网络空间拟态防御导论（上册） [Introduction to Cyberspace Mimic Defense] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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邬江兴 著

图书标签:

• 网络安全
• 网络防御
• 拟态防御
• 信息安全
• 攻防技术
• 网络空间安全
• 安全技术
• 威胁情报
• 主动防御
• 蜜罐技术

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030556677

版次：1

商品编码：12260567

包装：精装

外文名称：Introduction to Cyberspace Mimic Defense

开本：16开

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版纸

页数：310

字数：252000

正文语种：中文

内容简介

《网络空间拟态防御导论（上册）》围绕网络空间安全威胁之漏洞后门问题展开，系统地诠释了“网络空间拟态防御”思想与理论的形成过程、原意与愿景、原理与方法、实现基础与工程代价以及尚需完善的理论和方法问题等，并通过几个原理验证系统应用实例和测试评估报告等相关内容，理论与实践相结合，证明了拟态构造的独创性与有效性。最后，基于广义随机Petri网理论和方法，分别为信息系统典型的非冗余、非相似余度及拟态架构建立了相关数学模型，并尝试着给出了对应的抗攻击性和可靠性的定量分析结论。

作者简介

　　邬江兴，1953年生于浙江省嘉兴市。1982年毕业于解放军工程技术学院计算机科学与工程专业。现任国家数字交换系统工程技术研究中心（NDSC）主任、教授，2003年当选中国工程院院士。作为中国信息通信与网络交换领域著名专家，先后担任“八五”“九五”“卜五”“十一五”国家高技术研究发展计划（863计划）通信技术主题专家、副组长、信息领域专家组副组长，国家重大专项任务“高速信息示范网”“中国高性能宽带信息网-3Tnet”“中国下一代广播电视网-NGB”“新概念高效能计算机体系结构研究与系统开发”总体组组长，“新～代高可信网络”“可重构柔性网络”专项任务编制组负责人，移动通信国家重大专项论证委员会主任，国家“三网融合”专家组第1副组长等职务。20世纪90年代初主持研制成功中国首台大容量数字程控交换机-HJD04，本世纪初先后主持开发成功中国首台高速核心路由器、世界首台大规模汇聚接入路由器——ACR、国际上第1个柔性可重构网络等信息通信基础设施核心装备。2013年首次在全球推出基于拟态计算原理的高效能计算机原型系统，2013年基于拟态计算原理又提出网络空间拟态防御理论，并于2016年完成原理验证系统测试评估。先后获得国家科技进步一等奖3项，国家科技进步二等奖3项，国家教学成果一等奖1项。还曾获得1995年度何梁何利科学与技术进步奖、2015年度何梁何利科学与技术成就奖。他所领导的研究团队曾获得4个国家科技进步一等奖、9个国家科技进步二等奖，2015年被授予国家科技进步奖网络与交换技术创新团队。

