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機(jī)器學(xué)習(xí)：網(wǎng)絡(luò)攻防新利器

2017-07-13作者:四川新華編輯來(lái)源:科學(xué)網(wǎng)點(diǎn)擊:次

亞信網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院副院長(zhǎng)童寧做《機(jī)器學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)安全發(fā)展》的分享

在人工智能時(shí)代，各行各業(yè)最怕聽(tīng)到的是“取代”：人工智能被認(rèn)為將一步步取代法官

、取代速記員

，取代建筑工人和出租車司機(jī)……不過(guò)，目前在許多行業(yè)

，人工智能仍然只能扮演配角

，網(wǎng)絡(luò)安全就是其中之一。

“就安全領(lǐng)域來(lái)講

，我們把人工智能當(dāng)成一種幫助安全專家更有效地工作的一個(gè)工具

。在可見(jiàn)的未來(lái)，還是需要領(lǐng)域?qū)＜液途W(wǎng)絡(luò)安全專家來(lái)主導(dǎo)

。”7月6日~7日

，在成都召開(kāi)的C3安全峰會(huì)上，亞信安全通用安全產(chǎn)品中心總經(jīng)理

、亞信網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院副院長(zhǎng)童寧在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者專訪時(shí)表示

，機(jī)器學(xué)習(xí)的確提供了強(qiáng)有力的幫助，但在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)攻防態(tài)勢(shì)下

，機(jī)器學(xué)習(xí)也難以“一肩挑”。

不過(guò)

，隨著對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)這件工具開(kāi)發(fā)

、利用得逐漸深入，網(wǎng)絡(luò)安全正在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)攻防的新階段

。

充分條件和必要條件

機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全早已有之

。童寧指出，早在1986年

，美國(guó)斯坦福研究中心就提出用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)非法入侵

。“利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)垃圾郵件進(jìn)行分類，也已是20年前的事情

。”

童寧介紹說(shuō)

，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

，大量的設(shè)備產(chǎn)生了各式各樣的日志文件。特別是在2000年以后

，在日志管理和分析方面

，機(jī)器學(xué)習(xí)算法有了長(zhǎng)足的發(fā)展。比如IBM等大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)就在這些方面使用了大量的機(jī)器學(xué)習(xí)算法

，包括關(guān)聯(lián)分析等

。

“2000年以來(lái)，機(jī)器學(xué)習(xí)所帶來(lái)的變革——比如利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)用戶的異常行為進(jìn)行分析等開(kāi)始普及起來(lái)

。”童寧說(shuō)

。

趨勢(shì)科技資深數(shù)據(jù)科學(xué)家張佳彥從技術(shù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)原因兩方面，向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者展示了機(jī)器學(xué)習(xí)介入網(wǎng)絡(luò)安全的“充分條件”和“必要條件”

。

“從2006年開(kāi)始

，網(wǎng)絡(luò)病毒開(kāi)始急劇增加，直到2012年達(dá)到第一個(gè)高峰期

。而2012年開(kāi)始進(jìn)入第二個(gè)循環(huán)

，更多的新病毒大量出現(xiàn)。” 張佳彥援引一組數(shù)據(jù)提出：“以2007年的數(shù)字為例

，每年有約600萬(wàn)個(gè)新病毒出現(xiàn)

，也就是每天出現(xiàn)1.6萬(wàn)個(gè)病毒。在這種情況下僅靠網(wǎng)絡(luò)安全專家分析和阻擋是不夠的

，這就為機(jī)器學(xué)習(xí)的出現(xiàn)提供了充分條件

。”

然而事實(shí)是，2006~2012年間

，一些機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)已經(jīng)被用來(lái)嘗試助陣網(wǎng)絡(luò)安防

，但直到2013年機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)才逐漸被安全專家所討論和強(qiáng)調(diào)。這背后的原因是什么

？張佳彥認(rèn)為其中牽涉不只是技術(shù)問(wèn)題

，還有經(jīng)濟(jì)原因。

原來(lái)

