摘要：為更好地應對日益嚴峻的網(wǎng)絡威脅，并進一步提升網(wǎng)絡安全的防御效率，本文研究基于人工智能的網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)設計。首先，探討了人工智能在防御系統(tǒng)中的應用；其次，對系統(tǒng)架構進行了設計，包括基礎架構和系統(tǒng)硬件；接著，設計與實現(xiàn)了系統(tǒng)的核心功能，涉及安全防御功能、人工智能安全預警、防火墻、數(shù)據(jù)加密、機器學習應用、檢測與響應等；最后，通過系統(tǒng)測試驗證了防御系統(tǒng)的有效性與實用性。本研究一方面顯著提高了網(wǎng)絡安全的防御效率，另一方面還可為網(wǎng)絡安全防御領域的創(chuàng)新與發(fā)展提供新的思路與借鑒。

關鍵詞：人工智能；網(wǎng)絡安全；防御系統(tǒng)

近年來，網(wǎng)絡技術得到了飛速發(fā)展，安全問題隨之日益凸顯，這給國家、企業(yè)與個人帶來了潛在的威脅。而傳統(tǒng)的網(wǎng)絡安全防御手段已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代網(wǎng)絡環(huán)境的需求，亟須一種智能、高效的安全防御系統(tǒng)。在此背景下，將人工智能技術應用到網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)中具有重要現(xiàn)實意義。通過模擬人類思維，該系統(tǒng)可以智能識別與分析網(wǎng)絡威脅，并迅速做出反應與預警，從而有助于大大提高網(wǎng)絡安全的防御效率。本文研究并設計的網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)具有一定的理論價值與廣泛的應用前景，并且對于確保網(wǎng)絡安全具有積極作用。

一、人工智能在防御系統(tǒng)中的應用

在網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)中應用人工智能技術至關重要。通過模擬人類思維，網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)可以像人類一樣思考與分析網(wǎng)絡威脅，并據(jù)此做出快速而準確的反應。在處理網(wǎng)絡攻擊信息的過程中，系統(tǒng)可以靈活轉(zhuǎn)變思維方式，將傳統(tǒng)的防御策略轉(zhuǎn)變成更加高效且具備良好適應性的應對模式。與此同時，系統(tǒng)還可以結(jié)合網(wǎng)絡環(huán)境與攻擊特點，智能地調(diào)整和控制實施方式，保證網(wǎng)絡的安全與穩(wěn)定[1]。如此，不僅大幅提高了防御效率，還有助于更好地滿足信息化時代對于網(wǎng)絡安全的高要求。這為網(wǎng)絡安全領域帶來了前所未有的變革。人工智能工作原理示意圖如圖1所示。

二、系統(tǒng)架構設計

（一）基礎架構設計

本文設計的網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)涵蓋基礎層、中間層和應用層。其中，基礎層設計以人工智能技術為基礎，虛擬化處理硬件數(shù)據(jù)，以保證網(wǎng)絡基礎設施的可靠性。通過綜合應用多個網(wǎng)絡基礎硬件，實現(xiàn)對系統(tǒng)中各節(jié)點的全面監(jiān)測。一旦某個節(jié)點存在異常運行情況，系統(tǒng)能夠智能化地檢測并處理，以此提高網(wǎng)絡的安全水平[2]。中間層設計著重于智能化監(jiān)測與管理數(shù)據(jù)的流入與流出。該層以人工智能技術為核心，科學合理分配網(wǎng)絡資源，保證網(wǎng)絡訪問的安全性與可靠性。這一方面保障了數(shù)據(jù)在傳輸過程中的效率與安全性，另一方面也為數(shù)據(jù)的存儲與管理提供了必要的數(shù)據(jù)基礎。

與此同時，中間層還具備自動化檢測與識別網(wǎng)絡入侵行為的功能，通過及時識別與攔截，保障網(wǎng)絡的穩(wěn)定與安全。應用層設計側(cè)重于與用戶的直接交互，特別是對用戶活動的安全監(jiān)測。應用層利用人工智能技術有效提高數(shù)據(jù)的智能化采集與管理水平，實現(xiàn)智能化地識別與過濾相關病毒?；诖?，系統(tǒng)的核心功能包括安全防御功能、人工智能安全預警、人工智能防火墻、人工智能數(shù)據(jù)加密，以及人工智能機器學習應用。系統(tǒng)功能示意圖如圖2所示。