内页插图

目录

目录
上册
第1章 基于漏洞后门的安全威胁 1
1.1 漏洞后门的危害 1
1.2 漏洞后门的不可避免性 12
1.3 漏洞后门的防御难题 28
1.4 感悟与思考 33
参考文献 36
第2章 网络攻击形式化描述 40
2.1 传统网络攻击形式化描述方法 41
2.2 攻击表面理论 47
2.3 移动攻击表面 51
2.4 网络攻击形式化描述新方法 55
参考文献 68
第3章 传统防御技术简析 70
3.1 静态防御技术 70
3.2 蜜罐技术 81
3.3 联动式防御 88
3.4 入侵容忍技术 94
3.5 沙箱隔离防御 100
3.6 计算机免疫技术 106
3.7 传统防御方法评析 110
参考文献 113
第4章 新型防御技术及思路 118
4.1 网络防御技术新进展 118
4.2 可信计算 121
4.3 定制可信空间 136
4.4 移动目标防御 143
4.5 新型防御技术带来的思考 149
参考文献 154
第5章 多样性、随机性和动态性分析 158
5.1 多样性 158
5.2 随机性 170
5.3 动态性 183
5.4 OS多样性分析实例 198
5.5 本章小结 208
参考文献 209
第6章 异构冗余架构的启示 214
6.1 可靠性领域的不确定性挑战 215
6.2 冗余与异构冗余的作用 219
6.3 裁决机制 224
6.4 不确定性与相对性 226
6.5 非相似余度构造 227
6.6 DRS改造思路 244
参考文献 248
第7章 基于异构冗余的动态防御 249
7.1 动态异构冗余架构 250
7.2 DHR的攻击表面 265
7.3 功能与效果/ 267
7.4 相关问题的思考 274
7.5 不确定性影响因素 279
7.6 DHR架构抗攻击性分析 283
7.7 DHR相关效应 301
参考文献 310
下册
第8章 拟态防御原意与愿景 311
8.1 拟态伪装与拟态防御 311
8.2 变结构拟态计算 325
8.3 拟态防御愿景 332
参考文献 339
第9章 网络空间拟态防御原理 341
9.1 概述 341
9.2 网络空间拟态防御 358
9.3 基于编码理论的类比分析 393
9.4 结构表征与拟态场景 411
9.5 拟态呈现 417
参考文献 422
第10章 拟态防御工程实现 424
10.1 前提与约束条件 424
10.2 基本实现机制 426
10.3 工程实现上的主要问题 439
10.4 拟态防御评测评估 453
参考文献 478
第11章 拟态防御基础与代价 480
11.1 拟态防御实现基础 480
11.2 传统技术相容性分析 492
11.3 拟态防御实现代价 494
11.4 需要研究解决的科学与技术问题 502
参考文献 509
第12章 拟态原理应用举例 511
12.1 拟态路由器验证系统 511
12.2 网络存储验证系统 526
12.3 拟态Web服务器验证系统 534
12.4 云化服务平台应用设想 550
12.5 软件设计上的应用考虑 551
12.6 系统级应用共性归纳 553
参考文献 553
第13章 拟态原理验证系统测试评估 555
13.1 路由器环境下的拟态原理验证测试 555
13.2 Web服务器环境下的拟态原理验证测试 574
13.3 测试结论与展望 588
参考文献 591
第14章 典型架构抗攻击性与可靠性分析 593
14.1 引言 593
14.2 基础理论和模型 596
14.3 抗攻击性分析 610
14.4 可靠性分析 654
14.5 小结和下一步工作展望 662
参考文献 663

前言/序言

　　今天，人类社会正在以前所未有的速度迈入信息时代，数字革命推动的信息技术全面渗透到人类社会的每一个角落，活生生地创造出一个“万物互联”、爆炸式扩张的网络空间，一个关联真实世界与虚拟世界的数据空间正深刻改变着人类认识自然与改造自然的能力。然而不幸的是，网络空间的安全问题正日益成为信息时代最为严峻的挑战之一。正是人类本性之贪婪和科技发展的阶段性特点，使得人类所创造的虚拟世界不可能成为超越现实社会的圣洁之地。不择手段地窥探个人隐私与窃取他人敏感信息，肆意践踏人类社会的共同行为准则和网络空间安全秩序，谋取不正当利益或非法控制权，已经成为网络时代的“阿喀琉斯之踵”。
　　网络空间安全问题的表现形式尽管多种多样、令人惊诧，但其本质原因却是十分简单明了。一是，人类现有的科技能力尚无法彻底避免信息系统软硬件设计缺陷导致的漏洞问题。二是，经济全球化生态环境衍生出的信息系统软硬件后门问题不可能从根本上杜绝。三是，现有的科技理论和方法尚不能有效地彻查信息系统中的漏洞后门等“暗功能”。四是，网络攻击的技术门槛低，似乎任何具备基础网络知识或对系统软硬件漏洞有所发现的人，都可以轻易地在网络空间成为“神秘黑客”。

