基于人工智能的网络安全防御系统设计研究

王博威 卢禹 杨海等

摘要：现阶段．计算机信息技术在不同领域中的应用越来越深入．特别是云计算相关技术的广泛应用，在很大程度上促进了大数据以及人工智能技术的发展。在人工智能技术的影响下，网络安全防御系统也面临新的挑战，因此，必须对网络安全防御系统设计进行深入研究。同时，要根据人工智能开展网络安全防御系统设计工作．分析基于人工智能的网络安全防御系统设计内容，从而提高网络安全系统的防御水平，推动人工智能技术以及计算机网络技术的进一步发展。

关键词：人工智能；网络系统；安全防御系统；设计应用

中图法分类号：TP39.3 文献标识码：A

１ 引言

在大数据时代不断发展的背景下，与云计算相关的智能应用越来越普遍。例如，云储存、云游戏、云物联、云教育、云社交等。传统的计算机网络安全防御系统在目前的网络安全防御过程中存在一些不足和问题。因此，需要基于人工智能对网络安全防御系统进行深入研究，以提高计算机网络安全防御系统的应用水平，保证其能够满足大数据时代计算机网络的运行要求。

２ 基于人工智能的网络系统安全问题

对我国的网络安全中心数据进行综合分析，可以发现在大数据时代基于人工智能的网络安全防御系统在运行中存在的问题越来越突出，主要是因为网络攻击出现了一些变化。主要表现在以下方面。（１）网络攻击的自动化水平更高，并且攻击速度更快。目前，黑客攻击程序中大规模自动扫描数量越来越多，系统漏洞探测启动更新的有效性更强，攻击散播程序的针对性也比较强。除此之外，协同攻击以及分布式攻击等在发动阻断式和系统漏洞攻击方面效率也比较高，如ＳＱＬ Ｓｔａｍｍｅｒ 蠕虫病毒在１０ 分钟内会攻击高达９０％的系统脆弱的计算机主机，还有一些Ｃｏｄｅ Ｒｅｄ等蠕虫病毒在１８ 小时内几乎可以散布到全球的计算机网络系统内并发动攻击［１］ 。（２）黑客攻击的目标具有较强的随机性。在早期黑客攻击时选定的目标是以大型商业或者国家的重要网络系统为主，但是目前的黑客以及组织在选定攻击目标时随机性更强，会利用智能技术随机扫描，对一些具有较强弱点的ＩＰ地址进行全面攻击。（３）黑客攻击的恶意性更强，并且破坏力比较大。一些带有病毒的程序内部携带的执行代码会自动繁殖衍生，同时快速移植以及感染，传播范围较广，速度也较快，攻击性较强，会对企业服务器产生巨大影响，甚至导致服务器瘫痪。（４）目前的黑客攻击会对计算机系统漏洞进行应用，利用非对称式攻击手段开展攻击。现阶段，计算机网络系统应用的软件程序越来越多，一些程序漏洞在不断增加。（５）现阶段，黑客攻击使用的工具智能化更强，攻击网络的设备应用更加广泛。智能技术的快速发展为黑客攻击提供了一定基础，黑客在攻击过程中使用的攻击工具也更加智能，可以避开防火墙和杀毒软件等网络安全防御系统的检测。黑客对网络设备进行攻击时，除了对计算机主机进行攻击外，还会对路由器、存储设备、智能手机等网络设备进行攻击，很容易导致设备瘫痪、自毁或者数据泄密。例如，在对路由器进行攻击时，恶意修改路由表，改变攻击目标，严重影响路由器的运行效果［２］ 。

３ 基于人工智能的网络安全防御系统功能设计

３．１ 安全防御系统基础架构

为了完成网络系统设计，可以从以下角度对网络不同层次的架构进行设计。

（１）基础层设计。网络基础层的主要功能是以人工智能技术为基础，利用基础层对硬件数据进行虚拟化处理。在该层设计中需要对多个网络基础硬件进行充分应用。在基础层设计时需要对系统中的每一个节点进行全面监测，如果某一个节点出现异常运行情况，系统可以对其异常问题进行智能化检测并进行处理。在网络监测指点数量不断增加的情况下，人工智能技术的应用也会越来越充分，基础层的有效设计可以大大提高网络的安全水平。

