“互联网+”和大数据背景下

高校网络空间安全科研工作探索

中南大学信息安全与大数据研究院

李建彬

2015年10月

网络空间安全态势 1

2 互联网+大数据背景下的网络空间安全

4

3 网络空间安全一级学科建设

探索和思考

目录

网络空

间安全

网络既是社会空间，也是战略空间

电子政务

电子商务

网络社交

文化娱乐

信息消费

无所不有

大数据

大联网

大应用

大集中

复杂交互

政治、经济、军事、文化、外交

一网尽揽

群体性事件频发 网络政治争夺加剧

隐私数据泄露严重

国家经济损失严重 网络政治争夺加剧

网络军事博弈增加 网络恐怖主义蔓延

信息安全事件花样翻新

网络病毒肆虐全球

网络空间安全挑战日益多元复杂

• Kaspersky (Duqu 2.0) • Hacking Team • JP Morgan Chase • SONY • APPLE

网络空间安全态势日益严峻 • 2014年79790家公司被黑泄漏数据； • 2122家公司公开确认信息被窃取； • 500强企业超过半数； • 70%-90%的样本都是有针对性的； • 75%的攻击会在24小时内从一个受害者快速扩展到其他受害者。

--《2015 DBIR》

2015/07 Hacking Team 400G资料泄露

• Hacking Team是一家意大利的信息技术公司。该公司向政府部门及执法机构有偿提供电脑入侵及监视服务。

• 至少2个Flash 0day, 1个Windows字体0day, 以及iOS enterprise backdoor app, Android selinux exploit…

• 各类攻击手法与工具

2015/09

SYNful Knock 超级后门 • Cisco 多种型号路由器存在可能被黑客利用的后门

2015/09 XCode Ghost 事件

DUQU

2.0

高级持续定向威胁

• APT （Advanced Persistent Threat） – 高级持续威胁

0 day攻击

定制化工具

社交攻击

网络设备后门

鱼叉攻击

水坑攻击 DNS 篡改

免杀木马 网络钓鱼

定向攻击

防病毒特征库 IPS签名库 防火墙 沙箱

免杀套件/rootkit

…

环境对抗与逃逸 多态与变形

高级持续定向威胁频现

• 攻击来源的变化： 从个人到有组织经

济犯罪，到网络战

• 攻击目的的变化： 经济利益到竞争与

定向攻击

• 攻击方法的变化： APT、DDoS

• 攻击规模的变化： 大范围的广谱攻击

和大流量的DDoS攻击

网络空间安全人才缺失

• 需求：

• 加强安全意识，加强技术能力

• 持续培养可用人才，提升业务系统整体安全

• 困境：

• 实用型安全人才严重缺乏，攻防经验不足

• 人员技术能力差，对新技术与工具掌握能力差距大

• 业务敏感性高，无法在实际业务中培养人才

• 系统复杂度日益增高，无法有效评估、验证测试

• 现状：

• 人员安全意识普遍薄弱，事不关己思维蔓延

• 人员安全技术水平低，无法适应日新月异的环境

• 人员业务能力不够强，业务操作难达标，已被追踪

• 在网络空间被视为继陆、

海、空、天之后的“第

五空间”后，如何应对

来自少数国家的网络安

全威胁，保卫“第五空

间”的安全，已成为许

多国家的共同目标。

• 网络安全已经进入国与

国对抗博弈的‘大玩家’

时代。全球已有50多个

国家出台网络安全或信

息安全战略

网络空间安全上升为国家战略

信息化建设进入关键期:安全挑战多元复杂

信息安全进入高危期:社会发展与网络发展趋向共振

• 国家安全和社会稳定

• 经济发展和社会进步

• 国防建设和文化事业

• 社会发展进入矛盾凸显期

• 网络空间发展进入风险攀升期

• 网络舆情态势进入热点高发期

• 2015年4月23日，美国国防部长阿什顿·卡特公布了国防部新版网络安全战略，首次公开表示把网络战作为

今后军事冲突的战术选项之一。

• 网军司令部的直属队伍由原计划的140个变为133个

，但区分有变化，多了13支“国家任务力量”队伍，

以及从未提出的27支“战斗任务力量”队伍，佐证了这

是进攻性网络战略。

• 美军已经研制出2000多种电脑病毒武器，如“蠕虫”程序、“特洛伊木马”

