本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)空間安全研究領(lǐng)域，尤其是一種基于云平臺(tái)的動(dòng)態(tài)注入式僵尸網(wǎng)絡(luò)行為仿真系統(tǒng)和裝置。

背景技術(shù)：

僵尸網(wǎng)絡(luò)依靠一對(duì)多的命令與控制(C&C)信道可迅速形成分布式攻擊網(wǎng)絡(luò)，日益成為一種持續(xù)性的賽博威脅。安全可控的僵尸網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境對(duì)僵尸網(wǎng)絡(luò)研究具有重要意義。不同于真實(shí)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的僵尸網(wǎng)絡(luò)仿真中無(wú)法從微觀上體現(xiàn)用戶通過(guò)點(diǎn)擊釣魚(yú)鏈接、下載第三方軟件等行為導(dǎo)致的病毒感染，這給僵尸網(wǎng)絡(luò)行為復(fù)現(xiàn)帶來(lái)了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

目前該領(lǐng)域相關(guān)研究成果較少。申請(qǐng)?zhí)枮?01510163256.9的專利“一種僵尸網(wǎng)絡(luò)的模擬方法及系統(tǒng)”公開(kāi)了一種僵尸網(wǎng)絡(luò)的模擬方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于僵尸網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，生成網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、虛擬節(jié)點(diǎn)引擎和程序模擬器，達(dá)到較接近真實(shí)的僵尸網(wǎng)絡(luò)模擬。但該成果依賴于靜態(tài)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并沒(méi)有針對(duì)僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播行為進(jìn)行模擬。歐陽(yáng)賠等人在計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件2013年第30卷第1期發(fā)表的論文“僵尸網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”提出了一種基于測(cè)試床的僵尸網(wǎng)絡(luò)仿真方案。該方案利用可擴(kuò)展語(yǔ)言對(duì)仿真場(chǎng)景進(jìn)行定制描述，以此為基礎(chǔ)，仿真系統(tǒng)通過(guò)仿真場(chǎng)景的封裝、仿真場(chǎng)景的自動(dòng)化配置、數(shù)據(jù)的采集與展示等關(guān)鍵技術(shù)和模塊，實(shí)現(xiàn)了仿真場(chǎng)景可定制、仿真環(huán)境可自動(dòng)部署、仿真過(guò)程可控制等仿真實(shí)驗(yàn)功能。其不足之處在于，側(cè)重于僵尸網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境的仿真，尚未對(duì)僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播行為仿真進(jìn)行研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明旨在提供一種動(dòng)態(tài)注入式僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播行為的仿真方法。

技術(shù)方案：一種動(dòng)態(tài)注入式僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播行為的仿真方法，包括如下步驟：

(1)設(shè)定感染場(chǎng)景；

(2)建立傳播模型；

(3)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)：系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的感染場(chǎng)景和傳播模型，按照時(shí)序關(guān)系隨機(jī)選擇滿足條件的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，向目標(biāo)場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)注入僵尸網(wǎng)絡(luò)代碼并驅(qū)動(dòng)虛擬機(jī)運(yùn)行，模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播特征。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)設(shè)定感染場(chǎng)景具體包括如下子步驟：

(1.1)基于云計(jì)算平臺(tái)設(shè)置場(chǎng)景中的節(jié)點(diǎn)、拓?fù)洹⒔┦W(wǎng)絡(luò)樣本和訪問(wèn)參數(shù)；

(1.2)進(jìn)行仿真系統(tǒng)初始化：存儲(chǔ)t時(shí)刻場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)總數(shù)N(t)及其列表ListN(t)、已感染節(jié)點(diǎn)數(shù)I(t)及其標(biāo)識(shí)列表ListI(t)、免疫節(jié)點(diǎn)數(shù)R(t)及其標(biāo)識(shí)列表ListR(t)、感染比率β、免疫比率α。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)具體包括如下子步驟：

(2.1)根據(jù)經(jīng)典SIS系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型建立僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播模型：

其中，S(t)為可能感染的節(jié)點(diǎn)數(shù)，t為仿真時(shí)間；

(2.2)根據(jù)擬仿真的僵尸網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)特征和步驟(1)中設(shè)定的感染場(chǎng)景，確定模型中參數(shù)的初始值并求解，得到僵尸網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)間變化的傳播規(guī)律。

進(jìn)一步的，步驟(3)具體包括如下子步驟：

(3.1)根據(jù)步驟(2)中僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播行為函數(shù)I(t)，定義t時(shí)刻可能感染的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)列表為：ListC(t)＝ListN(t)-ListI(t)-ListR(t)；

(3.2)將仿真時(shí)間分為包含若干時(shí)間點(diǎn)的區(qū)間[t₀,t₀+Δt,t₀+2Δt,…,t₀+nΔt]，計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的ListC(*)。

(3.3)在每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，從ListC(*)中隨機(jī)選取I(*)數(shù)量的節(jié)點(diǎn)，生成指令腳本，將僵尸網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行代碼注入對(duì)應(yīng)虛擬機(jī)并激活。

