网络安全态势感知可视化的研究与实现

摘要

网络安全态势感知是网络安全领域的新兴课题，它更偏重于在宏观上把握网络安全的整体态势，也更利于实现对大规模网络安全状态的监控和管理。特别是对网络管理员而言，网络安全态势感知能使其摆脱技术细节的束缚，从而把更多的精力投入到对宏观态势的分析和研究上来。如今，在帮助管理员及时掌握有效信息，准确作出合理决策方面，网络安全态势感知技术越来越发挥出其重要的作用。 为了更好地对网络态势进行评估和预测，本文结合可视化技术，对系统中涉及到指标权值和态势结果进行了分析，从图像的层面上，分析评估及预测算法的准确度和可信度，并对影响结果的指标权值及算法参数进行调整和优化。在此基础上，本文也结合地理信息系统，研究并实现了各种指标信息以及态势信息在电子地图中的动态展示技术。 本文主要的工作包括： (1)分析当前网络安全态势感知以及可视化技术的现状；对可视化涉及到的技术和方法进行研究，对各种可视化技术的用途及其对应的处理过程进行分析。 (2)对四套相互关联，且覆盖了整个网络各个层面的指标体系进行介绍；结合指标体系的建立过程，对各指标与最终网络安全态势的关系进行分析和研究。在此基础上，结合圆坐标技术，对指标的权值进行调整，优化基于神经网络的态势评估系统。 (3)对于态势预测的结果，进行可视化聚类分析；结合评估结果及专家经验，对预测结果进行验证，并对预测算法进行调整和优化。 (4)设计并实现了网络态势感知可视化系统，利用散点图对评估及预测算法进行优化处理；利用电子地图、柱状图、曲线图等对评估及预测结果进行展示。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

1.1 课题背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外现状

1.2.2 国内现状

1.3 本文要解决的问题及主要工作

1.4 本文组织结构

第二章 相关技术研究

2.1 网络安全态势感知

2.2 可视化技术分类

2.2.1 科学计算可视化

2.2.2 信息可视化

2.3 可视化方法

2.3.1 几何投影技术

2.3.2 分层技术

2.3.3 失真技术

2.3.4 交互技术

2.3.5 协同技术

2.3.6 钻过技术

2.3.7 虚拟技术

2.3.8 可视化方法小结

2.4 神经网络方法

2.5 地理信息系统

2.5.1 地理信息系统的组成

2.5.2 地理信息系统的主要功能

2.6 可视化技术与网络安全态势感知的结合

2.6.1 结果清晰化

2.6.2 分析角度多样化

2.6.3 适用群体广泛化

2.7 小结

第三章 网络安全态势感知可视化算法研究

3.1 网络安全态势评估可视化

3.1.1 基于BP神经网络的态势评估

3.1.2 圆坐标的建立

3.1.3 权值的调整

3.1.4 验证并改进调整结果

3.2 网络安全态势预测可视化

3.2.1 基于RBF神经网络的态势预测

3.2.2 参数的选择

3.3 小结

第四章 网络安全态势可视化系统分析与设计

4.1 需求分析

4.1.1 系统总体功能需求

4.1.2 态势可视化系统需求描述

4.2 概要设计

4.2.1 模块设计

4.2.2 数据结构设计

4.3 详细设计

4.3.1 模块设计

4.3.2 数据库设计

4.4 小结

第五章 网络安全态势可视化系统实现及测试

5.1 电子地图操作

5.1.1 地图的绘制

5.1.2 图层的着色

5.2 指标信息可视化

5.3 可视化分析

5.3.1 统计图与电子地图的融合

5.3.2 算法比较分析

5.4. 系统测试

5.4.1 测试环境及数据

5.4.2 结果分析

5.5 小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果