，2006~2012年這期間

，病毒的制造者已經(jīng)從單一黑客演化到有組織的黑客犯罪系統(tǒng)，目標(biāo)就是為了竊取受感染電腦的資訊進(jìn)行販賣(mài)

。此時(shí)病毒的變種已經(jīng)非常繁多

，網(wǎng)絡(luò)安全公司已開(kāi)始使用機(jī)器學(xué)習(xí)對(duì)抗病毒。

然而

，在這期間

，用戶還不能接受機(jī)器學(xué)習(xí)的手段——這一階段的許多病毒都有潛伏期，由于沒(méi)有立即性危害

，許多用戶雖已中毒但并不知情

。而相比其他解決方案（如1：N病毒碼）

，誤判率更高的機(jī)器學(xué)習(xí)算法顯然給用戶帶來(lái)了困擾。

“這個(gè)時(shí)候即使已經(jīng)用了機(jī)器學(xué)習(xí)方案

，但大家也不愿大張旗鼓地說(shuō)

。” 張佳彥告訴記者。

“劇情”在2012年后出現(xiàn)急轉(zhuǎn)

。到了勒索軟件為代表的“網(wǎng)絡(luò)威脅時(shí)代”

，緊跟著此后不易追蹤的比特幣等的出現(xiàn)，勒索病毒所造成的立即性損失（的重要性）已經(jīng)超過(guò)了機(jī)器誤判帶來(lái)的困擾

，“這為機(jī)器學(xué)習(xí)參與網(wǎng)絡(luò)攻防提供了必要條件

。” 張佳彥表示。

有監(jiān)督學(xué)習(xí)和無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)

對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)講

，最主要的兩個(gè)概念分別是“有監(jiān)督學(xué)習(xí)”和“無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)”

。百度安全首席架構(gòu)師武廣柱解釋說(shuō)：“有監(jiān)督學(xué)習(xí)就是人們‘告訴’機(jī)器‘哪些數(shù)據(jù)是屬于哪一類的’，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)訓(xùn)練

；反之

，無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)就是不‘告訴’機(jī)器，直接由人們對(duì)最終輸出的結(jié)果進(jìn)行定義

。”

“有監(jiān)督的學(xué)習(xí)一開(kāi)始就有人為的因素在里面

，如果訓(xùn)練結(jié)果不盡人意，工程師可以進(jìn)行算法調(diào)整

，直至它的結(jié)果達(dá)到人們的要求以后

，再投入生產(chǎn)使用。”童寧介紹說(shuō)

。

一個(gè)有監(jiān)督學(xué)習(xí)常用的例子是

，從房地產(chǎn)中介商處拿到一些房屋原始數(shù)據(jù)：年代、面積

、位置

、成交價(jià)等，交給機(jī)器去“學(xué)習(xí)”

。產(chǎn)生的模型就可以對(duì)后來(lái)的購(gòu)房者提供參考：比如輸入其預(yù)算多少錢(qián)

，得出該客戶能夠在什么區(qū)位買(mǎi)到什么樣的房子。

童寧表示

，有監(jiān)督學(xué)習(xí)的這種能力可以用于網(wǎng)絡(luò)攻防中對(duì)惡意程序、垃圾郵件的識(shí)別和對(duì)勒索病毒的防治

，特別是在需要多維度識(shí)別的情況下

，能夠大幅提高識(shí)別速度和效率。

無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)所用的方法與有監(jiān)督學(xué)習(xí)有些不同

。“機(jī)器直接根據(jù)數(shù)據(jù)自身的特征進(jìn)行自動(dòng)分類

，但機(jī)器并不知曉所分類

、聚合的特征是什么。人們?cè)傩袠?biāo)注具體屬性

。”童寧說(shuō)

，無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)“聚類”的優(yōu)勢(shì)，可以輕易挑出“少數(shù)派”

