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        基于模擬攻擊的Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測方法

        2021-05-08 02:46:54巫冬
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)漏洞漏洞特征提取

        巫冬

        (四川職業(yè)技術(shù)學院 計算機科學系,四川 遂寧 629000)

        0 引言

        隨著Windows系統(tǒng)的不斷升級,對Windows系統(tǒng)的安全性提出了更高的要求。在分布式網(wǎng)絡組網(wǎng)模式下,Windows系統(tǒng)容易受到網(wǎng)絡攻擊,產(chǎn)生Windows系統(tǒng)漏洞。特別是在Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊下,Windows系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性受到嚴重威脅,需要構(gòu)建Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測模型,分析Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的狀態(tài)特征量,結(jié)合信息融合和大數(shù)據(jù)挖掘方法,進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測。研究Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的安全檢測方法,在提高Windows系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性方面具有重要意義,相關(guān)的Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測方法研究受到人們的極大關(guān)注[1]。

        當前,對Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的檢測方法主要采用關(guān)聯(lián)規(guī)則檢測方法、統(tǒng)計分析方法以及模糊相關(guān)性檢測方法等[2,3]。建立Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊信號波束模型,采用模糊度特征分解方法,進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測。文獻[4]中提出基于上下門限聯(lián)合判別的Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測算法,以時間均值和譜密度為漏洞攻擊的特征量,對提取的特征量進行信息融合和特征分解,實現(xiàn)漏洞提權(quán)攻擊信號檢測。但該方法進行漏洞提權(quán)攻擊檢測的計算開銷較大,實時性不好。文獻[5]中提出基于模糊度特征分析的Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測方法,通過模糊度特征分離和信號融合實現(xiàn)Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測,但該方法進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測的輸出穩(wěn)定性不好,抗干擾能力不強。

        針對上述問題,因為Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊屬于隱性攻擊,檢測過程的干擾性較強,對此,本文提出基于模擬攻擊的Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測方法。首先構(gòu)建Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的信號擬合模型。然后采用匹配濾波方法進行Windows系統(tǒng)的漏洞提權(quán)攻擊模擬,在模擬攻擊下提取Windows系統(tǒng)的漏洞信息的參數(shù)融合模型,采用自適應加權(quán)學習方法進行Win‐dows系統(tǒng)的漏洞提權(quán)攻擊檢測的收斂性控制,實現(xiàn)攻擊檢測算法的優(yōu)化設(shè)計。最后進行仿真測試分析,展示了本文方法在提高Windows系統(tǒng)的漏洞攻擊檢測能力方面的優(yōu)越性能。

        1 Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊信號模型和特征提取

        1.1 Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊信號模型

        為了實現(xiàn)基于模擬攻擊的Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測,需要首先構(gòu)建Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的信號擬合模型,結(jié)合極速學習方法進行Windows系統(tǒng)的漏洞提權(quán)攻擊的特征提取。結(jié)合信號擬合加權(quán)方法[6],建立Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的特征序列{x(t1),…x(tn)},采用信號擬合方法,建立Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的參數(shù)辨識模型,得到辨識參數(shù)為:

        對Windows系統(tǒng)的近鄰漏洞提權(quán)攻擊信號采用統(tǒng)計分析方法進行特征分解,通過子空間降噪進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊信號的濾波檢測,降低攻擊檢測的抗干擾性[7],得到匹配濾波檢測器為:

        其中,x(s)為x(s)的復共軛。采用機器學習方法進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊信號的譜密度檢測,得到譜密度分布表示為:

        采用高階信息統(tǒng)計特征檢測方法,建立Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的信號加權(quán)模型[8],得到信號加權(quán)輸出為:

        Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測的頻率標準差:

        根據(jù)上述分析,采用信號擬合方法進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊模擬,根據(jù)模擬攻擊檢測結(jié)果進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測。

        1.2 Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊特征提取

        建立Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的信號特征提取模型,根據(jù)Windows系統(tǒng)的漏洞提權(quán)攻擊特征提取結(jié)果[9],得到輸出包絡特征為:

        上式中,a(t)稱為Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊信號的z(t)瞬時幅度,φ(t)稱為Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)的瞬時相位。結(jié)合二乘規(guī)劃模型,進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的輸出參數(shù)融合,分析Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的空間陣列[10],采用波束形成方法,得到Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的波束表示如下:

        對于漏洞提權(quán)攻擊信號s(t),采用相關(guān)性檢測和統(tǒng)計特征分析方法[11],得到Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的特征分量為:

        假設(shè)Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的時間間隔為n∈[n1,n2],結(jié)合模擬攻擊方法,進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的統(tǒng)計特征量分析[12],得到統(tǒng)計特征分布為:

        其中,υs表示W(wǎng)indows系統(tǒng)漏洞的攻擊的差異度函數(shù),表示為時間函數(shù)Xs與加權(quán)系數(shù)ωi的偏差。采用非線性統(tǒng)計分析方法,進行Windows系統(tǒng)漏洞檢測,從而提高Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測的抗干擾能力[13]。

        2 Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測優(yōu)化

        2.1 模擬攻擊的參數(shù)融合

        建立Windows系統(tǒng)的漏洞提權(quán)攻擊信號的盲源分離模型,采用匹配濾波方法進行Windows系統(tǒng)的漏洞提權(quán)攻擊模擬[14],得到Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊特征分布矩陣的第i列矢量可表示為:

        采用貫序不均衡估計方法,得到Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的源參量Φ,Ω,Λ分別為:

        通過空間波束集成性分析,得到Windows系統(tǒng)漏洞攻擊的加權(quán)參數(shù)為C2,其元素C2(m,n)為:

        采用尺度分解方法,建立Windows系統(tǒng)漏洞攻擊的矩陣分布模型[15],構(gòu)造如下的4P×4P矩陣:

        式中,E=[e1,e2,…e4P]為Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的傳輸鏈路(a,bm)上的酉矩陣;∑=iag[σ1,σ2,…σ4P]為對角矩陣,且:

        采用門限檢測的方法,建立Windows系統(tǒng)的漏洞提權(quán)攻擊信號的盲源分離模型,由此構(gòu)建Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的參數(shù)融合模型為:

        2.2 Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測輸出

        采用收斂性控制和特征匹配處理方法進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的統(tǒng)計信息模型構(gòu)建,建立Windows系統(tǒng)的信息融合模型,得到Windows系統(tǒng)漏洞的傳遞函數(shù):

        其中,A是一個維數(shù)為P×L的漏洞提權(quán)攻擊特征高階統(tǒng)計特征。通過自適應學習方法,得到Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測的穩(wěn)態(tài)概率得到:

        其中,f表示W(wǎng)indows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊信號的瞬時頻率,x*表示對原始信號取卷積。根據(jù)上述分析,采用如圖1所示的分類器,實現(xiàn)對采用自適應加權(quán)學習方法進行Windows系統(tǒng)的漏洞提權(quán)攻擊檢測的特征分類識別。

        圖1 漏洞提權(quán)攻擊分類器

        3 仿真實驗與結(jié)果分析

        為了測試本文方法在實現(xiàn)Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測中的應用性能,進行仿真實驗。實驗采用Mat l ab設(shè)計,對Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的種類設(shè)定為DoS漏洞提權(quán)攻擊,Pr obe漏洞攻擊以及撞庫攻擊。采用隨機樣本分析方法進行攻擊樣本采樣,采集的攻擊樣本數(shù)據(jù)包括600組測試樣本,對Windows漏洞提權(quán)攻擊檢測的訓練樣本集為100,攻擊信息的關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.34,相似度為0.78,迭代次數(shù)為500,攻擊的干擾強度為24dB。根據(jù)上述參數(shù)設(shè)定,進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測仿真,得到采集的Windows系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)如圖時域波形如圖2所示。

        圖2 Windows系統(tǒng)的流量序列采樣波形

        以圖2的數(shù)據(jù)為測試樣本,采用特征量擬合方法進行漏洞提權(quán)攻擊的閾值判斷,采用門限檢測的方法實現(xiàn)攻擊特征檢測,得到攻擊檢測結(jié)果如圖3所示。

        圖3 Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測結(jié)果

        分析圖3得知,本文方法進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測的波峰較為明顯,說明檢測的精度較高。測試檢測準確概率,得到對比結(jié)果見表1,分析表1得知,本文方法進行Windows系統(tǒng)的漏洞提權(quán)攻擊檢測的準確概率較高。

        表1 檢測準確性對比

        4 結(jié)語

        本文提出基于模擬攻擊的Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊檢測方法。采用信號擬合方法進行Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊模擬,采用波束形成方法,得到Windows系統(tǒng)漏洞提權(quán)攻擊的陣位分布,采用自適應加權(quán)學習方法進行Windows系統(tǒng)的漏洞提權(quán)攻擊檢測的收斂性控制,提高Win‐dows系統(tǒng)的漏洞提權(quán)攻擊檢測的收斂性和自適應學習能力。實驗結(jié)果表明,采用該方法進行Windows系統(tǒng)的漏洞提權(quán)攻擊檢測的收斂性較好,檢測準確概率較高。

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