一种针对Web异构冗余系统的动态切换方法技术方案

本发明专利技术公开了一种针对Web异构冗余系统的动态切换方法。本发明专利技术包括了动态切换机制、异构度计算以及切换成本计算，其中动态切换机制是利用日志审计结果触发系统执行切换，切换方式又分为水平切换和垂直切换；计算的异构度用于系统执行切换时，评估待切换的执行体集的异构程度，以筛选待切换的执行体集；计算的切换成本是用于评估系统执行切换时的代价，以筛选待切换的执行体集。本发明专利技术为静态的web异构冗余引入动态切换机制，可以降低单位时间内特定执行体的暴露时间,增加系统结构信息的不确定性。能够有效转移并减小系统暴露出的攻击面，具有更好的数据保密性和入侵容忍度，对提供连续可靠服务的主动防御系统具有积极的指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种针对Web异构冗余系统的动态切换方法
本专利技术设计一种针对Web异构冗余系统的动态切换方法，具体是一种使冗余异构执行体动态切换的方法，该方法在Web异构系统感知到安全威胁时,触发动态切换机制，将线上的不安全执行体替换成其他与其充分异构的执行体。
技术介绍
异构冗余的设计模式在执行体集上实现了服务器软件、文件系统和操作系统等多层次的异构化。虽然异构系统的设计和实现方法是多样的，所使用的技术和手段是不同的，但异构系统的目标是从入侵防御的角度保护系统数据的机密性。一方面系统中的异构执行体就是屏蔽攻击者嗅探的关键，另一方面静态结构的Web异构冗余系统在防御能力上的增益是随时间的推移而减小的，理论上，有足够耐心的攻击者总有希望找出所有的异构漏洞。参考文献[1]ScarfoneK,MellP.AnanalysisofCVSSversion2vulnerabilityscoring[C]//InternationalSymposiumonEmpiricalSoftwareEngineeringandMeasurement.IEEE,2009:516-525.[2]SchleimerS,WilkersonDS,AikenA.Winnowing:localalgorithmsfordocumentfingerprinting[C]//ACMSIGMODInternationalConferenceonManagementofData.ACM,2003:76-85.[3]TangJingfan,HuEnchao,LiangHuibing,etc.ApplicationofGeneticAlgorithminHeterogeneousRedundantWebSystem.RevistadelaFacultaddeIngenieríaU.C.V.,2017.10
技术实现思路
本专利技术的目的是针对传统静态结构的web异构冗余系统的不足，提供一种针对Web异构冗余系统的动态切换方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：一种针对Web异构冗余系统的动态切换方法，包括了动态切换机制、异构度计算以及切换成本计算，其中动态切换机制是利用日志审计结果触发系统执行切换，切换方式又分为水平切换和垂直切换；计算的异构度用于系统执行切换时，评估待切换的执行体集的异构程度，以筛选待切换的执行体集；计算的切换成本是用于评估系统执行切换时的代价，以筛选待切换的执行体集。具体实现包括如下步骤：步骤1、提出监听日志审计结果，当系统状态达到切换条件时，触发切换机制；步骤2、将切换模式分为水平切换和垂直切换；步骤3、提出Web异构系统的异构度的定义并计算；步骤4、提出Web异构系统切换时的成本定义并计算；步骤5、结合异构度和切换成本，选出执行体集执行切换。步骤1所述的监听日志审计结果是指统计当前执行体集下的错误、警告日志的累积值，每当有新错误、警告日志产生时，就累加一次具体错误类型的报警次数，再通过事件机制触发系统去判断累计值是否达到安全阈值，未超过就继续运行，超过就根据不同级别的阈值设定触发切换机制。步骤2提出的两种切换模式，具体如下：根据系统的安全红线分为两条，一条是系统在以后存在崩溃的可能，红线阈值(χ)相对低；一条是系统在不久以后必定崩溃，红线阈值(χs)相对高；前者执行水平切换，后者执行垂直切换；具体红线阈值设定方法如下所示：χ＝bs＝CVSS(l)公式1l＝(idl,timel,type,content,idc,idh)公式2其中危险值(bs)是根据CVSS计算得出的，当0≤bs≤3.9时，该执行体处在低风险状态，当4.0≤bs≤6.9时，该执行体处在中等风险状态，当7.0≤bs≤10.0时,该执行体处在高风险状态；idl是日志信息的唯一标识符；timel是日志信息产生的时间；type是日志消息的类型，并type∈{Sys,Sec,App,Alert},其中Sys表示系统日志,Sec表示安全日志,App表示应用日志,Alert表示告警日志；content是日志信息的内容；idc是产生日志的节点标识符，idh是日志对应安全事件的目标节点标识符；χs≈(N+1)/2公式3其中，N为在线执行体数,系统的异常执行体数已经高达半数以上，系统可进行垂直切换。所述的平行切换是指系统运行过程中检测到A*可能存在安全隐患，将存在隐患的执行体替换掉，替换的候选集为A-；垂直切换是指将执行体集由A切换至B；设A,B为2组异构执行体集，且每组中有5个执行体；其中A＝{A1,A2,A3,A4,A5},B＝{B1,B2,B3,B4,B5}；首先选取A作为线上运行的执行体集，A*表示参与输出的集合，A-表示暂时不参与输出的集合；其中A*＝{A1,A2,A3},A-＝{A4,A5}；B作为备用执行体集，表示方法和A类似；当系统检测到A3的隐患级别超过阈值时，但还未到达可能影响系统瘫痪的级别时，根据动态切换机制，将A3从A*中移出，清洗，加入到A-中，A4从不参与输出决策到参与输出决策；即A4替换了A3；当系统检测到隐患级别到达影响系统故障的级别时，根据动态切换机制，先对B做系统资源完全存储，然后做内存资源增量备份，此时会出现停机维护；维护期间B切换成当前线上的执行体集，A被移出后执行清洗。