基于Agent技术的网络安全审计模型研究与实现

基于Agent技术的网络安全审计模型研究与实现

论文摘要

随着计算机网络的发展和计算机应用的普及,网络和网络信息的安全问题日益突出。目前,网络安全的研究较多地集中在访问控制、数据加密、防火墙技术和入侵检测技术上,而忽略了出现较多安全问题的内网的管理控制和用户行为审计。安全审计技术作为继防火墙和入侵检测系统后的第三道防线,能够实现对系统和内部网络安全事件的跟踪、记录和再现,提高局域网的管理力度,有效保障网络的整体安全性。基于日志分析的网络安全审计系统是目前的主流研究方向之一,如何提高审计日志分析效率是研究的热点问题。但是随着网络规模的增大和日志数据种类的增多,集中式的审计结构面临消耗较多网络资源和审计中心负担大等问题,不利于审计分析效率的提高。本文借助于Agent技术自治、智能、协作等特点,构建了一个基于Agent技术的网络安全审计系统,所做的工作主要有:1、设计和实现了分布式的日志数据采集。利用Agent技术实现对局域网内主机系统日志、安全日志以及网络数据包等多个审计数据源的实时采集和处理。结合多种数据源的分析,解决了只分析单一数据源带来的审计不准确的问题,提高审计日志数据的整体分析水平和判断能力。2、改进了传统的关联规则挖掘算法和基于滑动窗口的信息熵检测算法,用于挖掘和完善审计规则,提高了审计分析Agent中规则库更新的智能性。在系统中使用基于“支持度-置信度”框架的Apriori算法挖掘日志数据中隐含的行为规则,但是该算法存在扫描数据库时I/O代价较高、产生较多候选项集等问题,致使其寻找最大频繁项集的效率很低。基于此,本文提出了一种结合排序矩阵的强关联规则生成算法,该算法只需要扫描一次数据库并且产生较少的候选项集,提高了算法效率。日志数据挖掘的规则添加入审计规则库,较好地解决了审计规则的自动生成和更新问题,提高审计分析效率和审计准确率。分析网络数据包时,结合基于滑动窗口的信息熵检测算法可以发现UDPFlood、SYNFlood等DoS攻击行为,避免了使用数理统计等方法带来的漏报和误报现象,提高审计分析的智能性。3、设计了一个基于Agent技术的网络安全审计模型并加以实现。结合局域网实际,在局域网网关服务器和各网络节点分布具备不同功能的Agent实体:数据采集Agent、审计分析Agent、管理控制中心Agent和客户端Agent。利用数据采集Agent实现多数据源的分布式采集;利用数据挖掘技术和入侵检测相关算法挖掘和完善审计规则,提高审计分析Agent的智能性;同时,通过基于Socket类的通信机制实现管理控制中心Agent和客户端Agent间的同步连接和数据传输,实现对局域网内主机屏幕、鼠键信息的远程审计,为局域网的整体安全提供保障。本文系统可以在一定程度上改善传统安全审计系统的缺陷,并且将相关审计分析方法进行研究改进并应用于该系统中,能够有效提高审计系统的智能性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景与意义
  • 1.2 研究现状
  • 1.2.1 审计系统研究现状
  • 1.2.2 Agent 技术研究现状
  • 1.3 本文的主要工作与创新点
  • 1.4 本文的组织结构
  • 第2章 安全审计关键技术
  • 2.1 传统的网络安全技术及其局限性
  • 2.1.1 防火墙技术的局限性
  • 2.1.2 入侵检测技术的局限性
  • 2.2 安全审计技术
  • 2.2.1 安全审计模型
  • 2.2.2 审计数据采集
  • 2.2.3 审计数据分析方法
  • 2.2.4 报警响应
  • 2.2.5 审计报告
  • 2.3 安全保护技术
  • 2.3.1 系统进程与内存监视
  • 2.3.2 审计系统保护
  • 2.3.3 安全信道
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 审计分析关键技术的改进及应用
  • 3.1 审计规则的制定与生成
  • 3.1.1 规则的制定
  • 3.1.2 规则的生成
  • 3.2 一种基于矩阵的强关联规则生成算法
  • 3.2.1 关联规则挖掘
  • 3.2.2 算法描述
  • 3.2.3 实验分析
  • 3.2.4 应用分析
  • 3.3 信息熵算法及其改进
  • 3.3.1 问题提出
  • 3.3.2 信息熵算法
  • 3.3.3 算法改进
  • 3.3.4 实验分析与应用
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 基于 Agent 技术的安全审计系统设计
  • 4.1 Agent 技术
  • 4.1.1 Agent 的概念与特点
  • 4.1.2 Agent 的分类
  • 4.1.3 Agent 技术在安全审计中的应用
  • 4.2 系统总体设计
  • 4.2.1 设计目标
  • 4.2.2 模型设计
  • 4.3 数据采集Agent 设计
  • 4.3.1 数据捕获技术
  • 4.3.2 日志预处理与存储
  • 4.4 审计分析Agent 设计
  • 4.4.1 审计对象分类
  • 4.4.2 审计分析与响应
  • 4.5 管理控制中心与客户端Agent
  • 4.5.1 Agent 的注册与管理
  • 4.5.2 Agent 间的通信机制
  • 4.5.3 远程审计功能设计
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 系统功能实现
  • 5.1 实验环境
  • 5.1.1 运行环境
  • 5.1.2 开发环境
  • 5.2 系统功能实现
  • 5.2.1 安全审计分析
  • 5.2.2 Agent 间的通信
  • 5.2.3 远程审计功能
  • 5.3 系统性能分析
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 总结与展望
  • 6.1 本文工作
  • 6.2 研究展望
  • 参考文献
  • 发表的学术论文及科研成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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