網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)的人工智能安全預警負責實時監(jiān)控網(wǎng)絡狀態(tài)，通過智能化分析與預測潛在的安全風險，第一時間發(fā)出預警，以此為網(wǎng)絡安全提供有力保障；人工智能防火墻作為網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)的第一道防線，可以智能識別與攔截各種網(wǎng)絡攻擊，并有效避免惡意流量的入侵；人工智能數(shù)據(jù)加密技術用于保障敏感信息不被泄露或篡改，為數(shù)據(jù)的傳輸與存儲提供強大的保護；而人工智能機器學習應用則通過不斷學習與優(yōu)化，來持續(xù)提升系統(tǒng)的防御能力，以更好地適應不斷變化的網(wǎng)絡安全環(huán)境。這些核心功能相互配合，使得網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)在確保網(wǎng)絡安全的同時，可為用戶提供更智能、高效的服務。基于人工智能與大數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡安全防御體系，基本設計思路為利用人工智能技術深度解析人員行為，同時結(jié)合大數(shù)據(jù)技術完成綜合處理。該系統(tǒng)面向過程數(shù)據(jù)，精細化分析人員行為，以此實現(xiàn)全方位的安全防護。同時，通過引入人工智能模型，該系統(tǒng)可準確預測與規(guī)避安全風險，并對數(shù)據(jù)庫完成綜合管理，從而有效降低數(shù)據(jù)被損壞或篡改的風險。在身份認證方面，該系統(tǒng)利用動態(tài)智能識別技術來提升系統(tǒng)的安全性。此外，基于人工智能的新一代防火墻技術，為網(wǎng)絡信息安全提供更加堅實的屏障，從而實現(xiàn)了多層次、全方位的安全防護。如此，一方面能夠顯著提升整體的網(wǎng)絡安全水平，另一方面可為用戶數(shù)據(jù)提供更安全、可靠的保障。

（二）系統(tǒng)硬件設計

本設計配置了高性能的主服務器集群，并且每臺服務器搭載高速固態(tài)硬盤、256GB內(nèi)存，以及雙路Intel Xeon Platinum處理器，以更好地承擔網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)的核心功能，如安全監(jiān)控與響應、身份認證、訪問控制等。與此同時，本系統(tǒng)還設計了由三臺服務器構成的數(shù)據(jù)存儲集群，配合RAID5或RAID6技術，用以提供數(shù)據(jù)容錯與冗余能力，保證事件數(shù)據(jù)、安全日志和配置信息的可靠性與安全性[3]。在網(wǎng)絡設備方面，本設計采用專業(yè)級防火墻來監(jiān)控與過濾進出系統(tǒng)的網(wǎng)絡流量，以此防止未經(jīng)授權的訪問與惡意攻擊。同時，配備多臺交換機支持VLAN劃分與安全路由功能，以進一步增強網(wǎng)絡隔離與系統(tǒng)的安全性。為實時監(jiān)測網(wǎng)絡流量與主機活動，防御系統(tǒng)還部署了多個網(wǎng)絡傳感器與主機代理，以高效收集與分析數(shù)據(jù)，據(jù)此第一時間發(fā)出警報并采取針對性的防御措施。同時，系統(tǒng)還引入專用入侵防御系統(tǒng)設備，用以主動阻止攻擊流量，同時提供實時事件響應與修復建議[4]。而硬件加密模塊的應用可以保障敏感數(shù)據(jù)的機密性與完整性，借助鏈路技術來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密與解密，進一步加強系統(tǒng)的可靠性與安全性。

三、系統(tǒng)功能設計與實現(xiàn)

