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        淺析人工智能時(shí)代下的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)

        2020-12-11 06:30:48高悅榕
        數(shù)字傳媒研究 2020年11期
        關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)安全人工智能檢測

        高悅榕

        西安科技大學(xué)高新學(xué)院 陜西省 西安市 710109

        引 言

        人工智能(Artificial Intelligence),英文縮寫AI,最早是在1956年的達(dá)特茅斯學(xué)會(huì)上提出,人工智能的本質(zhì)是一種能力,即用計(jì)算機(jī)模擬人的智能,使計(jì)算機(jī)像人一樣看、聽、理解事物,與之對應(yīng)的是計(jì)算機(jī)視覺、語音識別、自然語言處理等能力。2016年3月,一場由谷歌生產(chǎn)的智能機(jī)器人“阿爾法”與圍棋世界冠軍李世石的5局世紀(jì)對決,引發(fā)了人們的極大關(guān)注,最終“阿爾法”大比分獲勝,這表明了人工智能技術(shù)的先進(jìn)和成熟,它的發(fā)展已經(jīng)超出了人們的預(yù)期,其上限也不可估算。隨著人工智能浪潮席卷全球,廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域,這極大的推動(dòng)了科技的發(fā)展、人類的進(jìn)步,可以說人工智能的時(shí)代已經(jīng)悄然而至。人工智能是基于網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)的新技術(shù)應(yīng)用,保護(hù)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)安全是發(fā)展人工智能的前提條件,保障網(wǎng)絡(luò)安全也就成為了人工智能應(yīng)用急需解決的首要問題,我們應(yīng)該充分利用人工智能提升網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力,充分發(fā)揮它的先進(jìn)性、科學(xué)性和智能性,使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)世界和諧健康、安全有序。

        1 即將到來的人工智能時(shí)代

        近年來,隨著計(jì)算機(jī)、智能終端、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的飛速發(fā)展,制約人工智能發(fā)展的技術(shù)瓶頸得以突破,人工智能發(fā)展步入快車道,目前廣泛應(yīng)用于通訊、教育、醫(yī)療、航天科技、制造業(yè)等諸多行業(yè)和領(lǐng)域。在2016年世界經(jīng)濟(jì)論壇報(bào)告中,人工智能被定性為第四次工業(yè)革命的核心技術(shù),它將在今后徹底改變世界、改變?nèi)藗兊纳?,未來將像水電、煤氣、網(wǎng)絡(luò)一樣深入人們的日常生活,如同蒸汽機(jī)革命、能源革命和信息革命一樣,通過人工智能革命人類將進(jìn)入人工智能的時(shí)代。

        據(jù)國際數(shù)據(jù)公司(IDC)預(yù)測,未來五年人工智能及相關(guān)服務(wù)市場的年復(fù)合增長率將達(dá)17%,到2019年行業(yè)總規(guī)模將達(dá)到1400億美元。目前主流的互聯(lián)網(wǎng)科技公司都投入了大量的人力、物力進(jìn)行人工智能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。例如微軟最近成立了一個(gè)5000人的AI團(tuán)隊(duì),試圖在未來將AI整合進(jìn)所有的平臺和體系中;谷歌也在大張旗鼓地開發(fā)人工智能軟件,如DeepMind機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng);還有IBM在模仿大腦神經(jīng)元上所利用到的人工智能,這些都為人工智能領(lǐng)域帶來了革命性的突破。

        2 人工智能與網(wǎng)絡(luò)安全的關(guān)系

        2.1 網(wǎng)絡(luò)安全對于人工智能的意義

        從結(jié)構(gòu)組成來看,人工智能由基礎(chǔ)技術(shù)支撐、人工智能技術(shù)、人工智能應(yīng)用三方面組成?;A(chǔ)技術(shù)支撐就是計(jì)算智能階段,包括數(shù)據(jù)信息的傳輸、各類運(yùn)算和存儲(chǔ);人工智能技術(shù)是基于基礎(chǔ)物理層提供的存儲(chǔ)信息和大數(shù)據(jù),通過機(jī)器學(xué)習(xí)建立模型,開發(fā)面向不同對象的應(yīng)用;人工智能應(yīng)用則是實(shí)現(xiàn)不同場景的應(yīng)用。這三個(gè)方面的運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)都離不開網(wǎng)絡(luò),所以說網(wǎng)絡(luò)就是人工智能的基礎(chǔ),獲取數(shù)據(jù)信息、完成指令操作、反饋完成情況、模型的建立與調(diào)用等都是建立在通暢的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上。因此在人工智能時(shí)代下,網(wǎng)絡(luò)安全顯得尤為重要。