，幫人們監(jiān)控到一些人所不易察覺(jué)的異常行為

。

“通過(guò)這有監(jiān)督和無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)的兩個(gè)例子，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)關(guān)鍵是

，首先必須要有持續(xù)性的

、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。因?yàn)檎麄€(gè)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境一直在變

，機(jī)器需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容也要隨之而變

。”童寧半開(kāi)玩笑說(shuō)，“機(jī)器跟我們?nèi)祟愐粯?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">，需?lsquo;活到老

，學(xué)到老’，從而保證它的學(xué)習(xí)能力

。”

更重要的一點(diǎn)是

，無(wú)論有監(jiān)督學(xué)習(xí)還是無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)，對(duì)特征的抽取和概括總結(jié)

，都是由網(wǎng)絡(luò)安全專家和領(lǐng)域?qū)＜宜鶇^(qū)別出來(lái)的

，因此，“必須要有解決問(wèn)題的領(lǐng)域?qū)＜?rdquo;

。

“我們的客戶常常問(wèn)：是不是有數(shù)據(jù)專家

、網(wǎng)絡(luò)安全專家就夠了？答案是否定的

。必須要有領(lǐng)域內(nèi)的專家

，否則抽取的特征很難去把握。”童寧指出

，只有三種元素（持續(xù)高質(zhì)量的安全數(shù)據(jù)

、領(lǐng)域?qū)＜?網(wǎng)絡(luò)安全專家、機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)專家）協(xié)作

，機(jī)器學(xué)習(xí)在網(wǎng)絡(luò)安全方面的應(yīng)用才能獲得更好的效果

。

張佳彥也提出，在傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)所必不可缺的三大要素——數(shù)據(jù)

、特征

、算法之中，“最花時(shí)間的”就是網(wǎng)絡(luò)安全專家如何產(chǎn)生有效的特征：“這需要非常有經(jīng)驗(yàn)的專家，還要經(jīng)過(guò)反復(fù)不斷的測(cè)試

，才能得到良好的結(jié)果

。”

機(jī)器學(xué)習(xí)不是“萬(wàn)靈丹”

不過(guò)，在張佳彥看來(lái)

，除了對(duì)安全專家的依賴

，機(jī)器學(xué)習(xí)還存在一個(gè)軟肋：誤判率。

“對(duì)我來(lái)說(shuō)機(jī)器學(xué)習(xí)就像‘原子彈’

，它的威力無(wú)窮

，但如果用得不好會(huì)傷敵一千，自損八百

。”張佳彥指出：“訓(xùn)練出來(lái)的模型某種程度上有不可避免的誤判率

，所以我認(rèn)為機(jī)器學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，不僅在于可以把誤判率降低多少

，更在于承認(rèn)它一定有誤判率的存在

。”

他認(rèn)為，如何將誤判率對(duì)用戶造成的傷害和困擾降到最低

，是當(dāng)前機(jī)器學(xué)習(xí)更重要的議題

。

“機(jī)器學(xué)習(xí)在垃圾郵件分類、惡意程序查殺方面

，已經(jīng)比較成熟了

。有時(shí)分錯(cuò)一些郵件相對(duì)來(lái)講還可以接受，但一旦查殺錯(cuò)‘惡意程序’

，后果就嚴(yán)重了

。”童寧作為一線安全專家深知，機(jī)器學(xué)習(xí)即便再?gòu)?qiáng)大也不能對(duì)其押上所有賭注

。

“我們強(qiáng)調(diào)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)也是強(qiáng)調(diào)它多維識(shí)別很強(qiáng)

，但我們并沒(méi)有放棄第一代的黑白名單、第二代的行為監(jiān)控等技術(shù)

，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)再?gòu)?qiáng)大也只是輔助工具

，這些手段綜合起來(lái)利用效果才更好。”童寧告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者

，“網(wǎng)絡(luò)攻防是永恒的主題

，我們唯一能做的就是拿出各種武器，跟黑客戰(zhàn)斗到底

。”

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