《网络空间拟态防御导论（上册）》的诞生，恰逢信息技术飞速发展，网络安全挑战日益严峻的时代背景。传统网络防御体系在面对层出不穷的攻击手段时，正逐渐暴露出其固有的局限性。攻击者们如同幽灵般在数字世界中穿梭，利用系统漏洞、人为疏忽以及不断演进的攻击技术，使得数据泄露、服务中断、经济损失等安全事件频发。 在这样的困境下，一种全新的、颠覆性的防御理念应运而生——拟态防御。它并非简单地修补漏洞或加强防火墙，而是从根本上改变了网络空间的攻防态势，将安全的主动权牢牢掌握在防御者手中。本书作为《网络空间拟态防御导论》的上册，正是为了系统、深入地介绍这一创新理论和实践体系而编写。我们致力于为读者提供一个清晰、完整的视角，去理解拟态防御的核心思想、关键技术以及它所能带来的深远影响。 一、 理论基石：为何需要拟态防御？ 本书的上册，将首先带领读者回溯网络安全发展的历程，审视传统防御模式的得失。我们分析了当前网络攻击的特点，例如攻击手段的隐蔽性、变异性、目的的多样性，以及攻击者利用标准化、同质化软件和硬件所带来的便利。通过深入剖析这些痛点，读者将能深刻理解为何传统的“以毒攻毒”或“加固防御”模式难以应对日益复杂的威胁。 接着，本书将详细阐述拟态防御的哲学基础和理论渊源。它借鉴了生物界中“拟态”这一生存策略，即通过模仿环境或他者的形态来规避捕食者或获得优势。在网络空间，拟态防御的核心在于“欺骗”和“不确定性”。它通过构建一个动态、异构、可重构的网络空间，使得攻击者难以获得准确、一致的系统信息，从而大大增加攻击的成本和难度。 核心概念解读： 异构性与动态性： 拟态防御强调构建一个由大量不同类型、不同配置、不同运行机制的组件构成的网络环境。这种异构性使得攻击者无法通过一次攻击就掌握所有系统的弱点。同时，系统中的组件会根据预设策略或实时情况进行动态的替换、重组和升级，进一步增加了攻击者持续探测和攻击的难度。 泛在的“欺骗”机制： 拟态防御并非真正意义上的“欺骗”行为，而是一种信息不对称的构建。它通过暴露给攻击者的信息具有不确定性、模糊性、甚至误导性，使得攻击者在进行探测时，接收到的信息是多样且矛盾的，从而无法精确地定位目标或判断系统的真实状态。 “安全态势可见性”的重塑： 传统安全的核心是“可见性”，即实时监控网络状态。然而，在拟态防御体系中，这种“可见性”变得更加复杂。防御者需要具备一种“反欺骗”的能力，能够从纷繁复杂的系统中识别出真实的威胁，而不仅仅是表面的异常。本书将深入探讨如何在这种动态、异构的环境中重塑安全态势的可见性。 “不确定性”的安全基石： 拟态防御将“不确定性”视为一种重要的安全资源。通过引入大量的随机性、多样性和动态性，使得攻击者无法通过一次性的探测就获得对整个系统的完整认知。每一次攻击尝试都可能面对不同的环境，付出巨大的试错成本。 二、 关键技术解析：拟态防御的“硬件”与“软件” 理论的提出离不开技术的支撑。本书的上册将重点介绍实现拟态防御所需要的一系列关键技术。我们将从不同的维度进行解析，力求让读者理解这些技术是如何协同工作，共同构建起拟态防御的强大体系。 1. 拟态基础设施建设： 硬件拟态： 探讨如何通过硬件层面引入多样性和异构性。例如，采用不同厂商、不同架构的服务器、网络设备，甚至在同一功能模块上使用多种实现方式。如何通过虚拟化、容器化技术，以及硬件抽象层，来屏蔽底层硬件的差异，同时又保留其异构性，为上层应用提供拟态化的运行环境。 网络拟态： 分析如何在网络层面实现拟态。这包括构建异构的网络拓扑、使用多种网络协议、实现动态的网络路径选择和流量调度。如何通过虚拟私有网络（VPN）、SDN（软件定义网络）等技术，在保持网络连通性的同时，增加攻击者在网络路径探测上的难度。 数据拟态： 讨论数据在存储和传输过程中的拟态化处理。例如，采用多种编码方式、分布式存储、数据加密与解密策略的动态变化，使得攻击者即使获取了部分数据，也难以还原其真实含义或进行有效利用。 2. 拟态计算与执行： 计算资源拟态： 介绍如何通过虚拟化、容器化、微服务等技术，实现计算任务的动态分配和迁移。例如，同一功能的服务可以运行在不同操作系统、不同版本的应用软件上，甚至可以使用不同的编程语言实现。当检测到某个实例受到攻击时，可以快速将其隔离，并将其任务转移到其他“干净”的、异构的实例上。 软件模块拟态： 深入研究如何在应用软件层面实现拟态。这包括组件的异构实现、接口的动态绑定、参数的随机化等。如何设计一种能够自我适应、自我修复的软件架构，使得攻击者难以预测和利用软件的特定版本或配置中的漏洞。 3. 拟态安全管理与控制： “看得见”的“看不见”： 探讨如何在这种高度动态和异构的环境中实现有效的安全监控和态势感知。这涉及到开发新的检测技术，能够识别出跨越不同组件、不同协议的攻击行为。如何利用大数据分析、机器学习等技术，从海量、异构的日志和流量信息中提取出有价值的安全线索。 “可控”的“不可控”： 分析如何在这种动态环境中进行精细化的访问控制和权限管理。传统的基于角色的访问控制（RBAC）在拟态环境下需要进行重构。