論文題目：網絡協議隱信道檢測與新型構建方案研究
摘要：隨著互聯網的蓬勃發展,基于網絡協議的隱信道研究吸引了越來越多研究者的關注。網絡媒介具有動態性、瞬時性和基數大等特性,以網絡協議為載體構建隱蔽通信,具有其他載體無法比擬的優勢。加之傳統加密技術的安全性日漸受到威脅,已不能滿足人們對信息安全傳輸的需要。而網絡隱信道隱藏了隱秘信息的存在,成為備受人們青睞的選擇。目前,網絡協議隱信道在構建研究方面已經取得了一定的成果,而其檢測技術研究尚處于起步階段。目前已有木馬結合網絡隱信道造成隱私泄露事件,這給網絡安全與個人隱私安全帶來了嚴峻的挑戰。因此,研究網絡協議隱信道及其檢測技術是非常有必要的。針對網絡協議隱信道的研究現狀,本文分別從檢測技術和新型構建方案兩個方向對網絡協議隱信道展開研究。在檢測研究方面,我們在現有的存儲型和時序型隱信道構建研究的基礎上,針對基于TCP/IP的存儲型隱信道,提出了基于協議行為的多維特征向量檢測算法;對時序型隱信道,設計了基于時序指紋的時序型隱信道綜合檢測算法;然后設計出一個實用的網絡協議隱信道檢測框架。在構建研究方面,鑒于存儲型和時序型隱信道的構建研究現狀,我們設計了一種基于瀏覽器HTTP行為的新型應用層隱信道。本文的主要研究內容和貢獻總結如下:1.基于存儲型隱信道的研究現狀,我們研究了基于TCP/IP的存儲型隱信道檢測技術。由于現有的存儲型隱信道檢測算法大都是目標檢測,僅能針對性地檢測某個存儲型隱信道,缺少一種全面綜合的檢測算法。而且,現有的算法僅從載體字段值的規律入手,忽略了每個頭部字段均有其固有的行為特征。通過將TCP/IP各頭部字段的行為特征用相鄰數據包字段值的規律性或相關性表示出來,我們設計了一個基于協議行為的多維特征向量檢測算法,該算法可以有效地檢測基于TCP/IP頭部的存儲型隱信道。該算法的SVM分類模型采用合法信道與隱信道的行為特征向量進行訓練,并通過測試反饋進行優化。實驗結果表明,該算法對基于TCP/IP頭部字段的存儲型隱信道取得了良好的檢測效果。2.現有的時序型隱信道檢測算法均是針對專門的時序型隱信道設計的,每個檢測算法都有其自身的適用性和局限性。針對該問題,我們設計了基于時序指紋的時序型隱信道綜合檢測算法,該算法利用現有的四種公認的檢測算法（KS檢測算法、ε相似度檢測算法、Entropy檢測算法、CCE檢測算法）,將這些算法從不同角度的衡量標準聯合起來提取指紋特征,并選擇四個典型的時序型隱信道,IPCTC、LtoN、TRCTC和MBCTC的時序指紋作為時序型隱信道的指紋特征。該算法訓練生成的SVM分類模型,可以識別出基于TCP/IP的時序型隱信道。通過測試實驗和盲檢測兩組實驗進行驗證,結果表明,該檢測算法能有效檢測基于TCP/IP的時序型隱信道,并可以在一定程度上對時序型隱信道實現盲檢測。3.針對存儲型和時序型隱信道檢測的實用性問題,我們設計了一個網絡協議隱信道檢測框架。由于隱信道的檢測算法與具體的隱藏算法相關聯,現有的檢測算法僅能檢測一種或幾種針對性的隱信道。因此,基于前面兩章的檢測算法研究,我們提出了一個可實用的網絡協議隱信道檢測框架,并給出了各模塊的功能設計。通過分析,基于該框架的檢測系統是高效的、全面的、可擴展的和可學習的,通過這些性質,該系統能夠實現對基于TCP/IP的存儲型和時序型隱信道的盲檢測。4.針對網絡協議隱信道構建研究的現狀,我們研究了基于HTTP的新型應用層隱信道的設計問題。