介绍。.
目前，任何战略性网络安全和隐私计划的关键都在于其可衡量性，因为无法衡量就无法了解，无法了解就无法管理，无法管理就无法改进。思科安全研究显示，2016 年 11 月至 2017 年 10 月，全球加密网络流量 (HTTPS) 增长了 12 个百分点。根据 Gartner 发布的《2017 年移动威胁防御市场指南》，到 2019 年，移动威胁将占所有安全事件的三分之一，而 2016 年这一比例仅为 7.5%。网络安全适用于所有类型的生态系统，涉及所有类型的实体（人、物、硬件、软件、固件、受管流程、组织流程、商业模式、虚拟形象等），并确保可访问性。网络安全惠及环境、人、物（物联网）、生物、虚拟现实虚拟形象、硬件、软件、个人助理等等。它促进生产力和进步，从而实现社会的可持续发展。网络安全能够抵御混乱、入侵和攻击的完美风暴、威胁、漏洞、横向移动、网络武器、多态/变形恶意软件等。它提供保障并实现平衡的全球治理。它是合规需求和义务（例如 SOX、PCI-DSS、GDPR 等）背后的驱动力。它确保质量，探索（检测、分析、根本原因分析、横向移动分析等）、预测、修复和恢复网络安全和隐私事件、入侵尝试以及所有类型的网络攻击。它过滤未经授权的输入和输出，监管和控制潜在的不稳定因素，并对不利、恶意或危险情况发出预警。网络安全体现在流程、硬件设备、软件工具和固件、标准、最佳实践、方法论、政策等各个方面。它使组织能够做到负责任、可持续和共同负责。网络安全能够防御和抵御不安全因素和所有类型的风险（影响、漏洞和威胁的交集）。网络安全是所有转型、基础设施、生态系统、组织、技术、实体、规范、开发、设计、实施、商业模式、治理等等的DNA。它是信任、进步、可持续性等诸多方面的主要推动力。网络安全是企业、组织、工业4.0、人工智能发展、各类交通工具、基础设施等诸多新概念的核心。一个普遍的误解是，保护实体、组织、系统、结构、业务、基础设施、生态系统等是实现这一目标的唯一途径。它涉及考虑或实施某些额外的网络安全功能，而正确的做法是从一开始就将网络安全保护融入设计阶段，并且它是一个全面、包罗万象的解决方案，而不是一系列附加组件/补丁或功能的集合。它涵盖一切：人员、硬件、软件、固件、流程、程序、合规性、基础设施、机器、治理、网络弹性、环境等等。.
僵尸网络生命周期。高级威胁和网络武器的功能剖析。.
僵尸网络生命周期包含以下阶段：（1）注入和部署。可识别的实例包括：恶意电子邮件的分发、软件漏洞、即时通讯、P2P 文件共享网络和其他僵尸网络。在此阶段，可识别的弹性技术包括：使用可信进程、基于简单名称的混淆、rootkit 技术、降低安全规则、降低系统性能、安装防病毒软件、内置反调试和反虚拟化、部署技术、多态性和变形、持续更新僵尸程序等。（2）C&C 或 C2（命令与控制）。可识别的四个子阶段包括：（i）模型和拓扑。在此阶段，可识别的实例包括：集中式（单星型、多服务器星型和分层式）和分布式（随机）。（ii）应用和协议。此处识别的实例包括：P2P、即时通讯、HTTP/HTTPS、IRC 等。(iii) 通信发起。此处识别的实例包括：推送和拉取方法。(iv) 通信方向。此处识别的实例包括：双向和入站。在此阶段，识别出各种弹性技术：DNS/DNSSec 技术、加密/隐写术/潜意识通道、多个 URL、死信箱以及 C&C 变体。C&C 组织选项的范围允许识别出五种类型：(a) 完全集中式。其结构为树状，根指挥官直接控制和指挥中间指挥官，中间指挥官又以同样的直接控制和指挥连接到各个单元。(b) 集中指挥、分散执行。其结构为树状，根指挥官直接控制和指挥中间指挥官，中间指挥官与各个单元相连，但缺乏凝聚力。(c) 协作式 C2。 
