CN111800385B - 分布式裁决方法、分布式裁决系统及拟态构造架构 - Google Patents

分布式裁决方法、分布式裁决系统及拟态构造架构 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种分布式裁决方法、分布式裁决系统及拟态构造架构，方法包括：布设裁决交换网络及M个运行相同裁决算法的异构裁决器，裁决交换网络用于实现各个异构裁决器之间的数据通信以及进行裁决输出，每个异构裁决器分别接收N个异构执行体发出的执行结果；每个异构裁决器的裁决结果生成完成以后，各个异构裁决器之间通过裁决交换网络采用共识机制获取其它异构裁决器的裁决结果；每个异构裁决器维护一个裁决表，裁决表记录M个异构裁决器的裁决结果；当裁决表中的裁决结果出现不一致情况时，裁决结果不一致对应的异构裁决器认定为异常运行，执行清洗或者下线操作；在裁决输出时，随机选择一个正常运行的异构裁决器的裁决结果作为输出。

Description

分布式裁决方法、分布式裁决系统及拟态构造架构
技术领域
本发明涉及拟态防御领域，具体涉及一种分布式裁决方法、分布式裁决系统及拟态构造架构。
背景技术
拟态防御的主要技术特征是基于动态异构冗余（DHR）构造，此构造由输入代理、异构执行体池、输出代理与裁决、反馈控制器四部分组成。裁决器根据异构执行体的输出结果，判断系统是否受到异常威胁。目前基于拟态防御构造的设备，通常采用单一的裁决器或者裁决算法来判别系统的状态，当裁决器因漏洞或者后门被人利用后（篡改裁决结果），会影响拟态防御系统对攻击的正常判别。
针对裁决器存在的上述问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种异构功能等价异构执行体归一化装置、方法、架构及存储介质。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种分布式裁决方法，该方法包括以下步骤：
布设裁决交换网络及M个运行相同裁决算法的异构裁决器，所述裁决交换网络用于实现各个异构裁决器之间的数据通信以及进行裁决输出，每个异构裁决器分别接收N个异构执行体发出的执行结果；
每个异构裁决器的裁决结果生成完成以后，各个异构裁决器之间通过所述裁决交换网络采用共识机制获取其它异构裁决器的裁决结果；每个异构裁决器维护一个裁决表，所述裁决表记录M个异构裁决器的裁决结果；当裁决表中的裁决结果出现不一致情况时，裁决结果不一致对应的异构裁决器认定为异常运行，执行清洗或者下线操作；
在裁决输出时，随机选择一个正常运行的异构裁决器的裁决结果作为输出。
基于上述，所述M个异构裁决器在不同的时刻运行不同的裁决算法。
基于上述，每个异构裁决器的裁决结果包括裁决时刻范围T0、输出的裁决数据data、出现不一致的异构执行体的ID号和异构裁决器编号JID。
基于上述，所述裁决交换网络在实现各个异构裁决器之间的数据通信时，只处理裁决表的交互数据，其它数据采取丢弃处理。
基于上述，所述共识机制为路由学习。
基于上述，所述共识机制采用由一个异构裁决器向其它异构裁决器发送自己的裁决结果的主动发送方式。
本发明第二方面提供了一种分布式裁决系统，该系统包括裁决交换网络和M个运行相同裁决算法的异构裁决器；
所述裁决交换网络，布设在所述异构裁决器的后端，用于实现各个异构裁决器之间的数据通信以及进行裁决输出；
每个异构裁决器分别连接N个异构执行体，以接收N个异构执行体发出的执行结果；
每个异构裁决器的裁决结果生成完成以后，各个异构裁决器之间通过所述裁决交换网络采用共识机制获取其它异构裁决器的裁决结果；
每个异构裁决器维护一个裁决表，所述裁决表记录M个异构裁决器的裁决结果；当裁决表中的裁决结果出现不一致情况时，裁决结果不一致对应的异构裁决器认定为异常运行，执行清洗或者下线操作；
在裁决输出时，随机选择一个正常运行的异构裁决器的裁决结果作为输出。
基于上述，所述异构裁决器由不同形态的物理服务器的方式实现，或者由不同的虚拟机的方式实现，或者由物理服务器结合虚拟机的方式实现。
基于上述，所述裁决交换网络通过物理形态的二、三层交换机或者虚拟交换技术实现。
本发明第三方面提供了一种拟态防御架构，包括输入代理、输出代理、异构功能等价异构执行体、反馈控制器与裁决器，所述裁决器采用所述的分布式裁决系统。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明通过分布式设置裁决器，解决了采用单一裁决器存在的裁决结果被篡改或者裁决器异常运行等安全漏洞或后门的问题，同时通过引入共识机制获取所有异构裁决器的裁决结果建立裁决表，再通过裁决表即可识别出异常运行的异构裁决器，从而大大提高了分布式设置裁决器的安全性、可靠性以及抗攻击性，进而增强拟态构造设备的防御能力。