（一）安全防御功能

基礎設施層的設計和實現(xiàn)，旨在增強網(wǎng)絡硬件的可靠性，同時滿足資源虛擬化要求。借助精細化設計和對核心部位的實時監(jiān)控，系統(tǒng)可以快速響應各節(jié)點的狀態(tài)變化。一旦檢測到流量異常，系統(tǒng)將迅速采取針對性的措施，以保障網(wǎng)絡運行的安全性與穩(wěn)定性。中間件層主要負責整理與匯總數(shù)據(jù)輸入流與輸出流，同時，需要實時全面監(jiān)控系統(tǒng)的整體運行狀態(tài)，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。而應用層作為與用戶直接交互的層面，其服務水平直接影響用戶體驗，由此需保證其具備良好的穩(wěn)定性與快捷性，以此為用戶提供更便利的服務。通過智能化的數(shù)據(jù)采集與整理，應用層能夠智能識別與過濾各種病毒，有效保護用戶的網(wǎng)絡安全。此外，防御評估用于科學評價安全防御系統(tǒng)的應用效果，及時識別網(wǎng)絡安全漏洞，并據(jù)此制定更合理完善的網(wǎng)絡安全防御決策。

（二）人工智能安全預警

通過引入先進的人工智能算法，安全預警功能可實現(xiàn)集攻擊趨勢預警、行為預警、漏洞預警為一體的多元防護機制。攻擊趨勢與行為預警通過實時監(jiān)控網(wǎng)絡異常數(shù)據(jù)，并結(jié)合智能監(jiān)控技術來預測系統(tǒng)的安全性，及時發(fā)出預警。同時，高效的漏洞預警機制能迅速探測到系統(tǒng)中的安全隱患，為及時修復提供堅實后盾[5]。另外，網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)能夠?qū)崟r捕捉各網(wǎng)絡節(jié)點的運行數(shù)據(jù)，通過智能推理歸類技術，將這些數(shù)據(jù)有效整合，實現(xiàn)精確的安全狀況分析?；谌斯ぶ悄艿耐诰蛩惴ǎ辜夹g人員能夠迅速洞察網(wǎng)絡的實際運行狀況，從而極大提升對網(wǎng)絡威脅的監(jiān)控能力。

（三）基于人工智能的防火墻技術

人工智能防火墻的應用是提升系統(tǒng)防護能力的關鍵。為確保系統(tǒng)的安全性，管理人員必須嚴格設定外部訪問權限，形成內(nèi)外雙重保護屏障。利用人工智能技術構建的防火墻，可以深度解讀計算機的數(shù)據(jù)流動。在深度學習的增強下，該防火墻不僅能對數(shù)據(jù)運維的質(zhì)量進行專業(yè)評估，更能實時識別與阻斷潛在的網(wǎng)絡威脅。特別值得一提的是，該防火墻具有自動更新病毒庫的特性，從而顯著提高對病毒的識別速度，確保能夠精準攔截各類網(wǎng)絡攻擊。具體設計時，防火墻綜合運用大數(shù)據(jù)分析技術與先進的人工智能算法，實時監(jiān)控與深度分析網(wǎng)絡流量。通過持續(xù)識別與學習網(wǎng)絡行為模式，防火墻可以自主高效地識別、防御新型攻擊，進而提高整個系統(tǒng)的自適應性與防御能力[6]。

（四）人工智能數(shù)據(jù)加密

人工智能數(shù)據(jù)加密主要依賴于網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，實現(xiàn)全過程加密傳輸內(nèi)容，從而能夠極大地提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?。同時，在數(shù)據(jù)信息的發(fā)送端與接收端，借助智能解密操作，能夠有效保障用戶獲取完整且未被篡改的數(shù)據(jù)信息。此外，該功能還具備運營維護成本低、端點操控難度低等特點，這意味著加密過程經(jīng)濟實惠且高效。更為關鍵的是，即便數(shù)據(jù)鏈路發(fā)生故障，加密后的數(shù)據(jù)信息依然能確保其整體的安全性，有效防止數(shù)據(jù)樣本被篡改。

（五）人工智能機器學習

在系統(tǒng)性能的提升方面，人工智能的機器學習應用發(fā)揮了至關重要的作用。通過采納機器學習算法，系統(tǒng)能夠深入隔離病毒與木馬，顯著提高追蹤與識別風險的能力，據(jù)此有效地抵御各種網(wǎng)絡攻擊。具體來說，系統(tǒng)通過多個非線性特征變換層，對運維數(shù)據(jù)進行表征學習，并精準提取關鍵特征，從而為后續(xù)的分析與智能決策提供堅實支撐[7]。然后，使用機器學習算法持續(xù)學習既有數(shù)據(jù)庫，不斷優(yōu)化安全防御策略，以進一步提升防御效果。通過應用自我學習機制，系統(tǒng)可以更好地適應新型網(wǎng)絡威脅，維持高度的防御能力。相較于傳統(tǒng)的安全防御模式，基于人工智能的防御體系具備更好的靈活性與適應性，可以實時分析網(wǎng)絡狀態(tài)，自動靈活調(diào)整防御策略，從而保障計算機網(wǎng)絡始終處于安全可靠的狀態(tài)。