(a) 完全网状结构，包括指挥官和中层指挥官，他们拥有直接控制和指挥权，而中层指挥官与各单位之间的联系较弱。(d) 去中心化 C2（自同步）。其结构呈树状，指挥官位于根节点，通过直接控制和指挥权与中层指挥官相连，中层指挥官通过弱耦合与各单位相连。(e) 无组织结构。指挥官、中层指挥官和各单位之间缺乏弱耦合或直接控制/指挥权。(3) 僵尸网络应用。可识别的实例包括：DDoS/DoS 攻击、间谍活动、垃圾邮件和恶意软件分发、应用程序托管以及恶意活动。在此阶段，可识别的弹性技术包括：匿名技术、伪装消息、暴露限制和报复技术。任何攻击/入侵实体（高级威胁和网络武器）的主要功能领域是：
1) 渗透。这包括：(a) 访问。这可以是：(i) 技术性攻击，包括通过互联网远程攻击，或近距离使用芯片交换、USB 设备或令牌、供应链、窃听电缆、秘密 Wi-Fi（即使使用 WPA3）、盗窃、抢劫、浏览等手段进行攻击。(ii) 社会性攻击，包括使用说服、勒索、敲诈、贿赂、欺骗、欺诈和诈骗等手段。社会性攻击的目标包括用户、运营商、制造商和服务提供商。(b) 漏洞/攻击面。这些是指以下方面的弱点、缺陷、不足、不准确之处、需求（例如，即使应用程序是恶意的，我也必须运行它）、错误、信任问题、不足、缺陷等：(i) 软件。应用程序、应用或系统软件中意外或故意引入的弱点。(ii) 硬件。微处理器、显卡、电源、外围设备、存储设备、网卡、硬件木马等缺陷，以及在设计、测试、实施等生命周期的任何阶段植入的木马程序，这些木马程序可能随时自主运行或接收来自攻击者的无线信号等。(iii) 通信信道。例如，窃听光纤线路、电磁拦截无线通信以及计算机设备的电磁辐射。(iv) 配置。端口疏忽或错误地保持开放状态、允许使用弱密码、未使用重试次数限制、程序错误、协议缺陷、组织混乱、管理不善等。通常，技术因素和社会因素会结合在一起，例如网络钓鱼。2
) 有效载荷。这指定了恶意程序将在一个或多个阶段执行的恶意操作，包括暂时消失以制造混乱，以及反复出现，且这些行为会变得越来越邪恶、出乎意料和混乱。
无线链路干扰威胁：物理网络武器。高级威胁和软件网络武器的类型。.
例如，使用多天线干扰器（例如射频干扰器）干扰无线链路，会造成严重的网络安全威胁，因为它会干扰人为制造的电磁信号。一些例子包括干扰警察和其他紧急服务部门使用的专用移动无线电 (PMR) 系统、干扰和欺骗 GPS/GLONASS 接收器、干扰停车场的远程门锁以方便盗窃，以及干扰住宅的无线报警系统以使窃贼能够不被察觉地进入。大规模 MIMO 技术（指使用数百或数千根同相工作的天线）可用作物理网络武器或干扰设备，并通过 DDoS/DoS 攻击对民用和军用无线通信系统造成破坏。高级威胁和网络武器可以分为不同的类别：（1）通用、低潜在威胁。（2）高潜在恶意软件。这类恶意软件可以从外部影响系统，但技术上无法渗透系统并造成直接损害。这是一种恶意软件，它可以充当智能代理，能够渗透到受保护的、甚至是自主的、物理隔离的系统，并影响输出过程，从而造成直接损害、窥探内容、制造混乱等等。.
先进威胁和网络武器世代。.
