一种基于蜜罐的智能防御系统设计与应用

摘"要：面对日益严重的网络攻击威胁，传统的防御手段已经无法满足对抗复杂和高级的攻击，构建自动化的主动防御系统刻不容缓。蜜罐技术作为一种主动防御技术，在网络安全防御体系中发挥着重要作用。本文设计了一种基于蜜罐的智能防御系统，主要包含蜜罐节点、智能防御核心与攻击缓解框架三部分。该系统利用蜜罐吸引攻击者，结合机器学习算法和行为分析技术，识别和分类攻击行为，并根据攻击类型自动生成应对策略。同时，通过动态网络环境建模和多级攻击检测，可以主动应对入侵行为。实验证明该系统在增强网络安全防御能力方面取得了良好效果。

关键词：蜜罐；数据捕获；主动防御；访问控制

近年来，随着网络技术的快速迭代，我国网信领域面临的风险和挑战远超以往、指数递增。网络攻击和威胁日益猖獗，网络安全主动防御已成为保障网络安全的关键要素。传统网络安全技术已无法有效应对各种新型复杂的网络威胁，针对企事业单位办公网络应用需求，本文设计和部署了基于蜜罐的主被动相结合的智能防御系统。在传统防御基础上，添加蜜罐系统，将多种信息网络安全防护措施有机结合起来，各项措施能够相互支持和补救，尽可能地阻断攻击者的威胁。

1"主动防御技术

网络安全主动防御技术是指采取主动的策略来预测和防御未知的攻击行为。该领域的研究旨在提高网络的安全性和保护关键信息资产，主动发现和应对各种威胁，减少攻击的影响和损害。其关键技术包括网络安全态势预警、入侵检测、欺骗和干扰、安全反击等技术。针对传统防御手段存在较高的误报和漏报率等问题，本设计在传统防御基础上，通过部署蜜罐系统和欺骗技术，构建主被动防御结合的智能防御架构。

2"蜜罐技术

2.1"蜜罐原理和特点

蜜罐是一种安全资源，其价值在于被扫描、攻击和攻陷。通过建立一个或多个具有漏洞或易于受到攻击的特性的虚拟或真实的诱饵系统，吸引、诱骗攻击者对其进行非法使用，从而对攻击行为进行记录，以研究攻击者的攻击目的、攻击方法和攻击工具，并通过技术和管理手段有针对性地增强目标系统的安全防护能力。主要用于攻击的检测、捕获、分析、取证和预警。

蜜罐具有以下特点：访问即攻击，基于蜜罐诱捕机理，任何触碰和进入蜜罐的行为均被详细定位和分析，实现网络入侵的零误报，提高入侵检测的准确率；对业务场景进行模拟仿真，引诱攻击，转移攻击者注意力，从而延缓对实际业务网络的攻击，提升应急响应速度；分析攻击行为特征，了解其行为特点、攻击手段和技术方法，实现全面取证，精准溯源。

2.2"蜜罐分类

根据交互程度的不同，可以分为高交互蜜罐和低交互蜜罐。低交互蜜罐只能模拟部分服务、端口、响应，入侵者不能通过攻击这些服务获得完全的访问权限；高交互蜜罐提供给入侵者一个真实的可进行交互的系统，可以被完全攻陷，允许入侵者获得系统完全的访问权限，并可以以此为跳板实施进一步的网络攻击。从实现方法上来划分，蜜罐可分为物理蜜罐和虚拟蜜罐。物理蜜罐是网络上一台真实的完整计算机；虚拟蜜罐是由一台计算机模拟的系统，可以响应发送给虚拟蜜罐的网络流量。

2.3"蜜罐在网络安全中的应用

蜜罐技术是一种重要的网络安全防护手段，应用广泛。首先，蜜罐可作为屏障保护关键系统和数据，通过模拟漏洞或虚构系统吸引攻击者，减少对真实系统的攻击。其次，蜜罐用于收集和分析网络攻击数据，揭示攻击者动机和目标，为管理员提供情报，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，诱使攻击者暴露真实意图，识别和防范针对性攻击，防止内部威胁和欺诈行为。

3"基于蜜罐的智能防御系统设计

3.1"系统概述

本文构建了一个恶意实体的跟踪和缓解框架，考虑传统防护模型的弱点，在传统防火墙结合入侵检测与防御系统的基础上，将蜜罐作为传统安全产品的有力补充，利用蜜罐技术来检测恶意流量，逆向追踪溯源攻击者，并对其实施一种动态隔离，以减缓恶意软件的自我复制和传播，实现对各种安全威胁进行研究分析、设备关联和综合数据分析，充分发挥各种设备自身优势，将主被动防御有机结合，实现全方位立体化防御体系。系统设计实现步骤如图1所示。

图1"系统设计实现步骤

从对整个网络环境进行资产的管理和监控着手，进行安全设备部署与管理，对入侵攻击数据的捕获，通过对入侵者的攻击数据收集和分析，实现对网络攻击行为检测、分析、反馈、干扰、追踪和定位，总体实现数据捕获、数据控制、数据分析、响应处置、可视化展示等功能。该系统集成了入侵检测、入侵防御功能以及日志分析功能，实现了从被动防御向主动防御的转变。