程序、“逻辑炸弹”、“陷阱门”等。在新的网络安全战略中，美军更强调报

复能力。攻击性显著增强。而震网、高斯等病毒大名鼎鼎，战绩彪炳，表明

美军早已开展针对性网络攻击，磨刀霍霍。

美国网络安全战略攻击性显著提升

网络空间安全的重要性与敏感性

• 习主席特使、中央政法委书记孟建柱9日至12日访问美国

，同美方高层举行会谈，就网络安全问题达成“重要共识

”，据报美方承诺，不在习访美前制裁中国黑客，但有关

问题远未解决。

• 习近平主席于9月22-25日对美国进行国事访问，中美两国预计将

在网络安全、高铁、核能合作、双边投资协定，以及气候和碳排

放等问题上达成相关成果。其中网络安全是美方最为关切的议题

之一。

网络空间安全态势 1

2 互联网+大数据背景下的网络空间安全

4

3 网络空间安全一级学科建设

探索和思考

目录

网络空

间安全

大数据颠覆着安全

•数据跨境流动 •数据权属边界愈发模糊 •传统信息安全保障模式被打破 •大数据灾难备份问题

业务模式的改变导致IT架构的变革

数据体量的跃升：从TB到PB，大数据时代的到来

人类产生的数据量正在呈指数级增长，每两年翻一番 非结构化、半结构化数据爆发式的增长

叶子 (1:本地数据) 与森林 (N:互联网数据) 的关系

时间（Time(N)早于Time(1)） • 今天的未知威胁往往昨天就在互联网上存在

关联（1+N>>1）

• 将本地数据与互联网海量多维信息进行关联分析，效果会远远超过单单研究1

普适（N=1+1+1+…+1）

• 针对互联网海量多维信息，采用机器学习挖掘所得到的检测模型，可有效适用于1

基础架构从集中式向分布式方向拓展

分布式存储 分布式计算 虚拟化

基于大数据挖掘和实时计算衍生出丰富应用

威胁情报 情境感知 趋势预测 追溯取证

“理念”＋“生产力”变革

弹性计算、实时计算 、机器学习

云化应用

安全遇到大数据，引发了安全的变革

大数据安全关键词

大数据 Big Data 海量存储，计算

数据分析 数据挖掘，机器学习

攻防分析

多维关联分析

可视化分析 - Visibility

威胁情报

Threat Intelligence

大数据安全关键词

大数据中的安全问题

隐私保护 数据滥用

云、物联网及移动互联网中的安全问题

云安全问题

云计算 云存储

攻击位置更易选择 DOS后果更严重 漏洞仍然存在

数据管理内部出问题 数据隔离出问题 数据恢复难度大

移动互联网

终端

安全

网络

安全

应用服务安全

内容

安全

基础

安全

潜在 安全问题

终端设备安全、感知设备安全、标签安全

数据传输链路脆弱（无线）

数据传输协议标准不统一

易受DOS

数据中心安全

物联网潜在安全问题

网络空间安全态势 1

2 互联网+大数据背景下的网络空间安全

4

3 网络空间安全一级学科建设

探索与思考

目录

网络空

间安全

网络空间安全一级学科概况

国务院学位委员会和教育部于2015年6月11日联合发文

《关于增设网络空间安全一级学科的通知》（学位【2015】11号）

为实施国家安全战略，加快网络空间安全高层次人才培

训，……决定在“工学”门类下增设“网络空间安全”一级学

科，学科代码为“0839”，授与“工学”学位。请各单位加

强“网络空间安全”的学科建设，做好人才培养工作。

网络空间安全一级学科培养目标

。

基础理论和技术

具有较高网络空间安全综合专

业素质、较强的实践能力和创

新能力。

信息安全对抗技能

实践能力和创新能力 科学研究与开发管理

培养目标

使学生掌握密码和网络空间安

全基础理论和技术方法

掌握信息系统安全、网络基础

设施安全、信息内容安全和信

息对抗等相关专门知识

能够承担科研院所、企事业单

位和行政管理部门网络空间安

全方面的科学研究、技术开发

及管理工作。

网络空间安全一级学科主要研究方向

安全基础 为其他方向提供理论、架构和方法学指导

密码学

及应用

系统安全

网络安全

为其他方向提供密码体制机制

保证网络空间中单元计算系统安全、可信

保证连接计算机的网络自身安全和传输信息安全

应用安全 保证网络空间中大型应用系统安全

网络空间安全一级学科基础知识体系

五个学科方向形成层次化基础知识体系

沈昌祥院士关于加强网络空间安全学科建设的六条建议

1. 加强组织领导，统筹指导全国网络空间安全学科专业建设

2. 采取有力措施，加快学科专业建设

3. 创新驱动，改革人才培养模式

4. 加快教师队伍建设，提高教学质量

5. 加强教材和课程建设，提高科技知识水平

6. 建设开放实训平台，提高网络攻防实践能力

传统信息安全教学存在的问题

•信息安全不同于其他学科，由于攻击方式多种多样，信息安全要求与其他专业一

样的从全局到局部的信息安全意识；但是由于需要针对不同攻击方式进行不同的

处理方式，因此信息安全又强调独特的黑客思维，魔高一尺，道高一丈。而传统

的信息安全教学过程，一般仅强调第一种意识，而不考虑第二种意识。

思维方式问题