可以识别出几代高级威胁和网络武器：
1）第一代。利用辐射或信号干扰进行电子战的网络武器，可以通过基于干扰和阻塞的传统电子战方法，使目标失明、受损、性能下降或瘫痪。切断用于电话、数据、互联网等的铜缆或光纤线路也属于这一代。其效果是降低或中断通信，类似于使用C&C/C2（指挥与控制）技术的网络武器。它们通过物理手段（干扰、电磁干扰等）攻击处理单元。使用的手段包括中子弹、对制导介质的物理切断、模拟太阳黑子辐射、射频抑制器、干扰发生器等。2
）第二代。这类武器需要获得运行权限，才能利用漏洞代码。它们利用软件/固件和硬件来启用系统或特定目标中的漏洞（各种类型的漏洞，例如多重零日漏洞）。这些攻击的特点在于，攻击者必须拥有系统软件、固件或硬件设计、配置或实现中可被利用的漏洞。生物学中类似的方法是通过写入和删除片段来编辑基因组或DNA分子，从而赋予生物体新的技能和能力。心灵感应、超心理学和生物黑客等网络武器也在不断改进，使得利用药物编辑DNA（如同编辑文件一样，可以进行修改、剪切、粘贴等操作）成为可能，从而增强人类乃至所有生物的非常规能力。3
）第三代。在这一代中，前几代的高级威胁和网络武器得到整合、改进并相互协作。它们能够破坏通信和网络基础设施的协调；同样，它们也能够制造混乱、散布虚假信息、扰乱秩序、制造混乱、进行间谍活动、窃取信息等等。
针对高级威胁和网络武器的反制技术。网络攻击的目标。.
应对措施和安全防护手段日益丰富。即使借助人工智能，以下几种方法仍然适用：
1）黑名单机制。已集成到杀毒软件、网络入侵防御系统 (NIPS)、主机入侵防御系统 (HIPS) 和攻击入侵防御系统 (AIPS) 等系统
中。但这些方法对定向攻击无效。2）白名单机制。已集成到计算设备以及内部网络中。在某些情况下，白名单机制对网络某些部分（例如 SCADA 系统）有效，但成本非常高昂。3
）异常检测。这些方法仍需进行全面测试，但值得探索（尤其是在后台系统）。4
）在虚拟化环境中运行。可能对某些类型的恶意软件有效。这包括使用隔离区、非军事区 (DMZ)、沙箱、VLAN 分区、通过密封虚拟机进行隔离等。5
）人工智能技术，例如机器学习和深度学习等增强技术。机器学习技术包括分类、聚类（用于安全用户行为分析 (SUBA) 解决方案）、回归等。一些机器学习技术包括静态、动态和行为特征、高级模式以及无监督异常（适用于无需解密的加密数据）。
一些高级威胁/恶意软件和 APT 型网络武器包括：(i) Duqu。其目的是捕获有关 PC 类计算设备的信息。它包含一个键盘和鼠标记录器。它是一种间谍软件。它使用与 Stuxnet 相同的平台和传播途径，但有效载荷不同。其传播机制涉及投放一个包含零日漏洞的 MS Word 文档，该文档会等待计算机闲置十分钟并满足另一个条件。在网络上，它会将自身复制到共享文件夹（使用键盘记录器窃取的密码），并在目标计算设备上创建一个计划任务。(ii) Flame。其目的是进行网络间谍活动和信息窃取。(iii) Gauss。它未经授权收集信息，并窃取银行系统、社交媒体账户、电子邮件、即时通讯等的凭证。(iv) Stuxnet。攻击了伊拉克的铀浓缩系统，基于西门子PLC。(v) Carbanak/Anunak。以ATM机为目标，基于Tyupkin银行恶意软件。
网络攻击种类繁多，目标各异，例如：
1）人工智能系统、机器人、虚拟现实、增强现实、弱现实、个人助理、普适计算（AmI）、后现实、航空电子设备、无人机、联网汽车等。2
）控制系统（例如Stuxnet病毒）。这会对交通运输系统（垂直和水平）、关键的工业4.0基础设施以及公共事业（水、电、工业、管道、医疗保健、农业等）造成风险。3
）算法。这会对金融系统（例如SWIFT，环球银行金融电信协会，一个供金融业开展业务的私有全球电信网络；Bluenoroff攻击组织曾在2015-2016年攻击过它）、资金转移、公平市场、支付系统、社会保障、区块链、加密货币等造成风险。4
）数据库和存储库。其结果是缺乏信任、社会混乱和无政府状态。5
）通信。其结果是指挥和控制的丧失；假新闻导致人们对新闻报道和政府机构的信任度下降。
恶意软件和恶意代码输入向量。.
