浅析网络安全风险评估的仿真与应用

成熙鹏　成晓鹏　成晓军

摘 要 伴随着互联网的普及和应用，网络安全问题日益突出，在采用防火墙技术、入侵检测和防御技术、代理技术、信息加密技术、物理防范技术等一系列网络安全防范技术的同时，人们开始采用网络安全风险评估的方法辅助解决网络安全问题。为提高网络安全风险评估准确率，本文提出了一种基于支持向量机的评价模型，通过仿真分析，得出采用该模型进行网络安全风险评估具有一定可行性，值得应用。

关键词 网络安全 安全风险评估 仿真

中图分类号：TP393 文献标识码：A

当今时代是信息化时代，计算机网络应用已经深入到了社会各个领域，给人们的工作和生活带来了空前便利。然而与此同时，网络安全问题也日益突出，如何通过一系列切实有效的安全技术和策略保证网络运行安全已成为我们面临的重要课题。网络安全风险评估技术很早前就受到了信息安全领域的关注，但发展至今，该技术尚需要依赖人员能力和经验，缺乏自主性和实效性，评价准确率较低。本文主要以支持向量机为基础，构建一个网络安全风险评估模型，将定性分析与定量分析相结合，通过综合数值化分析方法对网络安全风险进行全面评价，以期为网络安全管理提供依据。

1网络安全风险评估模型的构建

网络安全风险模型质量好坏直接影响评估结果，本文主要基于支持向量机，结合具有良好泛化能力和学习能力的组合核函数，将信息系统样本各指标特征映射到一个高维特征空间，构成最优分类超平面，构造网络信息安全风险二分类评估模型。组合核函数表示为：

K（x，y）=d1Kpoly（x，y）+d2KRBF（x，y） d1+d2=1

Kpoly为多项式核函数，KRBF为径向基核函数。

组合核函数能够突出测试点附近局部信息，也保留了离测试点较远处的全局信息。本文主要选用具有良好外推能力的d=2，d=4阶多项式。另外一方面，当%l=1时，核函数局部性不强，当%l=0.5时，核函数则具有较强局部性，所以组合核函数选用支持向量机d=2，%l=0.5的组合进行测试。

2仿真研究

2.1数据集与实验平台

构建网络安全风险评估模型前，需要在深入了解并归纳网络安全影响因素的基础上，确定能够反映评估对象安全属性、反映网络应对风险水平的评估指标，根据网络安全三要素，确定资产（通信服务、计算服务、信息和数据、设备和设施）、威胁（信息篡改、信息和资源的破坏、信息盗用和转移、信息泄露、信息丢失、网络服务中断）和脆弱性（威胁模型、设计规范、实现、操作和配置的脆弱性）为网络安全风险评估指标，从网络层、传输层和物理层三方面出发，构建一个完整的网络安全评估指标体系。将选取的网络安全风险评价指标划分为可忽略的风险、可接受的风险、边缘风险、不可接受的分享、灾变风险五个等级。在此之后，建立网络评估等级，将网络安全风险评估等级定为安全、基本安全、不安全、很不安全四个等级。确定评价指标后，构造样本数据集，即训练样本集和测试样本集。

为验证模型可行性和有效性，基于之前研究中所使用的有效的网络实验环境，构建实验网络，在实验网络中设计网络中各节点的访问控制策略，节点A为外网中的一台PC机，它代表的是目标网络外的访问用户；节点B网络信息服务器，其WWW服务对A开放，Rsh服务可监听本地WWW服务的数据流；节点C为数据库，节点B的WWW服务可向该数据库读写信息；节点D为管理机，可通过Rsh服务和Snmp服务管理节点B；节点E为个人计算机，管理员可向节点C的数据库读写信息。

2.2网络安全风险评估模型实现

将数据分为训练数据和测试数据，如果每一个训练数据可表示为1？6维的行向量，即：

Rm=[Am，0，Am，1，Am，2，……Am，15]

那么，整个网络信息系统安全性能指标矩阵为：

Rm=[R0，R1，R2，……Rm-1]

将这M个项目安全性能指标矩阵作为训练数据集，利用训练数据集对二分类评估模型进行训练，作非线性变换使训练数据成为线性可分，通过训练学习，寻找支持向量，构造最优分类超平面，得出模型决策函数，然后设定最小误差精度和最大训练次数，当训练精度小于预定目标误差，或是网络迭代次数达到最大迭代次数，停止训练，保存网络。

采用主成分析法即“指标数据标准化——计算协方差矩阵——求解特征值和U值——确定主成分”对指标进行降维处理，消除冗余信息，提取较少综合指标尽可能多地将原有指标信息反映出来，提高评价准确率。实际操作中可取前5个主成分代表16个指标体系。在训练好的模型中输入经过主成分析法处理后的指标值，对待评估的网络进行评估，根据网络输出等级值来判断网络安全分等级。

2.3实验结果与分析

利用训练后的网络对测试样本集进行测试后，得到测试结果。结果表明，基于支持向量机的二分类评估模型能正确地对网络的安全等级进行评价，评估准确率高达100%，结果与实际更贴近，评估结果完全可以接受。但即便如此，在日常管理中，仍需加强维护，采取适当网络安全技术防范黑客攻击和病毒侵犯，保证网络正常运行。

3结语

总之，网络安全风险评估技术是解决网络安全风险问题行之有效的措施之一。本文主要提出了一种基于支持向量机的二分类评估模型，通过仿真分析，得到该模型在网络安全风险的量化评估中具有一定可行性和有效性的结论。未来，我们还应考虑已有安全措施和安全管理因素等对网络安全的影响，通过利用网络数据，进一步改进评估模型和相关评估方法，以达到完善评估效果的目的。

参考文献

[1] 步山岳，张有东.计算机安全技[M].高等教育出版社，2005，10.

[2] 张千里.网络安全新技术[M].人民邮电出版社，2003.

[3] 冯登国.网络安全原理与技术[M].科技出版社，2003，9.