一種基于蜜罐的智能防御系統設計與應用

摘"要：面對日益嚴重的網絡攻擊威脅，傳統的防御手段已經無法滿足對抗復雜和高級的攻擊，構建自動化的主動防御系統刻不容緩。蜜罐技術作為一種主動防御技術，在網絡安全防御體系中發揮著重要作用。本文設計了一種基于蜜罐的智能防御系統，主要包含蜜罐節點、智能防御核心與攻擊緩解框架三部分。該系統利用蜜罐吸引攻擊者，結合機器學習算法和行為分析技術，識別和分類攻擊行為，并根據攻擊類型自動生成應對策略。同時，通過動態網絡環境建模和多級攻擊檢測，可以主動應對入侵行為。實驗證明該系統在增強網絡安全防御能力方面取得了良好效果。

關鍵詞：蜜罐；數據捕獲；主動防御；訪問控制

近年來，隨著網絡技術的快速迭代，我國網信領域面臨的風險和挑戰遠超以往、指數遞增。網絡攻擊和威脅日益猖獗，網絡安全主動防御已成為保障網絡安全的關鍵要素。傳統網絡安全技術已無法有效應對各種新型復雜的網絡威脅，針對企事業單位辦公網絡應用需求，本文設計和部署了基于蜜罐的主被動相結合的智能防御系統。在傳統防御基礎上，添加蜜罐系統，將多種信息網絡安全防護措施有機結合起來，各項措施能夠相互支持和補救，盡可能地阻斷攻擊者的威脅。

1"主動防御技術

網絡安全主動防御技術是指采取主動的策略來預測和防御未知的攻擊行為。該領域的研究旨在提高網絡的安全性和保護關鍵信息資產，主動發現和應對各種威脅，減少攻擊的影響和損害。其關鍵技術包括網絡安全態勢預警、入侵檢測、欺騙和干擾、安全反擊等技術。針對傳統防御手段存在較高的誤報和漏報率等問題，本設計在傳統防御基礎上，通過部署蜜罐系統和欺騙技術，構建主被動防御結合的智能防御架構。

2"蜜罐技術

2.1"蜜罐原理和特點

蜜罐是一種安全資源，其價值在于被掃描、攻擊和攻陷。通過建立一個或多個具有漏洞或易于受到攻擊的特性的虛擬或真實的誘餌系統，吸引、誘騙攻擊者對其進行非法使用，從而對攻擊行為進行記錄，以研究攻擊者的攻擊目的、攻擊方法和攻擊工具，并通過技術和管理手段有針對性地增強目標系統的安全防護能力。主要用于攻擊的檢測、捕獲、分析、取證和預警。

蜜罐具有以下特點：訪問即攻擊，基于蜜罐誘捕機理，任何觸碰和進入蜜罐的行為均被詳細定位和分析，實現網絡入侵的零誤報，提高入侵檢測的準確率；對業務場景進行模擬仿真，引誘攻擊，轉移攻擊者注意力，從而延緩對實際業務網絡的攻擊，提升應急響應速度；分析攻擊行為特征，了解其行為特點、攻擊手段和技術方法，實現全面取證，精準溯源。

2.2"蜜罐分類

根據交互程度的不同，可以分為高交互蜜罐和低交互蜜罐。低交互蜜罐只能模擬部分服務、端口、響應，入侵者不能通過攻擊這些服務獲得完全的訪問權限；高交互蜜罐提供給入侵者一個真實的可進行交互的系統，可以被完全攻陷，允許入侵者獲得系統完全的訪問權限，并可以以此為跳板實施進一步的網絡攻擊。從實現方法上來劃分，蜜罐可分為物理蜜罐和虛擬蜜罐。物理蜜罐是網絡上一臺真實的完整計算機；虛擬蜜罐是由一臺計算機模擬的系統，可以響應發送給虛擬蜜罐的網絡流量。