        2.2 人工智能給網(wǎng)絡(luò)安全帶來的全新挑戰(zhàn)

        人工智能將會(huì)給我們的生活帶來天翻地覆的改變,我們在享受這些便捷、智能的服務(wù)同時(shí),也要充分考慮到它所帶來的風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)。例如當(dāng)要用人工智能對患者實(shí)施診斷疾病、手術(shù)治療時(shí),若患者的病歷、身體指標(biāo)數(shù)據(jù)被非法攻擊篡改,就會(huì)引發(fā)重大的醫(yī)療事故;還比如自動(dòng)駕駛的智能轎車受到非法攻擊而接收錯(cuò)誤行車指令,就會(huì)發(fā)生重大的交通安全事故。所以說人工智能對于網(wǎng)絡(luò)安全的需求等級是非常高、非常嚴(yán)格的,另一方面,在萬物互聯(lián)的背景下,網(wǎng)絡(luò)泛化是較為明顯的趨勢,傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)主要是對網(wǎng)絡(luò)劃分邊界,但人工智能時(shí)代下一般都是通過內(nèi)網(wǎng)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)直接遙控用戶終端,網(wǎng)絡(luò)邊界不復(fù)存在,大數(shù)據(jù)帶來的安全隱患必須要重點(diǎn)關(guān)注,要尤其注意數(shù)據(jù)在收集、傳輸、存儲(chǔ)、使用時(shí)的安全,這實(shí)際上擴(kuò)大了攻擊點(diǎn)、增加了防護(hù)邊界和難度。圖1是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全原理與人工智能時(shí)代網(wǎng)絡(luò)安全需求對比圖。

        2.3 人工智能提升了網(wǎng)絡(luò)安防能力

        隨著網(wǎng)絡(luò)攻擊增多、危害程度加劇以及“零日攻擊”等新型攻擊形式的頻繁出現(xiàn),人工智能被越來越多的應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)中。由于它的技術(shù)優(yōu)勢,在更多新的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)領(lǐng)域被實(shí)踐應(yīng)用,極大地提高了網(wǎng)絡(luò)整體安防能力。

        2.3.1 技術(shù)優(yōu)勢

        由于人工智能具備優(yōu)良的學(xué)習(xí)和推理能力、妥善處理未知性能力、很強(qiáng)的非線性處理能力以及快速精準(zhǔn)的并行計(jì)算能力,所以它的加入極大改善了安全防護(hù)體系,開創(chuàng)了網(wǎng)絡(luò)防護(hù)的新時(shí)代。如利用優(yōu)良的學(xué)習(xí)和推理能力,運(yùn)用認(rèn)知算法不斷學(xué)習(xí)新型惡意軟件的行為,自主學(xué)習(xí)安全系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)防御;發(fā)生事件響應(yīng)攻擊時(shí),人工智能防護(hù)系統(tǒng)可發(fā)揮其處理未知性和不確定問題的能力,智能識別切入點(diǎn)、阻止攻擊并修復(fù)漏洞;此外,人工智能防護(hù)系統(tǒng)可以并行執(zhí)行多項(xiàng)工作,監(jiān)控并保護(hù)大量設(shè)備和系統(tǒng),緩解大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)攻擊。

        2.3.2 在網(wǎng)絡(luò)安全中的新應(yīng)用

        (1)物聯(lián)網(wǎng)的入侵檢測

        據(jù)預(yù)測,到2020年全球聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備將達(dá)到500多億部,到時(shí)候可以說是萬物互聯(lián),但由于物聯(lián)設(shè)備受到軟、硬件條件的限制,許多設(shè)備不具備最基本的網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)能力。而基于人工智能的預(yù)測模型可在各類設(shè)備上自動(dòng)駐留并工作,實(shí)時(shí)進(jìn)行入侵檢測、防護(hù)惡意程序攻擊。

