多模裁決

多模裁決(Multimode Ruling,MR),是一種不同於一般的表決或判識方式(例如大數或擇多或分散式判決)的疊代裁決方式,需要根據一組判決算法的逐次運用方能達到期望的目標。

該種裁決方式可用於網路空間擬態防禦原理實現中,從而達到有效隱匿系統指紋,防止內部敏感信息被復現的目的。

基本介紹

  • 中文名:多模裁決 
  • 外文名:Multimode Ruling,MR
  • 所屬學科信息處理
  • 套用領域:網路空間擬態防禦,動態異構冗餘構造 
概念,技術特徵,典型套用,

概念

多模裁決(Multimode Ruling,MR),是一種由一組判決算法的逐次運用而形成的疊代裁決方式。例如擇多判決的多數或少數結果,通常存在疊加態的意義,多數和少數只是一種機率表達,當缺乏第三方意見或某些先驗性知識的情況下,常常難以給出肯定或否定的結論。擬態裁決就是用多種表決策略和輔助決策參數的結果權重的再表決,當輔助決策參數中包含過往表決結果的因素時,擬態裁決就具有了時空反饋的意義。

技術特徵

1. 使用一組多元化的表決算法和輔助參數;
2. 輔助參數與表決對象的歷史統計數據和驗證過的經驗強相關;
3. 裁決操作通常是一個具有反饋性質的疊代過程;
4. 裁決算法和裁決操作具有視在的隱匿性。

典型套用

網路空間擬態防禦(CMD)將多模裁決稱之為“擬態裁決”(Mimic Ruling,MR),目的是要使裁決算法相對攻擊者具有隱匿性,防止利用公開算法的脆弱性實施“隧道穿越”或藉助“系統指紋”問題實現逃逸。
對於一個I【P】O數字系統,當關於P的功能集合P_(i_1 )=P_(i_2 ), i_1,i_2∈{1,2⋯i}保持不變情況下,理論上,變化輸入激勵信息和序列關係可以在輸出端得到關於P的全部回響信息,我們稱之為系統指紋(System-Fingprint,ST),包括正常回響、異常回響、時延和狀態等信息,以及關於這些信息之間的時間和邏輯的關聯性認知。隧道穿越(Tunnel-Through,TT)是指,假定攻擊者通過運行已植入動態異構冗餘構造(DHR)、非相似余度架構(DRS)等功能等價冗餘結構內部的惡意代碼獲得了某一冗餘部件Ai中的敏感信息S,或者冗餘部件的控制許可權,再調製Ai輸出矢量的回響時延或者輸出矢量的正常與異常狀態等,在不改變輸出矢量任何信息比特或輸入/輸出合規回響情況下,利用擇多表決算法的一致性要求和允許的視窗時間將敏感信息S,通過Ai輸出矢量時延或狀態的變化影響表決器的輸出回響時間或結果,從而使敏感信息S藉助I【P】O機制隧道穿越到表決器外部。例如,一個有A1、A2、A3三個異構冗餘部件的DRS系統,如果攻擊者測出系統正常輸出回響時延範圍在5ms左右,並通過Ai中植入的木馬程式檢測到表決器的時間視窗為30ms左右。於是,如果約定從表決器外側接收到回響時延為20ms的輸出矢量時代表比特“1”,而接收到5ms回響時延的輸出矢量時代表比特“0”,則以隧道穿越形式傳送一個長度為M個比特的敏感信息S最多只需要M+n次(n可能包括同步校驗所需的信息位)請求回響。此時,即使當前運行環境內只有執行體Ai被控,只要採用的是嚴格一致的表決策略且假定其他冗餘體都工作正常,則Ai中的病毒木馬僅靠自身能力就可以達成調控表決器工作狀態的目的。同理,如果除Ai外的其他冗餘體都處於正常的工作狀態,則Ai中的病毒木馬只要能控制Ai輸出矢量的正常與否,也可以將敏感信息S通過M+n次請求-回響而穿過表決器。例如,攻擊者設定,凡是在傳送S中為“1”的比特位時就讓Ai輸出非正常的矢量信息導致表決器無輸出,而當比特位為“0”時就讓Ai正常回響,此時假如其他冗餘體也有完全相同的輸出,則從表決器外側就能夠獲得正常的輸出矢量。這樣,只要經過M+n次請求-回響就能根據表決器輸出狀態將敏感信息S“解調”出來。儘管這種類似“邊信道攻擊”的方式(也稱側信道攻擊)不適用於傳送大量信息的場合,但是對於隱蔽傳送諸如口令字、密鑰之類敏感信息已足夠用了。需要特彆強調的是,上述隧道穿越舉例中的後一種情況是DRS架構固有的安全缺陷,且屬於可復現問題。而前一種情況則是一種特殊形態的側信道攻擊,僅僅依靠多模輸出矢量擇多表決策略難以達成自然免疫目的。基於多模裁決的擬態裁決則可有效的規避或防止這兩種風險。

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