Attack and Mitigation Impact Assesment

Mgr. Bc. Jana Komárková

Advanced ('rigorózní') thesis

Abstract:

V mé disertační práci se plánuji věnovat analýze dopadu útoku na systémy v síti a odhadu efektivnosti obrany v oblasti síťové bezpečnosti. Analýza dopadu útoku je důležitá z pohledu situačního povědomí a znalost účinnosti obrany k výběru efektivní obrany. Výsledky mé práce můžou být využity pro vývoj nástrojů pro bezpečnostní týmy, které budou podporovat situační povědomí a schopnost rychlého rozhodování týmu. V mé práci mám v úmyslu formalizovat informace o entitách, které jsou relevantní k síťové obraně, jejich vlastnostech a jejich vzájemných vztazích. Tato formalizace je nezbytná, chceme-li provádět automatizovanou analýzu. Následně popíšu jednotlivé útoky, jejich následky a využiji tyto informace k odhadu dopadu útoku. Hodlám se také věnovat analýze jednotlivých obran jejich efektivnosti vůči daným útokům. Plánuji svůj výzkum navázat na již existující koncepty jako např. grafy útoků a metody automatické obrany vůči průniku. Oproti těmto metodám hodlám ale řešit některé problémy, kterým se doposud nikdo nevěnoval. Budu uvažovat kombinace obranných akcí, klasifikovat efekt útoku na systém a zahrnu do analýzy pravděpodobnost úspěchu útoku. Rozšířím také graf útoků o obecně známé útoky – slovníkové útoky, man-in-the-middle, atd. V neposlední řadě do analýzy zahrneme observační a akční perimetr. Očekávané výsledky práce jsou následující: vytvořit model, který zachycuje informace o entitách, které jsou relevantní k oblasti síťové bezpečnosti, jejich vlastnostech a vztazích mezi nimi a plán, jak získat informace zmíněné v modelu. Proces na určení předpokladů a následků a pravděpodobnosti zneužití zranitelnosti z obecně dostupných zdrojů informací o zranitelnostech. Vylepšený algoritmus pro generování grafů útoků, která bude zohledňovat jak útoky založené na zneužití zranitelnosti, tak obecně známé útoky a metodu na odhad dopadu útoku, který tento rozšířený graf útoků využívá. Proces na zjištění všech dostupných obranných akcí, jejich kombinací a jejich efektivnosti vzhledem k dané situaci.

Abstract:

In this Ph.D. thesis proposal, we focus on the attack impact analysis and evaluation of mitigation benefit in network defence. The attack impact analysis is important for the cyber situational awareness and the mitigation benefit is useful for selecting the optimal response to attack. Our work could contribute to creating tools for the security teams that would improve the situation awareness and increase the speed of their reaction in face of an attack. In our work, we intend to formalize all information about entities relevant to the network defence and their relationships in a data model. The data model is necessary for any automated analysis. Then we will describe the attacks, their consequences and utilize the data model to derive the attack impact. Last but not least we plan to consider the available responses and their individual benefits. We plan to build our research on existing approaches, such as attack graphs and cost sensitive methods for intrusion responses, however we will extend the approach in order to address several issues that were not addressed up to now, such as considering combinations of mitigations, attack impact classification and attack success probability estimation based on publicly available sources, enriching attack graph with well known attacks such as password brute-forcing or man-in-the-middle attack and considering observation and action perimeters. Our expected results are following: devise a model that captures relevant information about the entities and their relations together with a reasonable plan how to fill and maintain the information. A process to determine the vulnerability prerequisites, a likelihood of success and effects based on publicly available sources on vulnerabilities. An improved algorithm for attack graph generation that includes both vulnerability-based attacks and standard attacks such as password attacks and man-in-the-middle. Method for attack impact assessment based on the enriched attack graph. A process to enumerate all countermeasures and their combinations and evaluate each countermeasure with respect to the security requirements.

Keywords

impact analysis, network security, cyber situation awareness

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 9. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 16. 1. 2018
• Reader: Ing. Josef Kaderka, Ph.D., Ing. Martin Rehák, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Informatics

Advanced ('rigorózní řízení') programme / field:
Informatics / Information Technology Security