通過網站訪問抓包實驗,我們發現了瀏覽器的HTTP行為:當打開一個網頁時,HTTP請求報文和HTTP數據流的分布關系是動態變化的。以瀏覽器的HTTP行為作載體,我們提出了一個基于HTTP行為的LiHB隱信道,該隱信道采用HTTP請求-流分布的組合數學性質編碼嵌入隱秘信息,沒有修改HTTP報文的內容或格式,具有很好的隱蔽性和可靠性。而且,LiHB能穿過Web代理服務器,將局域網內的信息泄露出去。針對LiHB存在的不足,我們設計了更隱蔽高效的HBCC隱信道。它采用與合法信道獨立同分布的包間間隔序列來模擬正常的HTTP請求分布,又采用網頁的頻繁訪問項集模仿正常用戶的瀏覽模式。實驗結果表明,LiHB和HBCC具有很好的可靠性,而且HBCC的信道容量和抗檢測性優于LiHB隱信道。
關鍵詞：隱信道;網絡協議;檢測;存儲型;時序型;應用層隱信道
學科專業：計算機軟件與理論
摘要
ABSTRACT
算法索引
主要符號對照表
第一章 緒論
1.1 研究背景與意義
1.2 國內外研究現狀
1.2.1 網絡協議隱信道正向隱藏
1.2.2 網絡協議隱信道逆向檢測
1.3 本文研究內容與組織結構
1.4 本章小結
第二章 基礎知識
2.1 網絡隱信道簡介
2.1.1 網絡隱信道概念
2.1.2 網絡隱信道模型
2.1.3 網絡隱信道分類
2.1.4 網絡隱信道的評估標準
2.2 分類器與支持向量機
2.2.1 SVM工作原理
2.2.2 Libsvm分類器
2.3 本章小結
第三章 基于TCP/IP的存儲型隱信道檢測技術研究
3.1 引言
3.2 相關工作
3.3 基于TCP/IP的存儲型隱信道載體概述
3.4 基于協議行為的多維特征向量檢測算法
3.4.1 存儲型隱信道的檢測框架
3.4.2 字段的行為特征
3.4.3 特征提取和訓練分類
3.5 實驗及數據分析
3.5.1 實驗設置
3.5.2 訓練與分類
3.5.3 實驗結果
3.6 本章小結
第四章 基于TCP/IP的時序型隱信道檢測技術研究
4.1 引言
4.2 相關工作
4.3 基于TCP/IP的時序型隱信道概述
4.4 基于時序指紋的時序型隱信道檢測算法
4.4.1 時序型隱信道檢測框架
4.4.2 指紋特征向量提取與訓練
4.5 實驗及數據分析
4.5.1 實驗設置
4.5.2 測試實驗結果
4.5.3 盲檢測實驗結果
4.6 本章小結
第五章 網絡協議隱信道檢測系統設計
5.1 引言
5.2 網絡協議隱信道檢測系統的設計方案
5.2.1 設計目標
5.2.2 檢測框架
5.2.3 各模塊設計
5.3 檢測系統的討論與改進
5.4 本章小結
第六章 基于HTTP的新型應用層隱信道設計研究
6.1 引言
6.2 相關工作
6.3 HTTP行為定義及敵手模型
6.3.1 瀏覽器HTTP行為
6.3.2 敵手檢測模型
6.4 基于HTTP行為的LiHB應用層隱信道
6.4.1 LiHB設計思想
6.4.2 編碼與解碼
6.4.3 傳輸模型
6.4.4 代理穿透
6.4.5 分析與局限性
6.5 基于頻繁項集的HBCC應用層隱信道
6.5.1 HBCC設計思想
6.5.2 編碼與調制
6.5.3 解調與解碼
6.5.4 分析
6.6 實驗及數據分析
6.6.1 實驗設置
6.6.2 可靠性實驗
6.6.3 信道容量實驗
6.6.4 抗檢測性實驗
6.6.5 對比與討論
6.7 本章小結
第七章 總結與展望
7.1 本文的工作
7.2 下一步的工作展望
參考文獻
致謝