        (2)防護(hù)文件網(wǎng)絡(luò)攻擊

        對于各種文件的惡意攻擊是主要的攻擊手段,包括各類Office文件、pdf文件都易受到非法攻擊。而利用人工智能的標(biāo)準(zhǔn)模型和模糊處理能力,可輕松分析、獲取可疑文件的各種類型特征,包括最輕微的代碼沖突,從而杜絕文件網(wǎng)絡(luò)攻擊。

        (3)量化風(fēng)險(xiǎn)

        如何量化面臨的網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)一直以來都是一個(gè)技術(shù)難題,這是由于缺乏歷史數(shù)據(jù)、變量較多導(dǎo)致的。借助人工智能的數(shù)據(jù)模型和快速精準(zhǔn)的并行計(jì)算能力,可以實(shí)時(shí)處理海量數(shù)據(jù)、生成預(yù)測結(jié)果,獲得準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)量化風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果。

        (4)檢測異常網(wǎng)絡(luò)流量

        圖1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全原理與人工智能時(shí)代網(wǎng)絡(luò)安全需求對比圖

        通過尋找跨平臺、跨協(xié)議的關(guān)聯(lián)性,分析內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)流量中無窮無盡的元數(shù)據(jù)相關(guān)性、耦合性,檢測異常網(wǎng)絡(luò)流量。

        (5)移動(dòng)應(yīng)用軟件的防護(hù)

        預(yù)測到2020年,全球智能手機(jī)的保有量將突破60億臺,各類移動(dòng)應(yīng)用軟件也如雨后春筍般出現(xiàn),研究發(fā)現(xiàn)超過半數(shù)的應(yīng)用軟件都被黑客光顧過,目前兩大應(yīng)用店Google Play與App Store的應(yīng)用軟件已達(dá)200多萬個(gè),人工智能可實(shí)現(xiàn)它們的精準(zhǔn)分類,并能識別出這些受攻擊應(yīng)用軟件的混淆技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)應(yīng)用軟件的安全防護(hù)。

        3 人工智能時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)安防新技術(shù)、新理念

        人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工免疫技術(shù)、智能網(wǎng)關(guān)、專家系統(tǒng)等人工智能技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)方面的應(yīng)用較為普遍,有著不俗的實(shí)際防護(hù)能力并取得了大量的科研成果。近年來隨著人工智能技術(shù)的不斷成熟和完善,還涌現(xiàn)出了人工智能引擎、UEBA、EDR等新的防護(hù)技術(shù)和理念。

        3.1 人工智能引擎

        人工智能引擎就是通過海量病毒數(shù)據(jù)樣本的學(xué)習(xí),整理歸納出一套智能算法,通過自我發(fā)現(xiàn)、自我學(xué)習(xí)、自我進(jìn)化來動(dòng)態(tài)跟蹤病毒變化規(guī)律,它支持向量機(jī)、不需要頻繁更新病毒特征庫、不需要分析病毒的靜態(tài)特征和攻擊行為,病毒檢出率高、查殺能力和查殺速度出眾。它組合了多種安全技術(shù),包括云安全和客戶端結(jié)合、人工智能算法和特征識別結(jié)合、主動(dòng)防御和引擎查殺結(jié)合。

        3.2 用戶實(shí)體的行為分析(UEBA)

        根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,內(nèi)部人員和權(quán)限濫用是導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄密的主要原因,用戶實(shí)體行為分析(UEBA)就是一種有效解決內(nèi)部威脅的新型防護(hù)技術(shù)。UEBA屬于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)類的安全分析產(chǎn)品,機(jī)器學(xué)習(xí)是它的核心技術(shù),它主要聚焦于特權(quán)賬號盜用與用戶異常行為這兩點(diǎn)。通過機(jī)器學(xué)習(xí)來發(fā)現(xiàn)有害威脅,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的建模,相比于傳統(tǒng)的安全信息與事件管理(SIEM),其在發(fā)現(xiàn)異常用戶行為、用戶異常行為等方面具備了非常高的防護(hù)效率。圖2是UEBA與SIEM的綜合對比圖。