附图说明
图1本发明提供的分布式裁决方法设计框图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种分布式裁决方法，该方法包括以下步骤：
布设裁决交换网络及M个运行相同裁决算法的异构裁决器，所述裁决交换网络用于实现各个异构裁决器之间的数据通信以及进行裁决输出，每个异构裁决器分别接收N个异构执行体发出的执行结果；
每个异构裁决器的裁决结果生成完成以后，各个异构裁决器之间通过所述裁决交换网络采用共识机制获取其它异构裁决器的裁决结果；每个异构裁决器维护一个裁决表，所述裁决表记录M个异构裁决器的裁决结果；当裁决表中的裁决结果出现不一致情况时，裁决结果不一致对应的异构裁决器认定为异常运行，执行清洗或者下线操作；需要说明的是，裁决表中的裁决结果出现不一致情况并不是针对异构执行体裁决结果的不一致，而是异构裁决器输出的裁决结果的不一致。
在裁决输出时，随机选择一个正常运行的异构裁决器的裁决结果作为输出。正常情况下，M个各异构裁决输出结果应是完全一致的，此时只需对裁决网络进行输出配置（例如通过ACL规则或者路由规则）只让异构裁决器1的结果进行输出；当异构裁决器1自身检测到异常被清洗时，裁决交换网络动态改变裁决输出结果，此时可以选择异构裁决器2输出。在某些场景下，裁决交换网络可以通过可配置的交换机来实现。
在其它实施例中，为了进一步提高M个异构裁决器的动态性，保证拟态构造设备的安全性，所述M个异构裁决器在不同的时刻运行不同的裁决算法。
为了保证裁决交换网络的安全性，所述裁决交换网络在实现各个异构裁决器之间的数据通信时，只处理裁决表的交互数据，其它数据采取丢弃处理。
本实施例中，异构裁决器在设计时，所述异构裁决器由不同形态的物理服务器的方式实现，或者由不同的虚拟机的方式实现，或者由物理服务器结合虚拟机的方式实现。
本实施例中，所述裁决交换网络通过物理形态的二、三层交换机或者虚拟交换技术（Linux bridge、OVS bridge）实现。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：提供了一种具体的裁决表及具体的共识机制。
裁决表生成过程如下：
在T0时刻范围内，异构裁决器1收到n个异构执行体的裁决数据，采用“择多判决的方法”，生成裁决结果O1，裁决结果O1包含输出的裁决数据、出现不一致的异构执行体的ID号，异构裁决器编号JID，裁决结果可以用如下方法表示，O1{T0，data，ID，JID}；
按照上述方法，异构裁决器2生成的裁决结果O2{T0，data，ID，JID}，异构裁决器M的裁决结果OM{T0，data，ID，JID}；
裁决结果生成完成以后，异构裁决器之间通过裁决交换网络采用类似“路由学习”的方式获取邻居异构执行体的裁决结果，直至每个异构裁决器获取在T0时刻的M个裁决结果。
其中，路由学习的过程：采取邻居路由学习的方式，异构裁决器1与异构裁决器2交换裁决表（异构裁决器2获取到异构裁决器1的裁决表），异构裁决器2与异构裁决器3交换自己的裁决表（异构裁决器3获取到异构裁决器2的裁决表），以此类推，经过逐步收敛后，每个异构裁决器都应能获取到其它异构裁决器所有的裁决表。
除了借助于路由学习的方式，由于异构裁决网络的规模往往较小，也可以采用“主动发送”的方式完成裁决表的遍历获取，异构裁决器1向M-1个裁决器发送自己在T0时刻的裁决结果，以此类推，直至每个异构裁决器获取到M个裁决结果。
每个异构裁决器获取到M个裁决结果后，生成裁决表。裁决表由每个异构裁决器的裁决结果组成，T0时刻的裁决表如下：O1{T0，data，ID，JID}、O2{T0，data，ID，JID}、……、Om{T0，data，ID，JID}。通过判别裁决表中的data（输出裁决数据）、ID（异常异构执行体）是否一致来确定异构裁决器是否异常（攻击行为可能会篡改裁决输出数据或者裁决结果）。
实施例3
本实施例提供了一种分布式裁决系统，该系统包括裁决交换网络和M个运行相同裁决算法的异构裁决器；
所述裁决交换网络，布设在所述异构裁决器的后端，用于实现各个异构裁决器之间的数据通信以及进行裁决输出；
每个异构裁决器分别连接N个异构执行体，以接收N个异构执行体发出的执行结果；
每个异构裁决器的裁决结果生成完成以后，各个异构裁决器之间通过所述裁决交换网络采用共识机制获取其它异构裁决器的裁决结果；
每个异构裁决器维护一个裁决表，所述裁决表记录M个异构裁决器的裁决结果；当裁决表中的裁决结果出现不一致情况时，裁决结果不一致对应的异构裁决器认定为异常运行，执行清洗或者下线操作；