Rootkit 是一种恶意软件，它获取并维持特权访问权限（即 root 或管理员权限）来操作系统（因此得名 rootkit），同时通过篡改操作系统的正常行为来隐藏自身。Rootkit 通常有三个目标：（1）执行。Rootkit 希望能够在受害者的计算设备上不受限制地运行。大多数计算系统（包括 Linux、Unix、Solaris、Android、iOS、Windows 等）都具有访问控制列表 (ACL) 和功能列表等授权机制，以防止应用程序访问受保护的资源。Rootkit 利用这些机制中的漏洞或通过社会工程攻击来安装自身，从而不受任何限制地执行操作。（2）隐藏。具体来说，Rootkit 不希望被已安装的安全产品（例如杀毒软件）检测到并清除。防止这种情况发生的最佳方法是使其对机器上运行的所有其他应用程序不可见。（3）执行。 rootkit 具有特定的执行目标（技术上称为有效载荷）。除了执行和保持隐藏状态外，它还会入侵受害者的计算机，窃取密码或带宽，或安装其他恶意软件。恶意软件的入侵途径日益增多，包括：软盘、CD、DVD、U盘、社交网络、电子邮件、即时通讯、P2P（歌曲、屏幕保护程序、视频等）、网页下载、未经用户干预或知情的情况下下载到计算机上的软件（恶意软件），例如仅通过访问网页（无需明确点击链接）即可下载的软件、利用网络浏览器或其扩展程序中的漏洞、相关软件（Adobe Reader、Adobe Flash、QuickTime、RealPlayer、Skype、iTunes、Java、WinRAR、WinZIP、VLC、MediaPlayer、即时通讯客户端、电子邮件客户端（如Outlook/Thunderbird）、浏览器（如Internet Explorer、Safari、Firefox、Chrome）、Microsoft Office（如Word、Excel、PowerPoint等））中的漏洞、客户端软件、操作系统、驱动程序、DLL、库、虚拟机中的虚拟机管理程序等等。一些恶意软件传播方式包括利用软件漏洞（开发特定软件的零日漏洞利用程序）和水坑攻击（在已入侵的服务器上部署漏洞利用程序）。利用网站分发恶意载荷）、鱼叉式网络钓鱼电子邮件（将恶意文档附加到鱼叉式网络钓鱼电子邮件中以感染受害者）、利用基于 DNS/DNSsec 弱点的网络钓鱼等。.
信息层面的影响类型。.
对目标系统的网络攻击可能以多种方式影响敏感信息。受损资源必须能够防御信息战策略，以保护自身免受威胁、中断、篡改、拒绝服务或敏感信息资产被破坏的影响。攻击会造成各种信息影响，其中最相关的包括：
1）信息篡改。当攻击导致文件被修改时，就会发生这种情况（例如，WannaCry 勒索软件会加密文件、文件夹或硬盘以勒索赎金）。当攻击涉及篡改时，意味着文件内的数据发生更改或受害者的信息被修改。2
）服务中断。这通常由拒绝服务 (DoS)/分布式拒绝服务 (DDoS) 攻击引起。当攻击涉及中断时，意味着对受害者或信息的访问发生改变、速度减慢或完全丧失。3
）信息破坏。这通常发生在攻击导致文件被删除或访问权限被切断时。破坏是最严重的恶意影响，因为它涉及删除文件或移除受害者的信息（包括人、机器、程序、人工智能代理等）。4
）信息泄露。这通常涉及通过嗅探器、视频监控、间谍软件、键盘记录器或加密流量分析等手段，使攻击者能够访问他们通常无法获取的信息，从而推断出诸如消息量和频率等信息。未经授权的信息泄露可能导致其他类型的网络安全漏洞。5
）信息发现。这涉及发现先前未知的信息。例如，当扫描工具（例如 Nmap 端口扫描或 Nessus 漏洞扫描）探测信息时，发现的信息可用于对特定目标发起攻击。自主移动代理和机器人程序被用于在网络中搜索人员、个人资料、行为、数据、文件等。
防御战略的分类。.