        圖2 UEBA與SIEM的綜合對比圖

        3.3 端點(diǎn)檢測和響應(yīng)(EDR)

        端點(diǎn)檢測和響應(yīng)(EDR)可解決虛擬環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)安全問題,它基于應(yīng)用程序?qū)Σ僮飨到y(tǒng)調(diào)用行為進(jìn)行分析,不依賴于傳統(tǒng)靜態(tài)特征防護(hù)機(jī)制,能實(shí)現(xiàn)未知威脅的秒級檢測與響應(yīng),系統(tǒng)資源消耗量比同類產(chǎn)品大大降低。EDR工具通常會(huì)記錄大量端點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)事件,把這些信息資料保存在中央數(shù)據(jù)庫或者本地服務(wù)器,然后運(yùn)用攻擊指示器、行為分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)建立的數(shù)據(jù)模型庫,持續(xù)搜索可疑數(shù)據(jù),檢測出早期漏洞以及內(nèi)部威脅,做出快速響應(yīng)。EDR的檢測更加深入,具備可持續(xù)性,可視化程度也比較高,同時(shí)還能發(fā)現(xiàn)高級攻擊行為、準(zhǔn)確評估該攻擊行為造成的影響。

        3.4 “云服務(wù)-網(wǎng)絡(luò)-智能終端”模式

        云服務(wù)主要解決海量信息和數(shù)據(jù)的處理;網(wǎng)絡(luò)的IP化是運(yùn)營商以ALLIP技術(shù)為基礎(chǔ),以HSPA/LTE、FTTx、IP+光、NGCDN等形式構(gòu)建新一代的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu),主要解決信息和數(shù)據(jù)的傳送;智能終端主要解決信息與數(shù)據(jù)的多媒體呈現(xiàn)。實(shí)際上這個(gè)模式,主要就是利用了云服務(wù)的存儲(chǔ)計(jì)算能力,通過構(gòu)建的新型網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的高速安全傳輸,然后通過人工智能的先進(jìn)算法來處理這些信息數(shù)據(jù)。

        3.5 基于人工智能梳理的“AI2”平臺

        “AI2”是一個(gè)新型混雜式系統(tǒng),它是基于人工智能梳理技術(shù),通過人工智能學(xué)習(xí)并找到可疑攻擊事件,然后交給網(wǎng)絡(luò)安全專家人工識別,之后再把研判結(jié)果提交到模型數(shù)據(jù)庫,作為下一個(gè)數(shù)據(jù)集的檢測標(biāo)準(zhǔn),不斷的循環(huán)這個(gè)工作流程,到最后需要人工識別的事件將會(huì)越來越少。在網(wǎng)絡(luò)安全的世界里,以人為主的防護(hù)技術(shù)太過于依賴專業(yè)人員素質(zhì),而人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)則依賴于異常檢測,易產(chǎn)生誤報(bào)。像“AI2”系統(tǒng)這樣融合了人類與計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理能力的安全防護(hù)系統(tǒng)將是今后網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)發(fā)展的一個(gè)全新發(fā)展方向。

        結(jié)束語

        人工智能技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)安防領(lǐng)域的時(shí)間還不長,還存在著一些技術(shù)瓶頸,還面臨著一些艱巨考驗(yàn)。但是人工智能的技術(shù)優(yōu)勢明顯、發(fā)展速度驚人,可以預(yù)見,在不久的將來人工智能將會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)安全防御的核心力量。另外隨著5G、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的普及應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)的綜合承載能力得到了進(jìn)一步加強(qiáng),網(wǎng)絡(luò)的信息安全、數(shù)據(jù)安全也就顯得更加重要,我們要持續(xù)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)能力建設(shè),建立健全網(wǎng)絡(luò)安全信息共享機(jī)制,實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的可管可控。

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