如何实现基于上下文、基于状态的动态访问策略，确保只有合法的用户和进程能够在特定的时间和环境下访问特定的资源。 “可信”的“不可信”： 探讨如何在这种异构且动态的环境中建立和维护信任机制。如何对各个组件的身份进行认证，如何对组件的行为进行审计，以及如何对潜在的恶意组件进行隔离和处理。 三、 拟态防御的应用前景与价值 本书的上册不仅停留在理论和技术层面，更将引导读者思考拟态防御的实际应用价值和广阔前景。 提升网络安全韧性： 拟态防御的核心优势在于其极高的“韧性”。当面临攻击时，它不会像传统防御体系那样容易被击溃，而是能够通过自适应和自重构，有效地抵御攻击，保证核心业务的连续性。 降低攻击者的成本： 通过引入不确定性和异构性，拟态防御极大地增加了攻击者进行探测、分析、攻击的成本和难度。每一次成功的攻击都可能需要付出指数级的代价。 应对未知威胁： 拟态防御的自适应性使得它在应对未知威胁方面具有天然的优势。由于系统本身就具有高度的动态性和多样性，因此即使出现全新的攻击模式，系统也可能因为其内在的异构性和随机性而能够自动地进行适应和抵御。 构建面向未来的安全体系： 随着云计算、大数据、物联网、人工智能等技术的深入发展，网络空间的复杂性和动态性将进一步提升。拟态防御作为一种前瞻性的安全理念，为应对未来的网络安全挑战提供了全新的思路和解决方案。 本书的目标读者： 本书适合以下读者群体： 网络安全从业者： 希望了解和掌握前沿网络安全技术，提升防御能力的工程师、安全分析师、安全架构师等。 信息技术研究人员： 对网络空间安全、分布式系统、计算安全等领域感兴趣的研究学者。 高等院校师生： 计算机科学、网络工程、信息安全等相关专业的学生和教师，作为教材或参考读物。 对网络空间安全有浓厚兴趣的读者： 希望深入了解网络安全领域最新进展的普通读者。 《网络空间拟态防御导论（上册）》将以严谨的学术态度、清晰的逻辑结构、翔实的内容，带领读者一步步走进拟态防御的奇妙世界。我们相信，通过对本书的学习，读者将能够深刻理解拟态防御的精髓，并为其在实际网络空间安全建设中提供重要的理论指导和技术启示。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常严谨，但绝不枯燥，它有一种老派科学家的沉稳和对真理的执着追求。作者在阐述一些核心概念时，经常会引用大量的历史文献和最新的学术研究作为支撑，这使得全书的理论基础极其扎实，读起来让人心里踏实。尤其令我印象深刻的是关于“系统异构性”那一章，作者没有满足于停留在概念层面，而是细致地对比了传统虚拟化、容器化与拟态系统在资源隔离和行为差异化上的本质区别，甚至引用了具体的数学模型来量化这种差异带来的防御增益。这种深入骨髓的剖析，绝对不是市面上那些浮于表面的科普读物能比拟的。我感觉自己像是在跟着一位经验极其丰富的导师进行一对一的深度研讨，每读完一个段落，都需要停下来思考片刻，回味其中蕴含的深意。对于那些希望在网络安全领域有突破性建树的研究人员或资深工程师来说，这本书无疑是提供了一个极佳的理论高度和研究参照系。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值远超出了单纯的技术手册范畴，它更像是一部关于未来网络安全战略的蓝图。我特别欣赏作者对“不确定性”这一概念的重新定义，在传统安全中，不确定性是需要被消除的风险，而在拟态防御的框架下，不确定性反而被积极地利用和放大，成为了抵御已知和未知威胁的双重武器。阅读到后期，我开始思考，这本书不仅仅是教我们如何构建一套防御系统，更重要的是它在重塑我们对“安全”这一哲学命题的理解。它迫使我们跳出非黑即白的对立思维，拥抱一种更具适应性和演化性的安全观。作者的文笔在描述未来愿景时，带有一种近乎诗意的浪漫色彩，让人对网络空间的未来充满希望，同时也意识到我们肩负的责任之重。这本书对于决策层和战略规划师来说，是理解下一代网络攻防态势的必备读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常专业，那种深邃的蓝色调配上银色的字体，立刻就给人一种高科技、前沿的感觉。拿到手里掂量了一下，分量十足，厚厚的几百页，光是看目录就觉得内容密度很高，几乎每一个章节的标题都像是在揭示一个新的技术迷宫。我特别欣赏作者在引言部分对“看不见的安全威胁”的描述，那种抽丝剥茧的分析方式，让人瞬间就能理解为什么我们需要这种“拟态”的思维方式。它不是简单地罗列技术名词，而是从宏观的安全哲学层面入手，搭建了一个思考框架，这对于我这种刚刚接触这个领域的读者来说，简直是太及时雨了。初读下来，感觉就像是进入了一个全新的安全世界观，它不再是传统的打地鼠游戏，而是关于如何迷惑、误导和重构防御环境的艺术。整本书的排版清晰，图示精美，即便是涉及到复杂的网络拓扑图，也能让人一目了然，这极大地降低了学习曲线。我期待接下来的内容能够更深入地剖析那些在真实战场中已经部署的成功案例，毕竟理论再好，也需要实战的检验来佐证其价值。

