◆覃巖巖 張鐵剛 王 寧

淺談網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪技術(shù)及其應(yīng)用前景

◆覃巖巖 張鐵剛 王 寧

(海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司 海南 570100)

隨著計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深入發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)空間成為人類“第五空間”，高效管理網(wǎng)絡(luò)空間、合理分配資源，并進(jìn)行安全的監(jiān)測(cè)防護(hù)，是當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一項(xiàng)重要工作?！熬W(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪”指的是全面展示網(wǎng)絡(luò)空間信息的“網(wǎng)絡(luò)地圖”。本文對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行了研究分析。

網(wǎng)絡(luò)空間；測(cè)繪；資產(chǎn)

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)空間成為人類“第五空間”，高效管理網(wǎng)絡(luò)空間、合理分配資源，并進(jìn)行安全的監(jiān)測(cè)防護(hù)，是當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一項(xiàng)重要工作。“網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪”指的是全面展示網(wǎng)絡(luò)空間信息的“網(wǎng)絡(luò)地圖”，該技術(shù)采用網(wǎng)絡(luò)探測(cè)、采集、分析處理，將網(wǎng)絡(luò)空間基礎(chǔ)設(shè)施以及網(wǎng)絡(luò)資源的相關(guān)屬性用邏輯圖和地理信息圖的形式繪制和展現(xiàn)，直觀形象地反映網(wǎng)絡(luò)空間資源屬性狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)。本文對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪的內(nèi)涵及網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用前景進(jìn)行了分析探討。

1 網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪基本概念

1.1 網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪技術(shù)內(nèi)涵

網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪指的是在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，用網(wǎng)絡(luò)探測(cè)、采集或挖掘等相關(guān)技術(shù)，對(duì)全球互聯(lián)網(wǎng)空間上的節(jié)點(diǎn)分布情況和網(wǎng)絡(luò)關(guān)系索引進(jìn)行探測(cè)，將實(shí)體資源和虛擬資源分別映射到地理空間，和社會(huì)空間，從而繪制全球互聯(lián)網(wǎng)圖譜。其采用搜索引擎技術(shù)可以輕松的搜索網(wǎng)絡(luò)空間設(shè)備。和現(xiàn)實(shí)中用以描述和標(biāo)注地理位置的地圖不同，網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪是采取探測(cè)方法，對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)連接圖進(jìn)行繪制和畫像。廣義上的網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪的探測(cè)對(duì)象涵蓋電信網(wǎng)、工業(yè)控制網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)資源。

1.2 網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪主要內(nèi)容

網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪主要內(nèi)容分為實(shí)體資源和虛擬資源兩種類別。實(shí)體資源從設(shè)備用途上來(lái)分包括網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和接入設(shè)備，按照有無(wú)IP類別進(jìn)行劃分，包括有IP化實(shí)體網(wǎng)元和無(wú)IP化基礎(chǔ)資源；虛擬資源涵蓋的內(nèi)容也較為廣泛，網(wǎng)絡(luò)虛擬人物、虛擬社區(qū)、文本信息、網(wǎng)站等都屬于虛擬資源領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪技術(shù)總體框架包括探測(cè)層、映射層和繪制層。探測(cè)層是基礎(chǔ)層，主要是為映射層提供基礎(chǔ)性的探測(cè)數(shù)據(jù)；映射層是核心層，主要研究的映射技術(shù)包括實(shí)體資源向地理空間的映射和虛擬資源向社會(huì)空間的映射，并經(jīng)映射結(jié)果反饋給繪制層；繪制層主要從事的是對(duì)邏輯圖和地理信息圖繪制技術(shù)的分析研究，將探測(cè)結(jié)果和映射結(jié)果以可視化的形式呈現(xiàn)。

2 網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪探測(cè)層技術(shù)

探測(cè)層是通過(guò)對(duì)特定對(duì)象的探測(cè)技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)實(shí)體和虛擬資源的相關(guān)屬性進(jìn)行獲取并進(jìn)行探測(cè)分析。探測(cè)層主要研究探測(cè)通道與平臺(tái)技術(shù)、探測(cè)技術(shù)和探測(cè)結(jié)果分析技術(shù)。

2.1 探測(cè)通道與平臺(tái)技術(shù)

構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)探測(cè)通道與平臺(tái)是為了能快捷高效地對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間資源進(jìn)行探測(cè)，通過(guò)建立統(tǒng)一的分布式網(wǎng)絡(luò)探測(cè)平臺(tái)，從而順利實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)終端的統(tǒng)一有效管理和高效探測(cè)。