在裁决输出时，随机选择一个正常运行的异构裁决器的裁决结果作为输出。正常情况下，M个各异构裁决输出结果应是完全一致的，此时只需对裁决网络进行输出配置（例如通过ACL规则或者路由规则）只让异构裁决器1的结果进行输出；当异构裁决器1自身检测到异常被清洗时，裁决交换网络动态改变裁决输出结果，此时可以选择异构裁决器2输出。在某些场景下，裁决交换网络可以通过可配置的交换机来实现。
在其它实施例中，为了进一步提高M个异构裁决器的动态性，保证拟态构造设备的安全性，所述M个异构裁决器在不同的时刻运行不同的裁决算法。
为了保证裁决交换网络的安全性，所述裁决交换网络在实现各个异构裁决器之间的数据通信时，只处理裁决表的交互数据，其它数据采取丢弃处理。
本实施例中，异构裁决器在设计时，所述异构裁决器由不同形态的物理服务器的方式实现，或者由不同的虚拟机的方式实现，或者由物理服务器结合虚拟机的方式实现。
本实施例中，所述裁决交换网络通过物理形态的二、三层交换机或者虚拟交换技术（Linux bridge、OVS bridge）实现。
实施例4
本实施例提供了一种拟态防御架构，包括输入代理、输出代理、异构功能等价异构执行体、反馈控制器与裁决器，所述裁决器采用所述的分布式裁决系统。
进一步地，所述异构功能等价异构执行体归一化装置为独立模块或集成于所述反馈控制器中。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
上述集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，还可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种分布式裁决方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
布设裁决交换网络及M个运行相同裁决算法的异构裁决器，所述裁决交换网络用于实现各个异构裁决器之间的数据通信以及进行裁决输出，每个异构裁决器分别接收N个异构执行体发出的执行结果；N为大于1的整数，M为大于1的整数；
每个异构裁决器的裁决结果生成完成以后，各个异构裁决器之间通过所述裁决交换网络采用共识机制获取其它异构裁决器的裁决结果；每个异构裁决器维护一个裁决表，所述裁决表记录M个异构裁决器的裁决结果；当裁决表中的裁决结果出现不一致情况时，裁决结果不一致对应的异构裁决器认定为异常运行，执行清洗或者下线操作；
在裁决输出时，随机选择一个正常运行的异构裁决器的裁决结果作为输出。
2.根据权利要求1所述的分布式裁决方法，其特征在于：所述M个异构裁决器在不同的时刻运行不同的裁决算法。
3.根据权利要求1所述的分布式裁决方法，其特征在于：每个异构裁决器的裁决结果包括裁决时刻范围T0、输出的裁决数据data、出现不一致的异构执行体的ID号和异构裁决器编号JID。
4.根据权利要求1所述的分布式裁决方法，其特征在于：所述裁决交换网络在实现各个异构裁决器之间的数据通信时，只处理裁决表的交互数据，其它数据采取丢弃处理。
5.根据权利要求1所述的分布式裁决方法，其特征在于：所述共识机制为路由学习。
6.根据权利要求1所述的分布式裁决方法，其特征在于：所述共识机制采用由一个异构裁决器向其它异构裁决器发送自己的裁决结果的主动发送方式。
7.一种分布式裁决系统，其特征在于：该系统包括裁决交换网络和M个运行相同裁决算法的异构裁决器；M为大于1的整数；
所述裁决交换网络，布设在所述异构裁决器的后端，用于实现各个异构裁决器之间的数据通信以及进行裁决输出；
每个异构裁决器分别连接N个异构执行体，以接收N个异构执行体发出的执行结果；N为大于1的整数；
每个异构裁决器的裁决结果生成完成以后，各个异构裁决器之间通过所述裁决交换网络采用共识机制获取其它异构裁决器的裁决结果；
每个异构裁决器维护一个裁决表，所述裁决表记录M个异构裁决器的裁决结果；当裁决表中的裁决结果出现不一致情况时，裁决结果不一致对应的异构裁决器认定为异常运行，执行清洗或者下线操作；
在裁决输出时，随机选择一个正常运行的异构裁决器的裁决结果作为输出。
8.根据权利要求7所述的分布式裁决系统，其特征在于：所述异构裁决器由不同形态的物理服务器的方式实现，或者由不同的虚拟机的方式实现，或者由物理服务器结合虚拟机的方式实现。
9.根据权利要求7所述的分布式裁决系统，其特征在于：所述裁决交换网络通过物理形态的二、三层交换机或者虚拟交换技术实现。
10.一种拟态防御架构，包括输入代理、输出代理、异构功能等价异构执行体、反馈控制器与裁决器，其特征在于：所述裁决器采用权利要求7-8任一项所述的分布式裁决系统。
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