网络攻击发生前、发生中和发生后都可以实施防御。一些最相关的防御策略包括：
1）缓解。在漏洞被利用之前或网络攻击发生期间，防御者可以采取多个步骤来减轻网络攻击已经造成或可能造成的损害。例如，攻击者可能安装了蠕虫病毒并在网络中传播。可以从网络中的一组计算机中移除一个实例，并在管理员管理移除蠕虫病毒的操作期间重定向流量。缓解旨在降低网络攻击的严重程度。一些可行的技术包括：（i）从网络中移除。这涉及管理员将受感染的计算机放置在隔离区、隔离区、DMZ、沙箱、VLAN 或虚拟化环境中的特定虚拟机 (VM) 中，从而移除这些计算机，防止进一步的损害。特定的蠕虫病毒可能驻留在网络中并开始传播。（ii）白名单。白名单是防御者已知的允许连接的列表。攻击可以针对驻留在预定端口上的特定软件。(iii) 参考公告。这些是防御者提供的用于缓解攻击的说明，或漏洞数据库/供应商参考编号，用于缓解或消除漏洞、入侵尝试或攻击。2
) 补救措施。在漏洞被利用之前或之后，防御者可以采取补救措施来阻止攻击。补救策略包括在漏洞被利用之前或期间采取适当措施来纠正情况。一些可能的技术包括：(i) 修补和更新系统。应用供应商针对正在使用的软件或固件中的漏洞发布的补丁。当由于各种原因出现漏洞或攻击时，防御者会使用供应商提供的补丁/修复程序。(ii) 代码正确性。组织内的各个部门会发布针对特定应用程序的代码补丁，以消除攻击者利用这些漏洞的可能性。(iii) 通过 Ctrl+Alt+Del 组合键逃脱、切断网络连接、关闭设备、取出 SIM 卡、进入法拉第笼、激活 WiFi 的射频抑制器等。
软件漏洞类型。网络攻击目标类别。.
软件漏洞可分为两大类：(1) 故意漏洞。这类漏洞又可进一步细分为：(i) 恶意漏洞，例如木马（包括病毒的复制功能和非复制功能）、后门、定时炸弹或逻辑炸弹。(ii) 非恶意漏洞，例如隐蔽/潜意识通道（存储、时间控制等）。(2) 非故意漏洞。例如验证错误（不完整、不一致）、域错误（包括残存对象的重用等）、序列化/别名错误（包括竞争条件、TOCTTOU（检查时间到使用时间）错误/缺陷/漏洞）、身份验证/认证不足以及违反边界条件（包括资源耗尽等）。攻击目标的多样性令防御系统感到困惑，难以预测下一次攻击。以下已被确定为主要攻击目标和其他可利用的逻辑错误：
1) 用户。针对用户的网络攻击是指旨在窃取用户个人信息、损害其声誉或财务状况，或造成其人身伤害甚至死亡的攻击。它通常涉及使用社会工程学技巧，例如“水军”（astroturfing），即散布虚假信息。2
）应用程序/应用。这是针对特定软件的攻击。应用程序可以是客户端、服务器或P2P对等体。客户端应用程序是旨在帮助用户执行常见任务的软件。服务器应用程序是旨在托管多个并发用户的软件。3
）操作系统（内核、用户界面、驱动程序、虚拟机中的管理程序，例如VMware中的管理程序）。操作系统负责协调活动并共享计算机资源。攻击可以针对特定操作系统（Linux、Windows、Solaris、Unix等）中的漏洞。虚拟化环境（例如VMware）中使用的管理程序也存在漏洞，例如，攻击者可以利用这些漏洞从一个本应隔离和密封的虚拟机迁移到另一个虚拟机。4
）网络。目标是特定的网络、L3/IP 子网或 L2 VLAN，或者通过网络、子网、网络协议等中的漏洞获取访问权限。5
）本地攻击。这种攻击针对用户的本地计算机（平板电脑、智能手机、PC、医疗假肢、物联网设备、智能手机 SIM 卡等）。
最后考虑因素。.
