一、本体理论
本体理论定义了对世界万物的规范化说明，所有的知识库均采用同样的规范定义，有助于实现知识的共享和交互。
1.本体概念
（1）定义
本体是一种具有结构化特点的特殊类型的术语集，存在对象类型或对象类型的概念。
（2）组成要素：类、实例、属性、关系、函数、公理。
类：事物的种类或对象类型；
实例：每一个类都与一组个体（类扩展）相关联，类扩展中的每一个个体都称为类的实例；
属性：一个实例或对象和概念等都具有的特征、特性、特点、参数；
关系：类和实例之间的关联方式；
函数：一类特殊的元素；
公理：本体内存在的事实。
2.本体语言
OWL（Web Ontology Language，网络本体语言）
（1）定义了以下术语：
①owl:class ：类，定义了因具有某些共同属性而属于同一分组的个体；
②rdfs:subClassOf：表示两个类的子属关系；
③rdfs:subPropertyOf：表示两个属性的子属关系；
④owl:ObjectProperty：对象属性，表示两个类之间的关系；
⑤rdfs:domain：定义了属性的定义域，用来约束该属性可以适用的个体；
⑥rdfs:range：定义了属性的值域，用来限制属性的取值范围；
⑦owl:equivalentClass：定义两个类为等价类，即等价类拥有相同的实例；
⑧owl:equivalentProperty：定义两个属性为等价属性，等价属性将个体关联到与其同组的其他个体。
（2）OWL提供了3种不同表达能力、不同计算复杂度的子语言：OWL Lite、OWL DL、OWL Full。
3.基于本体的推理
（1）定义
指通过本体语言，从中推理出新知识，如推导出新的关系、属性等。
（2）常用方法
①基于Tableaux运算的方法：检查某一本体是否满足某规则或进行实例检测；
②基于逻辑编程改写的方法：根据特定的场景定制规则，从而实现用户自定义的推理过程；
③基于一阶查询重写的方法：结合不同数据格式的数据源，关联不同的查询语言；
④基于产生式规则的方法：采用前向推理的形式，按照一定机制执行规则。
二、网络安全态势感知系统相关的本体标准
1.资产维度的标准
（1）CPE（通用平台枚举）
①定义：信息技术软件应用程序、操作系统及硬件的结构化命名规范；
②作用：描述和识别计算资产中存在的应用程序、操作系统和硬件设备的类，有助于让不同用户对当前资产使用相同的命名规范。
（2）CCE（通用配置枚举）
①定义：一种标准化格式，描述软件配置缺陷；
②作用：有助于对资产中的配置、缺陷等进行量化评估。
（3）FOAF（Friend of a Friend）
①定义：表达人员、群体、组织机构及其关系；
②作用：FOAF可将设备IP地址与人员、组织关联起来。
2.漏洞维度的标准
广义的漏洞包括计算机漏洞和软件Bug。
计算机漏洞是在计算机硬件、计算机软件等的具体实现或策略上存在的缺陷，使攻击者能够在未授权的情况下访问或破坏计算机系统。
软件Bug指计算机软件或程序中存在的破坏正常运行的问题、错误。
（1）CVE（通用漏洞披露）
①定义：公开披露已知信息安全漏洞的一个字母表；
②作用：CVE的通用标识可使安全产品之间实现数据交换，帮助用户在各自独立的不同漏洞数据库、不同漏洞评估工具间共享数据。
（2）CWE（通用弱点枚举）
①定义：公开已知信息安全弱点的一个字母表；
②作用：提供了一个统一、可度量的软件弱点集合。
（3）CVSS（通用漏洞评分系统）
①定义：评测漏洞的严重程度，帮助用户确定所需反应的紧急程度和重要程度。
②作用：研究CVSS对于漏洞的评分信息，可以掌握具体的攻击信息，了解攻击的潜在影响和严重程度。
③CVSS由三类衡量指标组成：基础指标、时间指标和环境指标。