（六）檢測與響應

檢測與響應功能有助于確保系統(tǒng)迅速檢測到任何非法入侵，并及時采取應對措施，從而提升網(wǎng)絡運行的安全性。該功能的核心理念是及時識別網(wǎng)絡病毒入侵。為實現(xiàn)這一功能，本研究關注監(jiān)測與響應的有效性，確保系統(tǒng)在檢測到非法活動后可以迅速反應。在設計過程中，運用異?；顒颖O(jiān)測與路徑檢索等先進技術來迅速定位病毒。一旦發(fā)現(xiàn)病毒，系統(tǒng)會根據(jù)其特性與危害程度向用戶發(fā)出警示，以便用戶及時采取相應措施。如此，能夠有效防止木馬等病毒入侵，確保網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全性。簡而言之，監(jiān)測與響應功能是網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)。充分利用高效檢索技術與即時響應機制，可為網(wǎng)絡安全保駕護航。

四、系統(tǒng)測試

為全面評估系統(tǒng)的防護能力，對系統(tǒng)進行了測試，主要過程如下：首先，選用多種攻擊軟件包用以模擬不同的攻擊類型；其次，模擬發(fā)送攻擊軟件包，同時監(jiān)測系統(tǒng)捕獲的數(shù)據(jù)包數(shù)量；接著，還原并分析捕獲的數(shù)據(jù)包；隨后，結(jié)合捕獲與發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量計算數(shù)據(jù)捕獲率，以準確衡量系統(tǒng)的捕獲效率；最后，驗證并分析還原后的數(shù)據(jù)包，客觀評估系統(tǒng)還原后的被捕數(shù)據(jù)包的完整性與準確性。模擬測試結(jié)果統(tǒng)計表如表1所示。

表1的測試結(jié)果表明，本文設計的系統(tǒng)在不同攻擊類型下均表現(xiàn)出了較高的捕獲率與還原率。這說明，基于人工智能的網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)可以很好地應對各種網(wǎng)絡攻擊，具有強大的防護能力。

五、結(jié)束語

綜上所述，通過模擬人類思維，本文設計的網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)能夠智能識別與分析網(wǎng)絡威脅，顯著提高網(wǎng)絡安全的防御效率。這一方面展示出人工智能技術在網(wǎng)絡安全防御領域的巨大應用潛力，另一方面能夠為未來的安全防御系統(tǒng)提供有益啟示與指導。未來，筆者將持續(xù)研究與探索更多的先進技術，如深度學習等，以進一步完善與優(yōu)化網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)。隨著人工智能技術的不斷進步與應用場景的不斷拓展，未來的網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)將朝著更智能化、精準化的方向發(fā)展，從而有望為構建更加安全、可靠的網(wǎng)絡環(huán)境貢獻力量。

作者單位：柴美梅 西藏職業(yè)技術學院

參考文獻

[1]萬宇軒.基于人工智能的網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)設計與應用[J].計算機應用文摘，2024，40（04）：60-6265.

[2]王博威，盧禹，楊海，等.基于人工智能的網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)設計研究[J].計算機應用文摘，2023，39（12）：88-90.

[3]陸華.基于人工智能與大數(shù)據(jù)的計算機網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)研究[J].信息與電腦，2024，36（03）：47-49.

[4]董衛(wèi)魏，王曦，鐘昕輝，等.基于人工智能技術的輕量級網(wǎng)絡入侵檢測系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代電子技術， 2024，47（05）：108-111.

[5]劉莉.基于人工智能技術的計算機網(wǎng)絡安全防御系統(tǒng)設計[J].辦公自動化，2023，28（12）：19-21.

[6]張鵬.基于人工智能的機場網(wǎng)絡安全防御技術研究[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫（引文版）工程技術， 2024（02）：0175-0178.

[7]楊君藝，馬龍，王曉緹，等.人工智能技術在大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡安全防御中的有效運用[J].數(shù)字技術與應用， 2024，42（01）：230-232.