根据 Radware 的数据，2017 年分布式拒绝服务 (DDoS) 攻击在应用层增加了 64%（主要攻击途径为 HTTP，占比 37%；DNS，占比 33%；HTTPS，占比 28%）；在网络层增加了 51%（主要攻击途径为 TCP-SYN 泛洪，占比 35%；UDP，占比 23%；IPv6，占比 10% 等）。大多数网络攻击都遵循一种由特定攻击阶段构成的结构，称为网络杀伤链 (CKC)：每次攻击都始于侦察阶段，攻击者试图在目标系统中发现漏洞。随后是武器化阶段，攻击者在此阶段发现并利用这些弱点来开发有针对性的恶意代码。下一个阶段称为恶意软件传递阶段，该阶段允许将恶意软件传输到潜在目标。恶意软件成功传递后，进入利用阶段，在此阶段，恶意软件会触发入侵代码的安装。一旦系统被攻破，攻击者即可建立C&C/C2通道，从而发起任何恶意操作。集成安全方法 (ISA) 为全面的网络安全策略提供了关键指导。ISA 的主要目标是生成早期预警或警报，最好是在攻击发起之前（即漏洞利用阶段之前）。警报旨在生成相关的警告信息，将收集到的威胁数据转化为可执行的任务。该信息有助于选择应对措施，防止组织遭受攻击。如果无法阻止入侵，则必须检测攻击范围，然后采取相应的反应和响应措施。这些应对措施应包括阻止或反击入侵者的行动，以及明确的恢复程序，以便快速将受攻击的系统恢复到初始状态并恢复正常运行。 NIST 800/ISO 27002 标准确定了以下最佳实践的关键领域：识别（数据工具、用户权限、网络异常、服务中的远程访问木马、通过审计识别基础设施范围内的漏洞）、预防（数据移动、用户滥用、网络级通信、服务创建、通过解释识别基础设施范围内的漏洞利用）、防御（数据访问、用户凭证、网络服务、服务使用、通过控制措施识别基础设施范围内的变更）、响应（数据调查、用户冒充、网络限制、服务控制、通过修复措施修补基础设施）以及恢复（从备份中恢复数据、用户访问控制列表、网络配置、建立服务基线、通过部署综合策略重建基础设施）。其他标准还包括检测和保护等领域。良好的网络安全实践涵盖多个层级或领域：在网络层，保护网络免受内部和外部攻击、过滤未经授权的访问和恶意内容、监控和测试安全控制以及管理网络负载（服务质量）；在恶意软件防护层面，制定适用于组织所有领域的反恶意软件策略和防御措施，扫描恶意软件，并在整个组织范围内更新防病毒软件；在监控层面，制定监控策略和支持策略，持续监控所有系统和网络，并分析日志以发现可能表明入侵尝试或网络攻击的异常活动；在事件管理层面，建立事件响应和灾难恢复能力，制定和测试事件管理计划，为事件管理团队提供培训，并报告犯罪事件以确保采取法律行动；在培训和意识层面，制定涵盖组织系统可接受和安全使用的用户策略，为所有员工建立可评估的培训计划，并保持用户对网络风险的认识；在居家办公和移动办公层面，制定移动办公策略并培训员工遵守该策略，为所有设备实施安全基线，并保护传输中和静态数据；在用户权限管理层面，建立帐户管理流程并限制特权帐户的数量，限制权限并监控用户活动，并控制对活动和审计日志的访问。在信息风险管理层面，建立有效的治理结构并确定风险，制定并支持风险管理策略，并确保用户了解风险的重要性；在安全配置层面，应用安全补丁并确保所有基础设施系统的安全配置得到维护，创建所有基础设施设备的清单并定义基线；在可移动介质控制层面，制定策略以控制对可移动设备（例如 USB 设备）的所有访问，限制可移动设备的类型和用途，并在将其导入基础设施系统之前扫描所有可移动设备是否存在恶意软件。.
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作者：
Javier Areitio Bertolín 教授、博士 – 电子邮件：
德乌斯托大学工程学院教授。.
网络与系统研究组主任。.