2.3"蜜罐在網絡安全中的應用

蜜罐技術是一種重要的網絡安全防護手段，應用廣泛。首先，蜜罐可作為屏障保護關鍵系統和數據，通過模擬漏洞或虛構系統吸引攻擊者，減少對真實系統的攻擊。其次，蜜罐用于收集和分析網絡攻擊數據，揭示攻擊者動機和目標，為管理員提供情報，制定更有效的安全策略和防范措施。最后，蜜罐用于社交工程防御，誘使攻擊者暴露真實意圖，識別和防范針對性攻擊，防止內部威脅和欺詐行為。

3"基于蜜罐的智能防御系統設計

3.1"系統概述

本文構建了一個惡意實體的跟蹤和緩解框架，考慮傳統防護模型的弱點，在傳統防火墻結合入侵檢測與防御系統的基礎上，將蜜罐作為傳統安全產品的有力補充，利用蜜罐技術來檢測惡意流量，逆向追蹤溯源攻擊者，并對其實施一種動態隔離，以減緩惡意軟件的自我復制和傳播，實現對各種安全威脅進行研究分析、設備關聯和綜合數據分析，充分發揮各種設備自身優勢，將主被動防御有機結合，實現全方位立體化防御體系。系統設計實現步驟如圖1所示。

圖1"系統設計實現步驟

從對整個網絡環境進行資產的管理和監控著手，進行安全設備部署與管理，對入侵攻擊數據的捕獲，通過對入侵者的攻擊數據收集和分析，實現對網絡攻擊行為檢測、分析、反饋、干擾、追蹤和定位，總體實現數據捕獲、數據控制、數據分析、響應處置、可視化展示等功能。該系統集成了入侵檢測、入侵防御功能以及日志分析功能，實現了從被動防御向主動防御的轉變。

3.2"系統設計與實現

該系統包括三個主要模塊：蜜罐節點、智能防御核心和攻擊緩解框架。

蜜罐節點通過構建多個類型的蜜罐來獲得攻擊者的特征信息，分析攻擊者的策略與能力，對攻擊行為進行引誘，保護重要系統資產；防御核心與蜜罐節點進行數據交互，通過對全網綜合日志與實時狀態結合蜜罐交互信息智能分析，實現對網絡攻擊的更精準的定位以及自動生成智能化應對方案；攻擊緩解框架則通過動態網絡環境與多級檢測手段，實現對網絡入侵行為的主動應對。各子系統集成到一個有凝聚力的主動防御策略中，防御系統核心組件與蜜罐部署協同工作，以增強安全性并減輕威脅。

圖2"系統部署圖

3.2.1"蜜罐節點

蜜罐節點模塊負責部署和管理多個蜜罐實例。由于單個蜜罐僅能提供模擬業務的一種實現方案，欺騙能力不足，故在蜜罐系統中部署多種類型的蜜罐進行模擬仿真，每個模塊都具有不同的功能和特點，以應對不同類型的攻擊。蜜罐節點可以包括多種類型的蜜罐，如Web服務器、數據庫、OA系統等。

在VMware虛擬機軟件上構建蜜罐系統，蜜罐節點需具備良好的隔離性和監控能力，能夠記錄攻擊者的行為以及攻擊方式。根據網絡需求，選擇具有低交互性的蜜罐系統，如Honeyd等，將選定的蜜罐軟件下載到目標主機上，進行安裝和配置，將其部署在網絡中的關鍵位置，以吸引攻擊者對其進行攻擊。通過監控和分析蜜罐中的攻擊行為，獲取攻擊者的特征信息。

3.2.2"智能防御核心

智能防御核心模塊負責分析蜜罐節點收集到的攻擊數據，實時監控和識別各種網絡攻擊行為。其主要功能是根據網絡安全態勢感知、攻擊檢測與響應、安全策略更新和防御能力提升四個方面進行智能決策和自動化防御。