首先针对每类指标产生一个用压缩文本表示的衡量向量，反映漏洞的不同属性，然后综合三类指标生成一个数值评分，表示漏洞的强度。
3.威胁维度的标准
（1）CAPEC（通用攻击模式枚举和分类）
①定义：国际性公开可用的通用攻击模式列表，含有比较全面的模式和分类信息。
攻击模式：对攻击所利用软件系统通用方法的描述。
②作用：对攻击模式分析的时候，可以将CAPEC与检测到的网络空间安全事件结合，了解攻击所利用的CVE漏洞，并分析安全事件使用了哪个特定的CAPEC所列的攻击模式。
（2）MAEC（恶意代码属性枚举和特征描述）
①定义：MAEC基于行为、产出物、攻击模式等属性，对恶意代码相关的“高保真”信息进行编码。
②作用：利用MAEC可以消除在恶意代码描述中存在的模糊性和不确定性，促进沟通交流，以便研究人员根据先前已有实例研发出针对恶意代码的对抗机制。
（3）ATT&cCK（对抗战术、技术和常识）
①定义：攻击行为知识库和模型，根据真实的观察数据描述和分类对抗行为。ATT&CK是由攻击者在攻击企业时所利用的12种战术和244种企业技术组成的精选知识库。一个攻击序列至少包含一种技术，若干战术组合就可以构成一个完整的攻击序列。
②ATT&CK将已知攻击者的行为转换为结构化列表，将行为汇总成战术和技术，并通过矩阵以及结构化威胁信息表达式来表示。
（4）KillChain（杀伤链/网络攻击生命周期）
①定义：是一种特定类型的情景，在此情境中，若干个类型的事件必须按照指定的顺序发生；
②作用：防止攻击者进入网络环境；另外，在越早的杀伤链环节阻止攻击，修复的成本和时间损耗也越低。
4.综合信息标准
（1）STIX（结构化威胁信息表达）
①定义：网络空间威胁情报信息的结构化语言，提供了一个将各种网络空间情报组件聚合的高阶框架；
②作用：实现对网络空间威胁情报的信息共享。用于威胁分析、威胁特征分类、威胁及安全事件应急处理、威胁情报分享四个场景。
（2）CybOX（网络空间可观察对象表达）
①定义：按一定规范定义、表达和描述了网络空间可观察到的事件及其状态和属性；
②作用：便于人们针对安全事件相关信息进行交流。
（3）IODEF（安全事件描述交换格式）
作用：为互操作工具的开发提供基础。
三、基于MDATA模型的网络安全态势感知本体模型
1.基于MDATA模型的网络安全态势感知本体类
本体类可以分为资产、漏洞、威胁三个基本类。
资产存在漏洞，威胁利用漏洞，威胁影响资产。
（1）资产类
资产类信息分为静态资产信息和动态资产信息。
静态资产信息指资产型号信息，能够反映该型号资产特有的性质；
动态资产信息包括资源信息和资产状态信息。
①资产型号
Ⅰ.计算机的硬件：物理装置；
Ⅱ.计算机的操作系统：管理计算机硬件和计算机软件及资源的计算机程序；
Ⅲ.计算机的软件
②资源信息
Ⅰ.程序信息
进程：计算机程序在某数据集合上的一次运行活动；
服务：执行指定系统功能的程序、例程或进程；
系统调用：由操作系统提供的所有调用构成的集合；
驱动程序：添加到操作系统中的特殊程序，包含硬件设备的信息。
Ⅱ.配置信息
注册表：数据库，存储系统和应用程序的设置信息；
Ⅲ.身份信息
账户：包括用户名和密码，以及权利和权限；
用户权限；
凭证：证明身份等事实的证据。
③资产状态信息
Ⅰ.系统状态
CPU状态：指CPU的占有率；
内存状态：指内存的占有率；
磁盘使用状态：指磁盘的占有率；
磁盘I/O状态。
Ⅱ.网络状态与网络端口
网络状态：主要包括网卡I/O状态、网络连接状态、网络数据等；
网络端口：指TCP/IP协议中的端口。
（2）漏洞类
漏洞类可按利用位置、威胁类型、技术类型等进行分类。
①基于利用位置的分类
本地漏洞：需要使用操作系统的账号登录到本地才能利用的漏洞；