（２）中间层设计。网络中间层可以对数据流入以及数据流出情况进行智能化监测以及管理。以人工智能技术为核心对网络资源进行科学分配，能够在最大程度上提高网络访问的安全性和可靠性，从而确保网络信息数据在传输过程中的安全性以及传输效率，以及为网络信息数据的存储和管理奠定坚实基础。

利用人工智能技术，也可以对网络入侵行为进行自动化检测和识别，并根据检测结果进行自动化拦截，从而确保网络中间层处于稳定安全的状态。

（３）应用层设计。在应用层设计中，需要认识到应用层是和用户距离最近的层次，也是网络病毒入侵用户计算机的重要阶段。在设计这一层次时，为了保证应用层具有良好的防御效果，需要对人工智能技术进行科学应用，以提高数据的智能化采集和整理水平。在对相关病毒进行识别和过滤时，可以实现智能化操作，特别是对用户的注册、登录以及访问等各项活动可以进行有效的安全监测。

３．２ 安全防御系统功能设计

在基于人工智能的网络安全防御系统设计过程中，必须处理当前计算机网络运行过程中存在的各种安全问题，以保证网络安全防御系统功能的完善性。

一般需要从以下方面开展计算机网络安全防御系统功能设计工作。（１）要保证基础设施层具有较强的虚拟化功能。在人工智能以及大数据时代，计算机网络安全防御系统的要求更高。在基础设施层设计过程中，除了要对硬件设施进行科学设计之外，还要对硬件资源进行虚拟化设计。（２）对中间件层的管理功能进行科学设计。大数据时代下，在基于人工智能的计算机网络安全防御系统功能设计过程中需要重视中间件層管理功能的设计。一般情况下，中间件层的主要作用是对数据输入流以及输出流进行整理和汇总，并对系统资源进行科学分配。这样可以对系统的安全访问进行合理控制，以提高系统的整体运行水平。

与此同时，中间件层还需要对系统的整体运行状态进行监控，以保证系统能够正常稳定运行。因此，在大数据时代对人计算机网络安全防御系统中间件层进行设计时，需要以大数据技术的应用为中心提供必需的资源分配功能，同时要满足安全监测以及均衡负载等需求。（３）要提升应用层的服务水平。在大数据时代对计算机网络安全防御系统进行设计时，要重视应用层的服务功能。一般应用层主要是面向用户的，要确保应用层的稳定性、快捷性，能够为用户提供更加便利的服务，这也是计算机网络安全防御系统的重要设计目标。因此，在基于人工智能的计算机网络安全防御系统设计过程中，需要加强应用层设计，以提高应用层的整体服务水平［３］ 。（４）防御评估功能设计。

在网络系统设计时还要以人工智能技术为基础开展防雨效果评估功能设计。完成安全防御的功能设计时，通过评估功能可以对设计的安全防御体系应用效果进行科学评价，并以此为基础及时发现网络安全存在的漏洞，从而制定更加科学完善的网络安全防御决策，有助于发挥人工智能技术的优势，也可以提升网络安全智能防御的整体水平。

４ 基于人工智能的网络安全防御系统设计应用技术

４．１ 监测与响应模块设计

在基于人工智能的安网络安全防御系统设计过程中，必须重视监测和响应模块设计工作。这样才能保证系统能够及时检测到存在的非法入侵行为，并快速采取有效措施对非法入侵行为进行制止，以提高网络系统的运行安全性。一般情况下，网络安全防御系统的主要功能是及时发现网络病毒的入侵行为。为了有效提升网络安全防御系统的应用效果，需要重视监测和响应模块的有效应用，以保证网络安全防御系统在发现非法入侵行为后，能够及时采取下一步措施。因此，在设计过程中，需要利用路径检索或者异常活动监测等技术对系统中存在的病毒进行有效快速的检索，最终发现病毒的所在位置。同时，要根据病毒的实际情况以及危害程度给予用户警示，便于其采取下一步措施，从而有效阻止木马等病毒入侵网络系统，保证网络系统的安全性。

