自动化渗透测试技术研究综述

渗透测试是发现重要网络信息系统弱点并进而保护网络安全的重要手段.传统的渗透测试深度依赖人工,并且对测试人员的技术要求很高,从而限制了普及的深度和广度.自动化渗透测试通过将人工智能技术引入渗透测试全过程,在极大地解决对人工的重度依赖基础上降低了渗透测试技术门槛.自动化渗透测试主要可分为基于模型和基于规则的自动渗透测试.二者的研究各有侧重,前者是指利用模型算法模拟黑客攻击,研究重点是攻击场景感知和攻击决策模型;后者则聚焦于攻击规则和攻击场景如何高效适配等方面.主要从攻击场景建模、渗透测试建模和决策推理模型等3个环节深入分析相关自动化渗透测试实现原理,最后从攻防对抗、漏洞组合利用等维度探讨自动化渗透的未来发展方向.

领域独立智能规划技术及其面向自动化渗透测试的攻击路径发现研究进展

攻击路径发现是自动化渗透测试领域的重要研究方向。该文综合论述了领域独立智能规划技术在面向自动化渗透测试的攻击路径发现上的研究进展及应用前景。首先介绍了攻击路径发现的基本概念并按照技术原理将其划分为基于领域相关和领域独立规划技术的攻击路径发现方法。然后介绍了领域独立智能规划算法,包括确定性规划算法、非确定性规划算法和博弈规划的技术原理和发展状况并就各类方法在攻击路径发现中的应用进行了综述。接着分析总结了渗透测试过程的特点,对比了领域独立智能规划算法应用在面向自动化渗透测试的攻击路径发现时的优缺点。最后对攻击路径发现将来的发展方向进行了总结和展望,希望对未来进一步的研究工作有一定的参考价值。

自动化渗透测试技术思考与展望

渗透测试能够对目标网络系统的安全进行评估,有效地预防网络攻击,保护目标系统。传统的渗透测试过程依赖专业人员的背景知识,人力和时间开销大。自动化测试通过对目标网络的自动分析,发现并验证其潜在的脆弱性,极大地降低了人工参与的程度。当前的自动化测试主要依赖自动化渗透工具和自动化渗透框架,主流的自动渗透测试工具和框架的实现逻辑各不相同。针对各种渗透工具,论述了多种框架的实现功能和实现逻辑,对比了传统渗透测试和自动化渗透测试的差别,并对渗透测试的发展和未来进行总结和展望。

面向物联网自动化渗透测试的威胁攻击研究

物联网即“万物相连的互联网”,是利用互联网延伸与扩展,实现频射识别、红外感应、全球定位系统、激光扫描器等设备的互联通信。物联网体系结构复杂,各组件安全问题突出,传统人工测评方式难以适用。目前,以攻击者视角来研究如何整体评估物联网生态安全的报道较少。文章以威胁建模为导向,基于物联网组件分解理论,定义并识别出所有可能的攻击面,提出一种综合评估物联网生态系统安全方式,为自动化渗透测试提供适当的切入点。

基于攻击图和深度Q学习网络的自动化安全分析与渗透测试模型

随着网络技术的快速发展和广泛应用,网络安全问题日益突出,渗透测试成为评估和提升网络安全性的重要手段。然而,传统的人工渗透测试方法效率较低,且易受到人为错误和测试人员技能水平的影响,造成测试结果不确定性大、评估效果不理想等问题。针对以上人工渗透测试中存在的问题,提出了基于攻击图和深度Q学习网络(DQN,deepQ-learningnetwork)的自动化安全分析与渗透测试(ASAPT,autonomous security analysis and penetration testing)模型。该模型由训练数据构建和模型训练两部分构成。在训练数据构建阶段,采用攻击图对目标网络进行威胁建模,将网络中存在的漏洞和攻击者可能的攻击路径转化为节点、边,随后结合CVSS(commonvulnerabilityscoringsystem)漏洞信息库构建对应的“状态-动作”转移矩阵,用以描述攻击者在不同状态下的攻击行为和转移概率,并全面反映攻击者的攻击能力和网络的安全状况。为进一步降低计算复杂度,创新性地使用深度优先搜索算法对转移矩阵进行简化,查找并保留所有能达到最终目标的攻击路径,以便于后续模型训练。在模型训练阶段,使用基于DQN的深度强化学习算法对渗透测试中的最优攻击路径进行确定,该算法通过不断与环境交互、更新Q值函数,从而逐步优化攻击路径选择。仿真结果表明,ASAPT模型在最优路径寻找方面准确率可达84%,收敛速度快,并且在面对大规模网络环境时,相较于传统Q学习具有更好的适应性,能够为实际的渗透测试提供指导。