3.2"系统设计与实现

该系统包括三个主要模块：蜜罐节点、智能防御核心和攻击缓解框架。

蜜罐节点通过构建多个类型的蜜罐来获得攻击者的特征信息，分析攻击者的策略与能力，对攻击行为进行引诱，保护重要系统资产；防御核心与蜜罐节点进行数据交互，通过对全网综合日志与实时状态结合蜜罐交互信息智能分析，实现对网络攻击的更精准的定位以及自动生成智能化应对方案；攻击缓解框架则通过动态网络环境与多级检测手段，实现对网络入侵行为的主动应对。各子系统集成到一个有凝聚力的主动防御策略中，防御系统核心组件与蜜罐部署协同工作，以增强安全性并减轻威胁。

图2"系统部署图

3.2.1"蜜罐节点

蜜罐节点模块负责部署和管理多个蜜罐实例。由于单个蜜罐仅能提供模拟业务的一种实现方案，欺骗能力不足，故在蜜罐系统中部署多种类型的蜜罐进行模拟仿真，每个模块都具有不同的功能和特点，以应对不同类型的攻击。蜜罐节点可以包括多种类型的蜜罐，如Web服务器、数据库、OA系统等。

在VMware虚拟机软件上构建蜜罐系统，蜜罐节点需具备良好的隔离性和监控能力，能够记录攻击者的行为以及攻击方式。根据网络需求，选择具有低交互性的蜜罐系统，如Honeyd等，将选定的蜜罐软件下载到目标主机上，进行安装和配置，将其部署在网络中的关键位置，以吸引攻击者对其进行攻击。通过监控和分析蜜罐中的攻击行为，获取攻击者的特征信息。

3.2.2"智能防御核心

智能防御核心模块负责分析蜜罐节点收集到的攻击数据，实时监控和识别各种网络攻击行为。其主要功能是根据网络安全态势感知、攻击检测与响应、安全策略更新和防御能力提升四个方面进行智能决策和自动化防御。

智能防御核心模块利用机器学习和行为分析技术，建立攻击行为的模型，并对异常行为进行实时检测和预警。例如，通过监测特定的攻击流量、异常的访问模式或恶意软件的行为，智能防御核心能够识别潜在的攻击者并采取相应的防御措施；使用实时数据流处理技术对网络流量和事件进行实时监测和分析；根据检测结果生成防御策略，并将其应用到网络设备和防火墙等安全设备上；另外，还支持安全运维和管理，可以为企业提供全面的安全保障和服务。

3.2.3"攻击缓解框架

攻击缓解框架模块用于减轻已发起的攻击的影响。它负责根据智能防御核心的分析结果，执行相应的阻断或缓解措施来应对攻击。通过多元化防御手段，如防火墙、入侵检测与防御系统和反病毒软件等，来识别、隔离和清除恶意软件，执行阻断攻击流量、更新防火墙规则、启动入侵检测系统等防御措施，快速恢复受影响的系统。同时，攻击缓解框架需要具备良好的自适应能力，能够根据不同类型的攻击进行优化和调整，以提高防御效果。

该模块采用基于安全数据采集、安全事件分析、安全控制和安全服务四个层次的框架设计，能够全面覆盖网络安全的各个方面。同时，该子系统还支持多种安全协议和标准，可以与其他安全产品进行集成和协同工作。

3.3"系统功能验证

将系统应用在单位园区网络，对全部网络资产进行管理和监控，完成系统搭建后，对系统进行测试实验。先将一台不存在历史访问信息的物理主机作为攻击者接入园区网中，运行Windows操作系统，对其分配的IP为17216.19.21，使用多种攻击工具，让其试图访问真实主机服务器和172.16.19.12的蜜罐服务器（虚假服务器）。在访问时，蜜罐系统成功监测到了IP为172.16.19.21的主机，并捕获到相关主机信息，如表1所示。

蜜罐系统将收集到的数据传输到防御系统核心，核心对数据进行综合分析，先对IP地址进行进一步分析，对比数据库内网络结构，再对违规主机信息进行初步分析。如下表2所示。

由于不属于黑白名单，防御系统核心将分析数据传往缓解框架，缓解框架根据近源从属交换IP地址自动登录交换机，并执行探测指令，将返回信息收集并回传防御系统核心。信息内容如表3所示。

防御系统核心根据表1记录事件来源（SC_TYPE），根据表3是否属于汇聚级联接口（IF_TK）判定违规主机属于级联接口，需进行退级阻断策略，将相关信息传输给缓解框架处理。防御系统核心将整个事件记录入库，并根据事件等级和严重程度、全局防御体系负载与基础网络吞吐量等综合信息，计算违规主机封禁时间，违规主机被近源从属交换执行MAC黑洞策略后，将在一段时间内，所有数据包被交换机抛弃，达到了缓解阻断的效果。

结果表明，引入文中所设计的系统能够将外来入侵者与真实的主机相隔离，并屏蔽对主机的访问。同时，所部署的蜜罐系统能够实现对入侵者的欺骗，并记录入侵者的详细信息，为后续安全管理员的分析与处理奠定了良好的基础。

结语

近年来，网络攻击技术层出不穷，蜜罐技术得到广泛应用。本文中，我们首先对蜜罐技术进行了阐述。其次，基于蜜罐技术设计并构建了一个智能攻击防御系统。为验证其实际应用效果，将该系统部署在某单位的办公园区内。经过实际运行，该系统成功捕获了入侵主机的异常访问信息以及相关网络活动信息，将这些信息与机器学习算法和行为分析技术相结合，实现了自动化防御策略的生成和应用。这一改进显著增强了防御的主动性，并有效提升了网络安全的整体防护能力。

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基金资助：河北省科学院基本科研业务费制度试点项目（项目编号：2022PF011）

作者简介：杨文焕，女，河北邢台人，硕士，工程师，主要从事大数据分析、网络安全方面的研究。