智能防御核心模塊利用機器學習和行為分析技術，建立攻擊行為的模型，并對異常行為進行實時檢測和預警。例如，通過監測特定的攻擊流量、異常的訪問模式或惡意軟件的行為，智能防御核心能夠識別潛在的攻擊者并采取相應的防御措施；使用實時數據流處理技術對網絡流量和事件進行實時監測和分析；根據檢測結果生成防御策略，并將其應用到網絡設備和防火墻等安全設備上；另外，還支持安全運維和管理，可以為企業提供全面的安全保障和服務。

3.2.3"攻擊緩解框架

攻擊緩解框架模塊用于減輕已發起的攻擊的影響。它負責根據智能防御核心的分析結果，執行相應的阻斷或緩解措施來應對攻擊。通過多元化防御手段，如防火墻、入侵檢測與防御系統和反病毒軟件等，來識別、隔離和清除惡意軟件，執行阻斷攻擊流量、更新防火墻規則、啟動入侵檢測系統等防御措施，快速恢復受影響的系統。同時，攻擊緩解框架需要具備良好的自適應能力，能夠根據不同類型的攻擊進行優化和調整，以提高防御效果。

該模塊采用基于安全數據采集、安全事件分析、安全控制和安全服務四個層次的框架設計，能夠全面覆蓋網絡安全的各個方面。同時，該子系統還支持多種安全協議和標準，可以與其他安全產品進行集成和協同工作。

3.3"系統功能驗證

將系統應用在單位園區網絡，對全部網絡資產進行管理和監控，完成系統搭建后，對系統進行測試實驗。先將一臺不存在歷史訪問信息的物理主機作為攻擊者接入園區網中，運行Windows操作系統，對其分配的IP為17216.19.21，使用多種攻擊工具，讓其試圖訪問真實主機服務器和172.16.19.12的蜜罐服務器（虛假服務器）。在訪問時，蜜罐系統成功監測到了IP為172.16.19.21的主機，并捕獲到相關主機信息，如表1所示。

蜜罐系統將收集到的數據傳輸到防御系統核心，核心對數據進行綜合分析，先對IP地址進行進一步分析，對比數據庫內網絡結構，再對違規主機信息進行初步分析。如下表2所示。

由于不屬于黑白名單，防御系統核心將分析數據傳往緩解框架，緩解框架根據近源從屬交換IP地址自動登錄交換機，并執行探測指令，將返回信息收集并回傳防御系統核心。信息內容如表3所示。

防御系統核心根據表1記錄事件來源（SC_TYPE），根據表3是否屬于匯聚級聯接口（IF_TK）判定違規主機屬于級聯接口，需進行退級阻斷策略，將相關信息傳輸給緩解框架處理。防御系統核心將整個事件記錄入庫，并根據事件等級和嚴重程度、全局防御體系負載與基礎網絡吞吐量等綜合信息，計算違規主機封禁時間，違規主機被近源從屬交換執行MAC黑洞策略后，將在一段時間內，所有數據包被交換機拋棄，達到了緩解阻斷的效果。

結果表明，引入文中所設計的系統能夠將外來入侵者與真實的主機相隔離，并屏蔽對主機的訪問。同時，所部署的蜜罐系統能夠實現對入侵者的欺騙，并記錄入侵者的詳細信息，為后續安全管理員的分析與處理奠定了良好的基礎。

結語

近年來，網絡攻擊技術層出不窮，蜜罐技術得到廣泛應用。本文中，我們首先對蜜罐技術進行了闡述。其次，基于蜜罐技術設計并構建了一個智能攻擊防御系統。為驗證其實際應用效果，將該系統部署在某單位的辦公園區內。經過實際運行，該系統成功捕獲了入侵主機的異常訪問信息以及相關網絡活動信息，將這些信息與機器學習算法和行為分析技術相結合，實現了自動化防御策略的生成和應用。這一改進顯著增強了防御的主動性，并有效提升了網絡安全的整體防護能力。

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基金資助：河北省科學院基本科研業務費制度試點項目（項目編號：2022PF011）

作者簡介：楊文煥，女，河北邢臺人，碩士，工程師，主要從事大數據分析、網絡安全方面的研究。