•信息安全对理论要求较高，过多的理论强烈的压抑了学生的学习兴趣，而理论过

多同样带来了课程体系设计比较难的问题，学生的评价体系问题等等。 理论过多问题

•传统的信息安全教学过于追求知识的系统性和完整性，较多地存在着重理论、轻

实践的问题。而信息安全学科不仅强调理论基础，同时要求学生有很高的动手能

力。信息安全项目是系统工程（木桶原理，信息安全项目的安全程度取决于其分

子项目的最短板），实践训练过少不利于学生理解整体的安全架构，从而站在信

息安全项目的项目质量。

实践过少问题

“产学研”一体化人才培养模式

共建信息安全攻防实验室 以市场为导向，形成“人才培养”+“科学研究”的产学研模式

学校 军政 企业

“产学研”一体化人才培养模式

科研最新的网络攻防技术

验证并修复现有环境的漏洞

新产品、新系统上线前 安全测试

科研测试

“产学研”一体化人才培养模式

攻防技术研究

“产学研”一体化人才培养模式

人才培养

考虑重点 建设观念 功能需求

以搭建物理实验室为主的“传统思路”

一次性建设，高投入低回报

• 继续注重技术研究、验

证能力；

• 更加关注提升业务能力

和增进实战能力；

• 侧重内部人员实际能力

的培养和持续提升

逐渐转向：

•灵活高效的虚拟化

•节约场地

•便于维护

•易于扩展

的综合安全实验室。

• 加强投资效率管控。

• 注重实际使用效率和多

功能性

• 通过成果产出、价值回

报为主要衡量基础的

ROI建设思路

传统的思路和模式

灵活高效 注重投资回报 关键字

理论研究、拟态攻防为主

能力持续提升，增强业务水平

攻防实验室建设思路

攻防实验室核心要素

• 丰富且“与时俱进”的知识与课程

• 与课程配套的实验内容

• 检验学习成果的模拟对抗体系

• 全面的仿真环境

• 丰富全面的渗透测试工具

• 配套安全保障措施

• 可扩展的基础硬件设施

• 灵活的虚拟化支撑环境

• 数据处理与融合工具

• 数据分析挖掘平台

课程 体系

技术验 证环境

硬件 环境

相关业 务平台

33

网络安全技术大赛

落实中央网络安全和信息化领导小组战略部署，进一步提高全社会对网络信息安全的重视程度，提升中南大学信息安全保障能力，发现、培育信息安全人才队伍，定期组织举办信息安全攻防对抗赛，逐步成为一个信息安全技能展示、技术交流、思想碰撞的平台。

实战演练成为各国培养人才，检验成果的重要手段

北约构建靶场开展“lockshields”演习，每年模拟真实场景进行演练，检验各部队网络实战能力

美国从08年开始构建用于演练的靶场系统，已进行多次“风暴”系列演习，完全贴近实战。

新加坡和日本构建网络靶场，开展网络攻防演练和环境仿真

韩国举国推广实战训练，比赛成绩突出的人才可以免兵役

网络空间安全态势 1

2 互联网+大数据背景下的网络空间安全

4

3 网络空间安全一级学科建设

探索与思考

目录

网络空

间安全

Gartner对网络安全趋势预测

由于新威胁不断涌现，安全分析举措从静态转向实时的紧迫性大大增加。

Gartner

网络空间

安全趋势

云计算需求已经推动了应用程序开发/集成和基础设施等层面的改变。

安全技术正紧跟着重大基础设施资源管理方面的变化动向。

重新定义“终端”的同时也重新定义着终端防护策略和技术。

身份和访问管理必须发展规模和外部使用。

工业自动化、物联网和物理安全的强烈驱动。

自动化将改写安全技术如何使用的规则。

审视网络空间安全新视角——安全是驱动也是责任

网络空间安全

CIA(S) 模型

拥抱网络空间安全的新定义和新策略

Defense

Offense

Reactive

Proactive

Information Security

Cyber Security

IT Security

OT

Security IOT

Security

Physical

Security

挖掘更多的安全技术人才

• 通过网络安全攻防实验平台吸引学校更多的安全爱好者逐步投入到网络安全行业来；

• 通过网络安全攻防竟赛发现更多出色的信息安全人才。

培养优秀的信息安全人才

提供更好的学习、发展平台

• 强化校企合作，给学生提供更广大的发展空间，让他们尽快的成长起来；

• 扩大国际国内交流空间，给学生们提供参加国内外知名安全学术会议和技术交流的机会。

• 基于大数据的威胁发现、预警、防御技术

• 基于大数据的身份认证、接入控制技术

• 基于大数据的数据完整性、真实性分析技术

聚焦大数据信息安全

• 医学大数据的安全传输/存储/交换与监管机制研究

• 医学大数据隐私保护机制与模型分析

将信息安全技术和医学大数据研究项目有机结合起来，相互促进！

7大热门安全领域

• 1.异常行为数据分析 • 2.安全支付和反欺诈 • 3.物联网安全 • 4.下一代身份和访问控制平台 • 5.内部威胁监控和响应 • 6.威胁情报基础设施 • 7.安全生态系统

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