网络空间安全 知识图谱的构建与应用（一）
前言： 本文首先讲述了知识图谱的概念，在第二部分，按照知乎《知识图谱在网络安全领域的应用》中推荐的八篇论文，拜读分析后，写下读后笔记， 后续逐步更新，如有需要论文不能下载的朋友，可以评论区留言自己的邮箱，我看到后第一时间发送原文。
一. 知识图谱
知识管理
首先引入知识管理的含义，自己总结后，描述如下：在系统中建立一个技术相对成熟完善，内容相对公开透明的知识仓库，其中囊括广泛有用的知识和信息，通过大家的习得思考，创造分享，报录完备和存取更新等过程，达到知识仓库不断充实新颖的效果。这样，个人与团队的知识储备得以日益丰富且先进，有助于指导我们日后的学习和研究，同时也足够应对技术的更新迭代和市场的不断变化。
当下，知识管理广泛应用于计算机网络技术，在网络空间安全领域发挥重大的指导作用。
知识图谱
知识管理的其中一个分支为传统的语义网，目前经过进化，衍生出更具活力的知识图谱（knowledge graph）。
优势
相比语义网，它的主要优势在于：
1. 规模大： 实体的识别是从文本中抽取出特定的实体信息，关系的识别则是指实体间的各种关系，而知识图谱其涵盖的 实体以及联系的数量已多不胜数。
2. 质量好： 知识图谱中的语义关系丰富，建模方式多样，推理能力强：依托行业专家大牛或前人的经验教训，加上对海量数据的搜集和推理，质量上有很大保证。
3. 结构友好： 基于三元组是知识图谱的一种通用表示方式，可以保存为资源描述框架（Resource Description Framework，RDF），也可采用图形数据库存储，或采用关系型数据库存储，让计算机更易读，并实现对数据的有效处理；
劣势
知识图谱也有一些劣势，这体现在：
1. 模式定势： 在构建过程中，通常会进行预先设置，例如对于属性”身高”会预先设置值域，但考虑到所有人的身高都不是一成不变的； 反而在进行完善时候，需要大量的人力操作。
2. 相对狭隘： 知识图谱会因人类的有限认知遇到瓶颈，从而不能保证图谱的绝对完整性和正确性；
3. 构建方式： 目前构建知识图谱分为自顶向下和自下而上的方式。前者对于一个行业来说，数据内容，数据组织方式往往多种多样，敲定需要耗费大量人力物力，而且要求的专业性相对要高，和编书差不多；后者根据海量的数据，构建模型，速度是快了很多，但精度会下降，当数据较少的时候，自动构建能力往往差强人意。
作用
作为润滑剂，加快人机交互和机器交互的数据流动的速度。
下边就从这两个角度对其进行描述：
知识图谱于人机交互：向机器提供理解或定义某种事物的一种结构，尽量减少数据流通中存在的阻力，方便用户集成信息，从而更直观习得信息。目前相对成熟的基于元数据的数据集成技术，打通老系统和各个新的子系统之间的数据访问，使用户不必考虑数据模型异构，数据抽取以及数据合成等相关问题。举个例子，疫情期间，出门在外，提供的通信大数据行程卡，可显示在前14天内达到或途径哪个地方，其中与行程相关的信息集成系统的结构大致有三层，数据交换中心处于中间层，对上层集成的各大应用系统提供服务，同时这些系统可以向上方便地再集成新的应用系统或服务，最下层则是各分布异构的数据源和实数据中心，这样，很大程度上帮助人们结构化设计过程，同时也带来了交互上的可视化。
知识图谱于机器交互：我们需要事先给定网络可寻址的资源（URI），并构建机器在网络中的联系。这就要用到元数据对它们进行解释，通过他们之间的联系或自身的内在联系，形成一张图，在图上继续定义更多上层的复杂操作，如查询，推理，筛选等操作，可玩性很高。例如，同学甲要邮寄物品给国外网友，需要自行选择国际物流公司并邮寄包裹到集运仓库（告知目的地址，根据图谱反馈是否确定能送到），需要核验产品是否能邮寄（验证最新协议图谱），装货（把目的地址写在单子上，根据每个转运点的路线关系图谱，进行智能筛选，转到下一站），选择合适运输方式（在由相关规定构建的图谱中选定），收取相应运费（按运输方式，运送国家，体积重量等构建的图谱计算费用）。对于整个流程，机器在扫描后，尽最大可能处理、识别并进行自描述。而知识图谱正充当了这个角色，让机器交互中数据似乎变得更有灵气，同时也使得数据处理更加稳定，准确，有效甚至高效。
最后引用管理大师德鲁克的认识作为对知识图谱介绍的结尾：”21世纪的组织，最有价值的资产是组织内的知识工作者和他们的生产力。”
二. 网安知识图谱的构建与应用 学习入门（一）
文章介绍了一款用于网络战分析、可视化和知识管理的工具，CyGraph，它可以提高网络安全态势，在面临网络攻击时保持态势感知以及重点保护任务关键型资产:
两个概念
1. 安全态势： 在大规模网络环境中，对能够引起网络态势发生变化的安全要素进行获取、理解、显示并据此预测未来的网络安全发展趋势
2. 网络拓扑： 计算机网络拓扑(Computer Network Topology)是指由计算机组成的网络之间设备的分布情况以及连接状态.把它两画在图上就成了拓扑图.一般在图上要标明设备所处的位置,设备的名称类型,以及设备间的连接介质类型。
提出背景