远程漏洞：无需操作系统的账号登录即可通过网络访问目标机器的漏洞。
②基于威胁类型的分类
获取控制：可以劫持程序执行流程，使流程转向执行攻击者指定的任意指令或命令，从而控制操作系统；
获取信息：攻击者可以劫持程序，使其访问预期外的数据，并把信息泄露给攻击者；
拒绝服务：攻击者可利用该漏洞导致目标系统失去响应正常服务的能力。
③基于技术类型的分类
内存破坏：攻击者利用某种形式的内存越界访问操作发起攻击；
逻辑错误：系统安全机制的安全检查实现逻辑上存在问题；
输入验证：对用户的输入没有做充分的检查过滤就进行后续操作；
设计错误：在系统设计时对安全机制考虑不足；
配置错误：存在默认的不安全的配置状态。
④专业信息维护机构负责维护的各类漏洞及系统平台
CWE、CVE、BID、MSB、CNVD（国家信息安全漏洞共享平台）、CNNVD（国家信息安全漏洞库）
（3）威胁类
威胁类的信息用于描述网络空间中的攻击。
攻击一般分为单步攻击和多步攻击。
①单步攻击
又称基础攻击，描述攻击粒度的基本单元，表示完成攻击过程的某一个动作。
单步攻击可按照攻击意图、技术路线、实现方法、实现具体细节等四个层次进行划分。
按照攻击意图，可分为扫描探测攻击、渗透突破攻击、远程控制攻击、窃取利用攻击。
Ⅰ.扫描探测攻击：通过扫描探测发现网络中存活的节点及其相关信息、开放端口、可能存在的漏洞。
按照技术路线，扫描探测攻击又分为网络层扫描、传输层扫描、应用层扫描和情报搜集。
Ⅱ.渗透突破攻击：一般是利用漏洞突破节点，获得节点的控制权。
按照技术路线，渗透突破攻击又分为网络协议攻击、网络服务攻击、中间人攻击、身份认证攻击、社会工程学攻击。
Ⅲ.远程控制攻击：在成功实施渗透突破攻击之后，通过提权、安装木马等操作，进一步控制节点或达到长期控制节点的目的。
按照技术路线，远程控制攻击又分为登录控制、远程提取、本地攻击、本地提取和安装控制。
Ⅳ.窃取利用攻击：一般是进行破坏或窃取数据。
按照技术路线，窃取利用攻击又分为资源窃取攻击、篡改破坏攻击、功能盗用攻击和跳板攻击。
②多步攻击
多步攻击又称复杂攻击，覆盖为完成攻击目的所实施攻击的全过程。
可以分为APT攻击或类APT攻击、蠕虫攻击、僵尸网络攻击、DDoS攻击等。
Ⅰ.APT攻击：高级持续性威胁；
Ⅱ.蠕虫攻击：通过程序自动自我复制传播的网络攻击；
Ⅲ.僵尸网络攻击：僵尸网络是采取多种传播手段，将大量感染僵尸程序的计算机通过控制信道控制起来，形成可被攻击者操纵的网络；
Ⅳ.DDoS攻击：分布式拒绝服务攻击，指不同地域的多个计算机同时向一个或数个目标发动拒绝服务攻击。
2.基于MDATA模型的网络安全态势感知本体关系
主要分为一般关系、时间关系、空间关系、时空复杂关系。
（1）一般关系
①包含关系；
②属于关系；
③存在关系：漏洞存在于资产；
④利用关系：攻击利用漏洞；
⑤作用关系：攻击作用于资产；
⑥前提关系：表示某攻击是进行另外一个攻击的前提条件；
⑦后续关系：表示某攻击是另外一个攻击后续开展的攻击；
⑧等于关系：表示两个本体在某个维度的相同关系；
⑨获得关系：攻击获取资源；
⑩用于关系：资源用于攻击。
（2）时间关系
①时序关系：表示两个本体发生的时间先后顺序；
②相对时间关系：描述本体之间存在的相对时间关系，可以表示网络空间安全现象；比如，两个攻击事件发生的时间间隔大于或小于某阈值，作为安全事件发生的判断依据。
（3）空间关系
①绝对空间关系：比如某攻击事件的源IP为外网IP，表明该攻击事件是从外网IP攻击内网节点；
②相对空间关系：比如攻击事件A的目的IP是攻击事件B的源IP；
③复杂空间关系：比如攻击体中的跳板节点，既与超过某阈值的内网IP有安全事件关联，也与外网IP有安全事件关联。
