主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)在計(jì)算機(jī)免疫系統(tǒng)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

吳梅梅

（河北軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)工程系，河北 保定 071000）

0 引言

伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的安全也面臨著新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的信息安全方法已不能有效地解決這些問(wèn)題。人們把生物免疫機(jī)理應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中，提出了計(jì)算機(jī)免疫系統(tǒng)，它克服了傳統(tǒng)方法的被動(dòng)和不靈活的缺點(diǎn)。本文主要介紹了計(jì)算機(jī)免疫系統(tǒng)GECISM的重要功能部件——知識(shí)庫(kù)，將知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)成主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的形式，可以提高計(jì)算機(jī)免疫系統(tǒng)在緊急情況下的執(zhí)行效率。

1 計(jì)算機(jī)免疫系統(tǒng)簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)免疫系統(tǒng)模型包括客戶(hù)機(jī)模型和沙盒主機(jī)模型，是模仿生物免疫機(jī)理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全模型（如圖1，圖2所示）。該模型的多個(gè)功能部件模仿不同免疫細(xì)胞的功能，通過(guò)相互協(xié)作，區(qū)分計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的“自我”和“非我”，有效記憶并消除“非我”，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)主機(jī)的功能。

知識(shí)庫(kù)是計(jì)算機(jī)免疫系統(tǒng)中重要的功能部件，模型中對(duì)于“自我”和“非我”的判斷是根據(jù)知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則進(jìn)行的，因此，知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)對(duì)于計(jì)算機(jī)免疫系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)是非常關(guān)鍵的。

圖1 客戶(hù)機(jī)（適應(yīng)性免疫）

圖2 沙盒主機(jī)（先天免疫）

2 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)

2.1 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是被動(dòng)的，不能提供主動(dòng)服務(wù)，數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、修改、檢索和刪除只有在用戶(hù)或應(yīng)用程序顯示提交命令后才被執(zhí)行，而且要求數(shù)據(jù)庫(kù)管理人員具有數(shù)據(jù)庫(kù)管理和維護(hù)的知識(shí)。自20世紀(jì)80年代提出主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)以后，主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)嶄新的分支，主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)（Active Database）就是將“被動(dòng)的”數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)擴(kuò)充為能夠?qū)χ鲃?dòng)事件做出響應(yīng)，通過(guò)事件監(jiān)視器監(jiān)視各種事件的發(fā)生，執(zhí)行規(guī)定的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)服務(wù)的功能。

2.2 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的主動(dòng)功能

主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的主動(dòng)功能主要包括：

（1）能夠根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前狀態(tài)主動(dòng)適時(shí)做出反應(yīng)，執(zhí)行特定操作；

（2）能夠根據(jù)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制；

（3）能夠進(jìn)行例外情況處理，進(jìn)行和錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)、警報(bào)和處理；

（4）自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、審計(jì)功能和中斷處理功能；

（5）檢索或推理策略的自動(dòng)選擇和切換功能；

（6）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)間的通信和同步功能。

2.3 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的主動(dòng)模型

在功能上，一個(gè)主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（ADBS）由一個(gè)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DBS）和一個(gè)事件庫(kù)（EB-Event Base）及其相應(yīng)的事件監(jiān)視器（EM-Event Monitor）組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在該系統(tǒng)中EB是由事件驅(qū)動(dòng)的一組知識(shí)組成的集合，稱(chēng)為“事件庫(kù)”；DBS用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)、管理與運(yùn)用；EM是一個(gè)隨時(shí)監(jiān)視EB中的事件是否已經(jīng)發(fā)生的監(jiān)視模塊，一旦監(jiān)視到某事件已經(jīng)發(fā)生時(shí)，就主動(dòng)地觸發(fā)系統(tǒng)按照時(shí)間庫(kù)即EB中指明的相應(yīng)知識(shí)執(zhí)行其中預(yù)先設(shè)定的動(dòng)作。

一般來(lái)說(shuō)，主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)常采用事件驅(qū)動(dòng)的ECA規(guī)則模型，即事件-條件-動(dòng)作（Event-Condition-Action）規(guī)則。同樣，在知識(shí)庫(kù)中采用事件驅(qū)動(dòng)的“事件-條件-動(dòng)作”規(guī)則來(lái)表示這種知識(shí)。每條“事件-條件-動(dòng)作”規(guī)則指明“當(dāng)什么事件發(fā)生時(shí)，在什么條件下執(zhí)行什么動(dòng)作”。其一般形式如下：

