成一系列的對象或組件； 2、 確定每一個對象的類型，例如，硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫和通信鏈路等； 3、 枚舉每個對象的各種訪問方式，該可W通過一個模板來實(shí)現(xiàn)，該模板列出了當(dāng)它執(zhí) 行攻擊該些對象時的攻擊能力，如下表所示。
[0024] 表1攻擊者能力模板
注意，我們使用的通信鏈路是指在上表中的數(shù)據(jù)通信鏈路之上進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。該給攻 擊者具有訪問資源的機(jī)會，例如，把"閱讀信息"作為"攔截信息"。
[00巧]該些措施足W確定信息系統(tǒng)所有已知攻擊者的能力。首先，信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 的使用保證了能夠枚舉組成系統(tǒng)的所有對象/組件。其次，攻擊者能力模板的使用保證了 能夠枚舉對給定對象的所有已知的攻擊能力。
[0026] 確定漏洞模塊120,負(fù)責(zé)確定信息系統(tǒng)可能被攻擊者利用的缺陷和脆弱性。
[0027] 分析防護(hù)措施模塊130,負(fù)責(zé)分析已實(shí)現(xiàn)的防護(hù)措施、或?qū)⒁獙?shí)現(xiàn)的防護(hù)措施W降 低威脅發(fā)生的頻率、或降低威脅的嚴(yán)重等級。防護(hù)措施包括技術(shù)性的防護(hù)措施和非技術(shù)性 的防護(hù)措施。技術(shù)性的防護(hù)措施通過軟件和硬件來防范，例如，訪問控制和入侵檢測系統(tǒng) (IDS)。非技術(shù)性的防護(hù)措施就是管理方面的工作，例如，安全策略和操作維護(hù)流程。
[0028] 估計威脅發(fā)生的頻率模塊143,綜合考慮信息系統(tǒng)潛在的漏洞、現(xiàn)有的安全防護(hù)的 有效性、攻擊者的能力與動機(jī)，W及潛在的攻擊者可W利用的手段和機(jī)會，而得分表明威脅 發(fā)生可能性的高低。
[0029] 本發(fā)明將威脅發(fā)生的頻率定義為威脅發(fā)生的數(shù)學(xué)期望。估計一個給定的威脅發(fā)生 的期望值的客觀方法就是收集歷史數(shù)據(jù)(例如，操作系統(tǒng)的事件日志)。利用它們來計算威 脅在某一特定時間發(fā)生的頻率。然而，可供用來計算所述頻率的數(shù)據(jù)很少，必須依靠專家意 見來評估威脅發(fā)生的頻率，利用專家的智慧，充分發(fā)揮人工智能技術(shù)的作用。
[0030] -個給定的威脅發(fā)生的頻率，通過計算兩個量來獲得；威脅發(fā)生的頻率和產(chǎn)生威 脅的難易程度。威脅難易程度估計攻擊信息系統(tǒng)并產(chǎn)生威脅的困難程度，它是攻擊者產(chǎn)生 威脅所必須的能力、機(jī)會和手段的數(shù)學(xué)期望值。威脅發(fā)生的頻率就是計算攻擊者造成威脅 發(fā)生頻率的數(shù)學(xué)期望巧日果他們有能力、手段和機(jī)會的話)。在下面，將討論如何估計該兩個 量。
[0031] 1、威脅難易程度的估計 專家分別分配分?jǐn)?shù)給該些因素；時間、專業(yè)、知識、機(jī)會，W及所需設(shè)備與工具。他們選 擇每一個因素被要求開發(fā)而引起威脅的攻擊的復(fù)雜性或難度的等級?；谑孪榷x的量 綱，所述復(fù)雜度或難度的等級被映射成數(shù)字值，如下表所示。
[0032] 表2威脅難易程度的估計
假設(shè)Gk是引起威脅t所必須的能力，并且假定由專家們提供了n個因素評估的分?jǐn)?shù) (F!i妨，，.?，円"U)}，因此，威脅難易程度的估計如下：
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[0033] 有些威脅可能與多個能力相關(guān)，在該種情況下，威脅難易程度的得分就是所有威 脅的難易程度得分的最大值，如下式所示：
[0034] 此外，還有能夠引起威脅的因素該里沒有提到，例如系統(tǒng)配置。因此，威脅難易程 度的估計的方法，還可W進(jìn)一步地擴(kuò)展。
[00巧]2、威脅頻率的估計 該里，將威脅發(fā)生的頻率的數(shù)學(xué)期望定義為攻擊者動機(jī)的數(shù)學(xué)期望。例如，財務(wù)收益、 嬉鬧、名聲和竊取技術(shù)。商務(wù)專家(懂信息系統(tǒng)商務(wù)的人)確定攻擊信息系統(tǒng)的動機(jī)，發(fā)揮