网络攻击防御中，由于网络拓扑，主机配置、漏洞、防火墙设置、入侵检测程序等因素复杂多变，常规的安全评估方式难以有效、统筹分析以提供更加精确的决策支持和态势感知
系统总体目标
提高发现潜在威胁和任务影响的能力，最大限度减少将多个不同的数据源组织成有意义的关系所需的时间。（这也正是知识图谱受到极大关注的原因，能够让人从机器中获得更加直观有用的信息，同时建立联系，减少机器之间的摩擦，让数据流通更加畅通无阻）
系统特点优势
- 能够将孤立的数据和事件汇集到一个持续的整体画面中，形成模型，提供决策支持和态势感知；
- 在任务关键型系统下，优先考虑暴露的漏洞，并映射到潜在的威胁；
- 面对实际的攻击，能够将入侵警报与已知的漏洞路径相关联，并提出响应攻击的最佳行动方案；
- 攻击后进行分析取证，能显示需要深入检查的的易受攻击的路径，并汇总，整理，标记。
具体设计操作
构建关于攻击的 图的模型：在其中映射了通过网络的潜在攻击路径，添加任何可能导致攻击成功的网络属性，在融合各种数据源信息的基础上，利用各种工具进行分析，进行动态演化。这种模型是一个 分层模型：
- 网络基础设施层捕获网络如何分段和拓扑组织，传感器的位置等
- 网络态势层：主要考虑网络设施中可能影响网络攻击/防御的因素
- 网络威胁层描述潜在的对手威胁，用于防御态势，这包含威胁情报以及警报和其他行为指标的事件流。
- 任务依赖层捕获各种任务组件之间的依赖关系
这样CyGragh大大缩短了分析周期，减少错误警报，并提供了最佳建议，模型构建如下图所示
实施架构
关键细节
1. CyQL
专门用于CyGraph范围内的应用程序领域，提高使用GyGraph的安全分析师和内容开发人员的效率，下边图显示底层CyQL数据模型的一个实例，我们表示为实体关系类型的图（任务准备，网络基础设施，网络威胁和网络态势通过”机器”和”漏洞利用”这两种节点类型联系在一起）。
优势：极大提高了针对网络数据模型的分析查询的清晰度，CyQL还封装并隐藏了许多必须在原生图数据库查询中表达的约束，在模型更复杂时，极大简化了工作量。同时CyQL提供的额外抽象层支持多个后端数据引擎实现，每个实现都有自己的本地查询语言，这意味着与CyGraph集成的用户和应用软件与单一语言交互。
补充 1：CyGraph部署在MITRE网络分析虚拟环境（CAVE）中，CAVE为大数据分析提供了一个集成，可扩展，容错和托管的虚拟环境，它拥有一套网络数据存储库，知识库和分析引擎，以及查询和可视化功能， CyGraph综合了新的网络和任务知识，它们都存储在CAVE的知识库中。同时CyGraph提供了新的可视化形式，具体细节如下图所示：
补充 2：CyGraph架构基于客户机-服务器模型，它的客户端和服务器都可部署在单独的主机（或虚拟机），通常，CyGraph服务（中间层服务器和后端数据库）被实现为独立的虚拟机实例。如下图所示，其中 客户端一个关键库CygraphStream为图形可视化、样式化和用户交互提供了基本功能。
2. 网络分析和网络态势评估
CyGraph支持在其知识图堆栈的各层内部和之间进行深度分析，包含利用TVA/tomcat工具来绘制网络基础设施的漏洞暴露图，这有助于确定主机漏洞的优先级，识别不安全的访问策略规则，并展示攻击者如何潜在地利用多个漏洞来逐步渗透网络。具体细节如下图所示：
补充 3： 在更传统的网络安全工具中，分析和视觉行为是在设计时内置代码中，但是在CyGraph中，模型结构是由数据源以及它们如何被 转换成图形数据库来驱动的，引用论文中的图，如果以后有接触，再加入补充：
3. 网络威胁
网络态势层列举了大量可利用漏洞，威胁情报共享包括它们的攻击模式和待观察的等级，这些要素也促进了CyGraph等工具的发展， 其中一个主要资源是CAPEC，它主要提供一种分类方法，具有笛卡尔式的节点布局，技术细节大家可以自行了解，可视化后的分类图如下图所示：
4. 任务相关性
分析网络攻击对组织功能的影响，捕捉任务组件之间的层次依赖关系，这些依赖关系通过任务依赖关系的手动建模来获取，如下图所示：
这里边显示网络攻击的可传递任务效果，eg：CyGraph 查询可以从攻击的受害主机开始，向前遍历该图来枚举依赖于它的任务组件，显示对任务依赖层次结构的所有受害级别的影响，另外可以包括潜在的下一个攻击步骤，查询也可以沿着相反方向便利， 因此这些类型的分析查询可以将 CyGraph 知识库的所有层之间的关系联系在一起。
; 对于 CyGraph 的应用案例，在论文中有具体描述，有兴趣的朋友可以去看整个流程细节，贯穿网络空间安全知识图谱在实践中的应用。我也在阅读，记录和思考中…，欢迎评论区批评指正…
Original: https://blog.csdn.net/qq_40506723/article/details/120171203
Author: 白白净净吃了没病
Title: 网络空间安全 知识图谱的构建与应用（一）
原创文章受到原创版权保护。转载请注明出处：https://www.johngo689.com/555918/
转载文章受原作者版权保护。转载请注明原作者出处！