评分☆☆☆☆☆

我发现这本书的结构设计非常巧妙，它采取了一种螺旋上升的学习路径。开篇建立起对传统安全范式的挑战，紧接着在中间部分就开始系统地拆解拟态防御的四大核心技术支柱，从硬件层面的多样化部署，到软件层的动态重构，再到数据层的蜜罐与陷阱设置，逻辑层层递进，环环相扣。最让我感到惊喜的是，作者在描述“行为熵增”这一关键指标时，没有采用晦涩难懂的术语，而是用非常生动的比喻来解释，比如将攻击者的视角比作在不断变化的地形中寻找固定目标，每一次扫描和渗透尝试都将面临一个全新的环境，这极大地提高了攻击者的认知负荷。这种将复杂概念“大众化”又不失专业深度的叙事能力，非常值得称赞。我甚至开始尝试将书中的一些小技巧应用到我日常的工作环境中进行概念验证，哪怕只是初步的模拟，也感受到了这种防御策略的强大潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验是极其充实的，它不像市面上许多技术书籍那样读完一遍就束之高阁，而是会让人产生反复研读的冲动，因为每一次重读，都会在不同的知识背景下捕捉到新的细节和更深层次的含义。我特别注意到作者在讨论不同安全域之间的协同机制时，虽然篇幅不大，但却点明了拟态防御要走向成熟，必须解决跨域信息同步和状态一致性的难题。这种对系统整体性和集成性的关注，体现了作者极高的工程素养。我希望后续的章节能对如何量化部署拟态防御的成本效益进行更详尽的讨论，毕竟任何前沿技术的推广都离不开经济学和资源分配的考量。总而言之，这是一部既有理论深度又有实践前瞻性的力作，它不仅填补了我在这个细分领域的知识空白，更重要的是，它为我打开了一扇通往更高级别网络安全思维的大门。