基于启发式奖赏塑形方法的智能化攻击路径发现

渗透测试作为一种评估网络系统安全性能的重要手段,是以攻击者的角度模拟真实的网络攻击,找出网络系统中的脆弱点。而自动化渗透测试则是利用各种智能化方法实现渗透测试过程的自动化,从而大幅降低渗透测试的成本。攻击路径发现作为自动化渗透测试中的关键技术,如何快速有效地在网络系统中实现智能化攻击路径发现,一直受到学术界的广泛关注。现有的自动化渗透测试方法主要基于强化学习框架实现智能化攻击路径发现,但还存在奖赏稀疏、学习效率低等问题,导致算法收敛速度慢,攻击路径发现难以满足渗透测试的高时效性需求。为此,提出一种基于势能的启发式奖赏塑形函数的分层强化学习算法(HRL-HRSF),该算法首先利用渗透测试的特性,根据网络攻击的先验知识提出了一种基于深度横向渗透的启发式方法,并利用该启发式方法设计出基于势能的启发式奖赏塑形函数,以此为智能体前期探索提供正向反馈,有效缓解了奖赏稀疏的问题;然后将该塑形函数与分层强化学习算法相结合,不仅能够有效减少环境状态空间与动作空间大小,还能大幅度提高智能体在攻击路径发现过程中的奖赏反馈,加快智能体的学习效率。实验结果表明,HRL-HRSF相较于没有奖赏塑形的分层强化学习算法、DQN及其改进算法更加快速有效,并且随着网络规模和主机漏洞数目的增大,HRL-HRSF均能保持更好地学习效率,拥有良好的鲁棒性和泛化性。

基于PPO算法的攻击路径发现与寻优方法

基于策略网络选择渗透动作发现最优攻击路径,是自动化渗透测试的一项关键技术。然而,现有方法在训练过程中存在无效动作过多、收敛速度慢等问题。为了解决这些问题,文章将PPO(Proximal Policy Optimization)算法用于解决攻击路径寻优问题,并提出带有渗透动作选择模块的改进型PPO算法IPPOPAS(Improved PPO with Penetration Action Selection),该算法在获取回合经验时,根据渗透测试场景进行动作筛选。文章设计实现IPPOPAS算法的各个组件,包括策略网络、价值网络和渗透动作选择模块等,对动作选择过程进行改进,并进行参数调优和算法优化,提高了算法的性能和效率。实验结果表明,IPPOPAS算法在特定网络场景中的收敛速度优于传统深度强化学习算法DQN(Deep Q Network)及其改进算法,并且随着主机中漏洞数量的增加,该算法的收敛速度更快。此外,实验还验证了在网络规模扩大的情况下IPPOPAS算法的有效性。

基于双向蚁群算法的网络攻击路径发现方法

在渗透测试领域,进行攻击路径发现对实现攻击自动化具有重要意义。现有的攻击路径发现算法大多适用于静态全局环境,且存在因状态空间爆炸导致求解失败的问题。为解决动态网络环境下的攻击路径发现问题,提高路径发现效率,提出了基于双向蚁群算法的网络攻击路径发现方法(Attack Path Discovery-Bidirectional Ant Colony Algorithm,APD-BACO)。首先,对网络信息进行建模表示,定义攻击代价;然后,提出一种新的双向蚁群算法进行攻击路径发现,主要的改进包括不同的搜索策略、交叉优化操作和新的信息素更新方式等,仿真实验验证了改进的质量和效率,同时与其他路径发现方法进行对比,结果表明所提方法在较大网络规模下具有一定的时间或空间优势。在攻击路径主机发生故障时,采用重规划机制实现局部区域的攻击路径发现,更适合实际自动化渗透测试下的攻击路径发现。