2019-04-04 14:32:01
电气工程师向人体免疫系统寻求有关如何最好地保护数字网络的线索

南佛罗里达大学的工程师开发了一种模仿人体免疫系统的新型网络安全软件。

这个概念开始被各种领域的研究人员开始越来越多地探索:人体做得好,我们如何调整这些机制来改进技术或工程系统?

南佛罗里达大学电气工程系的研究人员将人体免疫系统视为无线传感器网络中入侵检测的模型。这些概念同样适用于可能是也可能不是无线的高价值金融或军事关键任务网络。该研究发表在“计算机科学”(Procedia Computer Science)上,并在测试中表现出非常有前途

“开发基于人体系统的软件系统是非常合理的,”南佛罗里达大学电气工程教授兼该项目首席研究员Salvatore Morgera博士说。 “我们的免疫系统在保护我们方面做得非常好 - 所以我们希望采用这些机制并使其适应网络安全。”

最简单的形式是,人体免疫系统可以保护身体免受病原体的侵害,如细菌,病毒和其他可能有害的异物。如果我们被感染,我们的免疫系统能够识别并攻击威胁,以保持身体健康。这个想法正是Morgera和他的研究团队希望用他们的生物学软件完成的。当网络面临被攻击的风险时,软件可以识别并消除威胁。它本质上是数字网络的免疫系统。

为了开发该软件,Morgera与USF博士生Vishwa Alaparthy和Amar Amouri一起将免疫系统分为三层。第一层是外部保护;我们的身体如何防止病原体进入体内。在他们的软件中,这一层保护是加密 - 一种常见的网络安全工具,用于阻止未经授权的用户离开网络。大多数网络安全方法几乎完全依赖于加密,虽然现代加密技术非常复杂,但它们并不总能成功地防止入侵。

为了对抗这种风险,研究人员对尸体进行了第二层保护;非特异性抗性。这种非特异性免疫反应充当“全能”,立即响应任何具有各种非特异性免疫细胞的异物。在他们的软件中,Morgera及其团队开发了类似的非特定响应,可快速识别任何入侵并隔离威胁以供进一步检查。就像在人体中一样,当威胁进入系统时,这种反应就是第一道防线。

研究人员研究的第三层是免疫系统对病原体的特异性抗性。整个免疫系统的这个子系统由对特定病原体起反应的高度特化的细胞组成。该反应还构建免疫记忆,导致在初次遭遇后增强的反应。就像我们的身体一样,USF开发的软件从每次攻击中学习并维护着数以百万计的入侵对抗模板,它可以通过排序来对抗单个威胁尝试。正如Morgera所说,“需要对数以百万计的入侵模板进行分类,这可能是一项计算复杂的任务。”另一位研究人员,Patrick Lie Chin Cheong和Morgera已经开发出一种高效的“大数据”分选方法,只需几分之一秒,并且可以在使用小型微处理器的功率受限传感器网络上轻松实现。

当组合使用时,这三种机制不仅有助于保持身体健康,而且已经证明在维护安全,高价值的数字网络方面非常成功。

Morgera和他的团队最初开始这项研究,作为保护军方部署的无线传感器网络的潜在新工具。他们与美国特种作战司令部(SOCOM)合作测试该软件,并看到了非常有希望的结果。现在,研究人员计划继续改进软件并使其可用于各种应用。这项工作可能会改变全球网络安全的未来。

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