步骤3提出计算异构度，具体实现如下：假设待移入的执行体为α∈A*,待移出的执行体为β∈A-,待移入的执行体集为A,待移出的执行体集为A′∈{B,C,D}，其中B,C,D都是异构执行体集；则α与β(或A与A′)的异构度计算方式如下：(1)当进行水平切换时,只需将α与集合A-里的每个执行体做Moss运算：其中，Moss是美国斯坦福大学开源的一款代码查重系统，返回数值对(X,Y)表示a代码中有X％的代码与b中Y％的代码相匹配；(2)当进行垂直切换时:步骤4所述的切换成本由系统处理数据造成的，分布式的异构系统在切换时需要对系统数据进行存储、清洗、备份；不管是对数据的操作或是宕机所造成的损失，都是不可忽视系统性能，假设：①单位时间内Web系统的信息交互次数满足poison分布；②切换成本与数据量成线形关系；则切换成本P的定义如下：其中，是影响因子，且S是信息量大小；步骤5具体实现如下：首先，构建异构执行体集并初始化影响因子其中，构建算法使用遗传算法GAFDFR；然后，系统监控日志审计结果，判断累计错误值(CNE)是否满足切换(switch)条件：如果系统进行水平切(horizontally)，由于A-已经在线上，只是不参与输出决策，所以切换成本不高，只需按照H降序排序，切换最小值即可；如果系统进行垂直切换(vertical)，先按照H降序，当遇到H相同时，按照P升序排序,迭代选择较优的即可，直到执行体达到运行需求即可。本专利技术有益效果如下：(1)本专利技术提出了一种优化Web异构系统的算法模型。通过分析和评估各层的相似度，并依据评估结果对执行集进行选择、改进和设计。(2)本专利技术web异构系统的异构优化属于组合优化问题，它的时间复杂度为O(n^n)。本文引入遗传算法，避免了迭代运算陷入局部极小的陷阱。(3)本专利技术将动态切换问题转化成双目标优化问题。总之，本专利技术为静态的web异构冗余引入动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对Web异构冗余系统的动态切换方法，其特征在于包括了动态切换机制、异构度计算以及切换成本计算，其中动态切换机制是利用日志审计结果触发系统执行切换，切换方式又分为水平切换和垂直切换；计算的异构度用于系统执行切换时，评估待切换的执行体集的异构程度，以筛选待切换的执行体集；计算的切换成本是用于评估系统执行切换时的代价，以筛选待切换的执行体集。

【技术特征摘要】
1.一种针对Web异构冗余系统的动态切换方法，其特征在于包括了动态切换机制、异构度计算以及切换成本计算，其中动态切换机制是利用日志审计结果触发系统执行切换，切换方式又分为水平切换和垂直切换；计算的异构度用于系统执行切换时，评估待切换的执行体集的异构程度，以筛选待切换的执行体集；计算的切换成本是用于评估系统执行切换时的代价，以筛选待切换的执行体集。2.根据权利要求1所述一种针对Web异构冗余系统的动态切换方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、提出监听日志审计结果，当系统状态达到切换条件时，触发切换机制；步骤2、将切换模式分为水平切换和垂直切换；步骤3、提出Web异构系统的异构度的定义并计算；步骤4、提出Web异构系统切换时的成本定义并计算；步骤5、结合异构度和切换成本，选出执行体集执行切换。3.根据权利要求2所述一种针对Web异构冗余系统的动态切换方法，其特征在于步骤1所述的监听日志审计结果是指统计当前执行体集下的错误、警告日志的累积值，每当有新错误、警告日志产生时，就累加一次具体错误类型的报警次数，再通过事件机制触发系统去判断累计值是否达到安全阈值，未超过就继续运行，超过就根据不同级别的阈值设定触发切换机制。4.根据权利要求2所述一种针对Web异构冗余系统的动态切换方法，其特征在于步骤2提出的两种切换模式，具体如下：根据系统的安全红线分为两条，一条是系统在以后存在崩溃的可能，红线阈值(χ)相对低；一条是系统在不久以后必定崩溃，红线阈值(χs)相对高；前者执行水平切换，后者执行垂直切换；具体红线阈值设定方法如下所示：χ＝bs＝CVSS(l)公式1l＝(idl,timel,type,content,idc,idh)公式2其中危险值(bs)是根据CVSS计算得出的，当0≤bs≤3.9时，该执行体处在低风险状态，当4.0≤bs≤6.9时，该执行体处在中等风险状态，当7.0≤bs≤10.0时,该执行体处在高风险状态；idl是日志信息的唯一标识符；timel是日志信息产生的时间；type是日志消息的类型，并type∈{Sys,Sec,App,Alert},其中Sys表示系统日志,Sec表示安全日志,App表示应用日志,Alert表示告警日志；content是日志信息的内容；idc是产生日志的节点标识符，idh是日志对应安全事件的目标节点标识符；χs≈(N+1)/2公式3其中，N为在线执行体数,系统的异常执行体数已经高达半数以上，系统可进行垂直切换。5.根据权利要求4所述一种针对Web异构冗余系统的动态切换方法，其特征在于所述的平行切换是指系统运行过程中检测到A*可能存在安全隐患，将存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤景凡，胡恩超，姜明，张旻，梁惠兵，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33