（4）时空复杂关系
时间关系和空间关系相结合的网络空间安全行为。
3.基于MDATA模型的网络安全态势感知本体模型推理
本体模型推理：指对网络安全态势感知过程中提取的数据进行推理，识别攻击链、攻击过程、攻击目标、攻击意图和攻击危害。
整个过程分为低、中、高三个阶段，每个阶段需要通过提取或推理获得相关事件。
（1）低阶事件（安全事件）
定义：指可从安全设备、采集软件等获得的日志或数据；
包括：
①安全日志：由流量检测设备（入侵检测、防火墙、沙箱）或终端防护软件（EDR、杀毒软件）产生的日志数据；
②流量事件：流量统计数据和网络审计事件（表示资产进行了某些正常/异常行为）；
③资产信息：通过资产探测设备获得的网络节点资产型号数据；
④漏洞信息；
⑤资产状态信息；
⑥拓扑信息；
⑦威胁情报信息：包括黑名单。
（2）中阶事件（单步攻击）
定义：对低阶事件进行统计、查询，或者简单的关联、推理得到的事件；
包括：
①攻击链；
②身份事件：将低阶事件的空间信息与IP-国家、IP-组织、IP-域名映射关系相关联，经推理得到的事件；
③声誉事件：能够引发声誉风险的事件，比如帐号、域名、IP等被某机构列入黑名单，就会构成一个声誉事件。一般通过将低阶事件与威胁情报事件进行关联。
④攻击类型事件：将诸如入侵检测等安全事件与攻击类型进行关联；
⑤有效攻击事件：将安全事件的漏洞信息与需要保护的资产漏洞信息进行关联；
⑥资产状态异常事件：对资产状态数据进行统计或推理；
⑦流量异常事件；
⑧攻击路径：将低阶事件与拓扑数据相关联。
（3）高阶事件（多步攻击）
定义：通过若干中阶事件推导出更加明确、信息量更大、指向性更强的事件；
包括：
①威胁行为体：通过中阶事件可推导出与杀伤链、杀伤链阶段等相关联的威胁行为体，通过进一步推导，将各种低阶事件、中阶事件与杀伤链阶段关联；
②大型攻击行动：将具有某些相同特征的威胁行为体进行关联分析（比如确定是否为同一威胁源），可以将威胁行为体与更大型的攻击行动关联；
③攻击目标信息：将身份事件与杀伤链、大型攻击行为相关联；
④攻击影响：基于网络状态信息、网络拓扑数据、攻击路径进行分析；
⑤TTP（攻击者的战术、技术和规程）。
（4）推理方法
①将安全事件与漏洞信息关联，进行有效的基础攻击检测：安全事件中与漏洞相关的事件包含事件对应的CVE漏洞信息，通过判断该事件作用的资产是否存在该漏洞，可判断事件的有效性；
②由安全事件或流量事件推导出攻击链；
③由攻击链结合其时序关系推理生成杀伤链；
④将不相关联的CVE安全事件与流量事件相关联；
⑤使用规则将域名或IP地址与中阶事件关联：在关联后，就可以通过检测发现具有相同源地址的多个事件；
⑥将具有相同检测特征ID和源IP地址的事件组合，判断是否是同一威胁源开展的同一大型攻击活动；
⑦将具有相同源/目的IP地址和检出事件的安全事件与流量事件结合分析：相同源/目的IP地址的安全事件可能具有强相关性，如果没有构成攻击链或杀伤链，说明不是同一威胁行为体，或者是缺乏必要检测的安全事件，此时需要结合流量事件分析；
⑧将具有相同源/目的IP地址和没有相应安全事件的流量事件结合分析；
⑨对缺乏某一阶段的杀伤链，基于流量安全事件进行关联分析，可以对杀伤链缺失阶段进行补齐；
⑩基于威胁行为体、大型攻击行动、攻击目标信息、攻击影响等进行综合分析。
四、本章小结
本体模型是一种显式的、形式化的、可机读的语义模型，定义了与问题域相关的类、类的实例、类间关系和数据属性等。
定义本体模型的作用：更高效地理解多源异构的安全数据，整合多来源信息，及时完成推理工作，从而推导出新的信息，更好地实现网络安全态势感知。
本章重点讲解了基于MDATA模型的网络安全态势感知本体模型，包括本体类、关系、推理等。