４．２ 硬件虚化与数据采集

在人工智能技术的发展过程中，对网络防御系统进行应用时，需要重视硬件虚化以及网络数据采集的有效应用。利用有效的硬件虚拟化设计，除了能够降低在网络安全防御系统应用过程中的投入成本之外，还可以以大数据技术和人工智能技术为基础提升网络安全防御系统的数据交互性，对提升网络安全防御系统的整体应用水平有积极意义。除此之外，在网络防御系统设计过程中，对硬件进行虚拟化设计，可以为系统数据采集、数据存储以及数据传输提供极大的便利。在网络防御系统应用过程中，能够快速采集各种数据信息，并将信息传输到系统内，进而对数据进行存储以及综合分析，以进一步提升网络安全防御系统的应用水平。同时，人工智能技术在应用过程中可以对数据进行稀疏采样以及主成分分析，有效过滤一些不重要、没有应用价值的数据，以保证数据的采集效率。并且，其能够在很大程度上识别非法入侵行为，进一步提升网络安全防御系统的应用效果。

４．３ 网络防御系统设计

在基于大数据技术以及人工智能技术开展网络防御系统设计的过程中，需从不同方面来保证网络防御系统的设计效果，从而保证网络安全防御系统能够充分发挥作用，提高计算机网络系统的应用水平。在完成数据采集功能设计后，可以对采集到的数据信息进行综合分析，获取网络入侵的具体行为。在对表征网络入侵行为的空间数据信息进行分析时，数据一般是完备的，利用这些数据可以构建人工智能网络防御安全系統，以保证系统的识别率。但是，在实际应用过程中，需要经过大量的数据运算，会消耗较多时间，从而降低了系统的响应速度。为了解决这个问题，一般需要对信息特征进行稀疏化处理，可以选择具有代表性的网络的入侵行为，从而构建以人工智能为基础的网络防御系统。其可以极大地提高网络防御系统的响应速度，并及时应对非法入侵行为，以保障网络系统的安全性和稳定性。

５ 网络安全防御技术

在基于人工智能技术的网络安全防御系统设计过程中，需要对关键的安全防御技术进行充分应用。

目前比较常用的安全防御技术主要包括以下几种。

（１）入侵检测技术。这是保证网络安全系统能够发挥作用的重要基础。在入侵检测技术应用过程中，需要以现有的网络标准规则对互联网络的流量和计算机系统的关键节点信息进行全面监测，并快速有效地收集信息，对攻击类型和违法安全策略的事件进行过滤以及控制。与此同时，还要通知系统安全管理员及时更新检测规则和相关流程，以便能够处理大数据时代计算机网络执行过程中存在的安全问题，降低网络攻击遭受的损失。（２）蜜罐技术。蜜罐技术是一种引诱系统。在网络空间设置过程中，主要是以实体或者虚拟仿真等方式引诱黑客攻击，这样可以获取黑客的攻击信息，并进行监测和记录，及时更新防火墙或者杀毒软件，以防止计算机主机受到破坏。在计算机网络安全防御系统设计过程中，应用蜜罐技术可以促进整个防御系统的发展，提高防御系统的管理和控制水平。并且，利用人工智能算法等可以对安全信息进行共享，提高决策的智能化水平，以保障安全防御的灵活性［４］ 。

６ 结束语

为了提升自然界网络系统的安全性以及稳定性，必须重视在大数据时代计算机网络安全防御系统的设计和应用工作。要以大数据时代网络安全面临的新挑战为基础，对先进的防御技术进行充分应用。还要发挥人工智能技术在网络安全防御系统设计过程中的积极作用，提升网络安全防御系统的运行水平，以保障计算机网络系统的安全性及稳定性。

参考文献：

［１］ 陈伟杰．基于人工智能的网络安全防御系统设计研究［Ｊ］．中国新通信，２０１９，２１（１５）：１５４?１５５．

［２］ 马遥．基于大数据及人工智能技术的计算机网络安全防御系统设计［Ｊ］．信息与电脑（理论版），２０２０，３２（４）：２１２?２１３．

［３］ 秦利娟，张娴静．人工智能技术在网络安全防御中的应用研究［Ｊ］．赤峰学院学报（自然科学版），２０１８，３４（８）：５５?５６．

［４］ 蓝方力．人工智能技术在网络安全防御中的应用价值研究［Ｊ］．数字技术与应用，２０２０，３６（１０）：１９６?１９８．

作者简介：王博威（１９９０—），本科，研究方向：网络安全、信息安全、计算机科学与技术。