(3.4)重復(fù)執(zhí)行子步驟(3.3)，直到仿真結(jié)束，實(shí)現(xiàn)仿真時(shí)段內(nèi)僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播行為的模擬。

有益效果：本發(fā)明是一種動(dòng)態(tài)注入式僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播行為的仿真方法，可在僵尸網(wǎng)絡(luò)仿真環(huán)境中復(fù)現(xiàn)僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播過(guò)程，模擬終端主機(jī)的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，通過(guò)僵尸代碼動(dòng)態(tài)注入加載，實(shí)現(xiàn)與真實(shí)環(huán)境等同的傳播效果。本發(fā)明可用于僵尸網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)靶場(chǎng)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)攻防仿真系統(tǒng)等平臺(tái)的構(gòu)建。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)一個(gè)最佳實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，一種動(dòng)態(tài)注入式僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播行為的仿真方法，包含場(chǎng)景設(shè)定、傳播模型建立、目標(biāo)節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)三個(gè)步驟。具體如下：

(1)設(shè)定感染場(chǎng)景：

(1.1)基于云計(jì)算平臺(tái)設(shè)置場(chǎng)景中的節(jié)點(diǎn)、拓?fù)?、僵尸網(wǎng)絡(luò)樣本和訪問(wèn)參數(shù)，訪問(wèn)參數(shù)為虛擬機(jī)調(diào)用地址，不同云平臺(tái)參數(shù)不同；

(1.2)進(jìn)行仿真系統(tǒng)初始化：存儲(chǔ)t時(shí)刻場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)總數(shù)N(t)及其列表ListN(t)、已感染節(jié)點(diǎn)數(shù)I(t)及其標(biāo)識(shí)列表ListI(t)、免疫節(jié)點(diǎn)數(shù)R(t)及其標(biāo)識(shí)列表ListR(t)、感染比率β、免疫比率α。

(2)建立傳播模型：

(2.1)根據(jù)經(jīng)典SIS(Susceptible-Infected-Susceptible Model)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型建立僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播模型：

其中，S(t)為可能感染的節(jié)點(diǎn)數(shù)，t為仿真時(shí)間；

(2.2)根據(jù)擬仿真的僵尸網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)特征和步驟(1)中設(shè)定的感染場(chǎng)景，確定模型中參數(shù)的初始值并求解，得到僵尸網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)間變化的傳播規(guī)律。

(3)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)：系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的感染場(chǎng)景和傳播模型，按照時(shí)序關(guān)系隨機(jī)選擇滿足條件的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，向目標(biāo)場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)注入僵尸網(wǎng)絡(luò)代碼并驅(qū)動(dòng)虛擬機(jī)運(yùn)行，模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播特征，具體包括如下子步驟：

(3.1)根據(jù)步驟(2)中僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播行為函數(shù)I(t)，定義t時(shí)刻可能感染的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)列表為：ListC(t)＝ListN(t)-ListI(t)-ListR(t)；

(3.2)將仿真時(shí)間分為包含若干時(shí)間點(diǎn)的區(qū)間[t₀,t₀+Δt,t₀+2Δt,…,t₀+nΔt]，計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的ListC(*)。

(3.3)在每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，從ListC(*)中隨機(jī)選取I(*)數(shù)量的節(jié)點(diǎn)，生成指令腳本，將僵尸網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行代碼注入對(duì)應(yīng)虛擬機(jī)并激活。

(3.4)重復(fù)執(zhí)行子步驟(3.3)，直到仿真結(jié)束，實(shí)現(xiàn)仿真時(shí)段內(nèi)僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播行為的模擬。

本發(fā)明首先通過(guò)對(duì)特定僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播行為的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型求解，得到其傳播規(guī)律。其次，通過(guò)自動(dòng)化腳本周期性的向云平臺(tái)下發(fā)指令，按照規(guī)律感染相應(yīng)虛擬機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)僵尸傳播行為的模擬。本發(fā)明可根據(jù)設(shè)定的感染場(chǎng)景和傳播模型，按照時(shí)序關(guān)系隨機(jī)選擇滿足條件的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，向目標(biāo)場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)注入僵尸網(wǎng)絡(luò)代碼并驅(qū)動(dòng)虛擬機(jī)運(yùn)行，模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中僵尸網(wǎng)絡(luò)傳播特征。

其中，場(chǎng)景描述層通過(guò)參數(shù)編輯器和初始化設(shè)置模塊進(jìn)行場(chǎng)景描述和初始值賦值。模型處理層根據(jù)初始值得到模型求解結(jié)果，將傳播行為特征函數(shù)提交到節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)層。節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)層根據(jù)特征函數(shù)，生成時(shí)序化執(zhí)行的自動(dòng)化配置腳本，將僵尸網(wǎng)絡(luò)樣本代碼注入虛擬機(jī)并激活運(yùn)行，完成仿真過(guò)程。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理如圖2所示。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。