上述事件驅(qū)動(dòng)的“事件-條件-動(dòng)作”規(guī)則的語(yǔ)義是：一旦＜事件表達(dá)式＞所表示的事件發(fā)生，計(jì)算機(jī)就主動(dòng)觸發(fā)執(zhí)行其后的IF-THEN規(guī)則，即如果＜條件1＞為真，則執(zhí)行其后的＜動(dòng)作1＞，并且接著逐個(gè)檢查下一個(gè)IF-THEN規(guī)則，直至執(zhí)行完為止。

3 主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)在計(jì)算機(jī)免疫系統(tǒng)中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

將知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)成主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的形式，能夠?qū)ⅰ白晕摇焙汀胺俏摇币?guī)則及處理預(yù)先嵌入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的監(jiān)視模塊主動(dòng)地不時(shí)地檢查這些規(guī)則中包含的各種事件是否己經(jīng)發(fā)生，如果是“自我”則允許程序的運(yùn)行，如果是“非我”則采取相應(yīng)的消除方法進(jìn)行消除。由此，知識(shí)庫(kù)就可主動(dòng)履行一些預(yù)先設(shè)定的規(guī)則檢測(cè)，自動(dòng)給予相應(yīng)的處理，從而達(dá)到“主動(dòng)性”的目的。

在本系統(tǒng)中，規(guī)則名對(duì)應(yīng)本地規(guī)則庫(kù)中的編號(hào)，事件表達(dá)式對(duì)應(yīng)自我/非我集，條件對(duì)應(yīng)危害記錄，動(dòng)作對(duì)應(yīng)危害與消除方法對(duì)應(yīng)表、消除程序?qū)?yīng)表。如：

上述主動(dòng)規(guī)則的含義是，規(guī)則的編號(hào)為000001（當(dāng)然在規(guī)則庫(kù)中有很多條規(guī)則，這只是其中的一條，每條規(guī)則都有其對(duì)應(yīng)的編號(hào)），條件表達(dá)式為000001∧30.116.53.98.45.23.65∧“非我”∧Linux 2.0.40，即當(dāng)滿(mǎn)足條件規(guī)則編號(hào)是000001時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用的短調(diào)序列為30.116.53.98.45.23.65，同時(shí)其為“非我”和操作系統(tǒng)的版本為L(zhǎng)inux 2.0.40時(shí)，則主動(dòng)觸發(fā)sys_kill（int pid，int sig），將此時(shí)“非我”進(jìn)程進(jìn)行消除，從而達(dá)到入侵主動(dòng)防御的功能。

在本文知識(shí)庫(kù)中“事件—條件—?jiǎng)幼鳌币?guī)則如表1所示：

表1 規(guī)則制定示例

其規(guī)則的執(zhí)行流程如圖4所示.

圖4 規(guī)則執(zhí)行流程圖

“自我/非我”檢測(cè)：檢測(cè)“自我/非我”的發(fā)生，可通過(guò)觸發(fā)器設(shè)定事件發(fā)生的條件，自動(dòng)執(zhí)行。

“自我/非我”分析：分析與發(fā)生事件有關(guān)的規(guī)則，確定規(guī)則是否被觸發(fā)。

“自我/非我”處理：執(zhí)行被觸發(fā)規(guī)則中的動(dòng)作部分，如為“自我”則允許程序執(zhí)行，動(dòng)作執(zhí)行將對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修改。

結(jié)果顯示：“自我/非我”的后續(xù)部分，顯示出“自我/非我”處理的結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)將計(jì)算機(jī)免疫系統(tǒng)中的知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)成主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)的形式，能夠?qū)崟r(shí)高效地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)免疫系統(tǒng)的免疫功能，并且給出了系統(tǒng)中主動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)則的構(gòu)成和執(zhí)行流程。

［1］王鳳先，劉振鵬，李繼民等.一種仿生物免疫的計(jì)算機(jī)安全系統(tǒng)模型［J］.小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2003（4）：698-701.

［2］徐潔磐，馬玉書(shū)，范明.知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)導(dǎo)論［M］.北京：科學(xué)出版社，2000.