2.2 探測(cè)技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)空間探測(cè)技術(shù)從探測(cè)對(duì)象方面來(lái)劃分，包括實(shí)體資源探測(cè)和虛擬資源探測(cè)兩種。實(shí)體資源探測(cè)的目標(biāo)主要是利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組件識(shí)別技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和接入設(shè)備的具體探測(cè)。網(wǎng)絡(luò)層拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)包括IP接口級(jí)、路由器級(jí)、入網(wǎng)點(diǎn)級(jí)和AS級(jí)4個(gè)層次。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組件探測(cè)識(shí)別技術(shù)的主要功能是將具體詳細(xì)的設(shè)備類型和操作系統(tǒng)等相關(guān)信息，原原本本地提供給網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪，一般通過(guò)探測(cè)得到的信息對(duì)其辨識(shí)認(rèn)證，一種是主動(dòng)將構(gòu)造信息發(fā)送給識(shí)別設(shè)備通過(guò)回應(yīng)來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行識(shí)辨，而另一種是不用主動(dòng)地發(fā)送目標(biāo)信息，從設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求攜帶的信息，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的分析和識(shí)辨；虛擬資源探測(cè)技術(shù)涉及特定信息內(nèi)容快速探測(cè)、音視頻內(nèi)容探測(cè)、網(wǎng)站自動(dòng)探測(cè)等多種相關(guān)技術(shù)。

2.3 探測(cè)結(jié)果分析技術(shù)

對(duì)探測(cè)結(jié)果分析技術(shù)來(lái)說(shuō)，通過(guò)路由器、服務(wù)器等實(shí)體資源進(jìn)行可靠的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浍@取特別關(guān)鍵，探測(cè)結(jié)果的可用性受到多種因素的限制，比如網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)、匿名路由以及路由器負(fù)載均衡都會(huì)影響到其探測(cè)結(jié)果的精確度，只有對(duì)網(wǎng)絡(luò)探測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合的分析研究和判斷，獲取的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)果才相對(duì)準(zhǔn)確可靠。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)融合分析主要包括：網(wǎng)絡(luò)路徑重構(gòu)技術(shù)，主要是為了解因?yàn)槁酚善鞫鄠€(gè)別名而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮綔y(cè)結(jié)果中路徑冗余、目標(biāo)所在子網(wǎng)的識(shí)別問題；拓?fù)浞治黾夹g(shù)對(duì)于實(shí)體資源映射地理空間而言，對(duì)目標(biāo)實(shí)體資源和周邊區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接情況要詳細(xì)的掌握和了解，應(yīng)用區(qū)域性拓?fù)浞治黾夹g(shù)便于從大量的探測(cè)結(jié)果中，經(jīng)過(guò)科學(xué)的分析和識(shí)別判斷，從而獲取與目標(biāo)相關(guān)的有價(jià)值的拓?fù)湫畔?，為?shí)體資源地理位置映射提供準(zhǔn)確的信息和數(shù)據(jù)支撐。并且通過(guò)探測(cè)結(jié)果的拓?fù)浞治?，能夠獲取不同源與不同目標(biāo)之間的連通性和可達(dá)性，為后期定位算法設(shè)計(jì)提供詳實(shí)的參考資料；對(duì)于拓?fù)湔Z(yǔ)義標(biāo)注技術(shù)來(lái)說(shuō)，能夠根據(jù)具體情況的實(shí)際需要，從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型的性能以及操作系統(tǒng)的重要性等不同層面，準(zhǔn)確全面的描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錉顟B(tài)。

2.4 虛擬資源探測(cè)結(jié)果分析

該種技術(shù)主要是針對(duì)文本內(nèi)容、音視頻網(wǎng)站及互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容資源，進(jìn)行快速發(fā)現(xiàn)、分析和理解。主要涉及以下技術(shù)：特定信息內(nèi)容快速發(fā)現(xiàn)和關(guān)聯(lián)分析技術(shù)，該技術(shù)具有快速發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)特定信息的功能，能較為深入地進(jìn)行重要性與話題特征標(biāo)注，并開展關(guān)聯(lián)分析，從中挖掘潛在有效信息，對(duì)信息的分布特點(diǎn)以及傳播的規(guī)律進(jìn)行發(fā)現(xiàn)歸納和總結(jié)；特定音頻內(nèi)容檢索與識(shí)別技術(shù)的主要功能是完成對(duì)復(fù)雜多變聲學(xué)環(huán)境下的音頻的處理，比如檢測(cè)和識(shí)別多語(yǔ)言網(wǎng)絡(luò)音頻特定語(yǔ)種、特定內(nèi)容，海量數(shù)據(jù)下匹配互聯(lián)網(wǎng)音頻模板，對(duì)特定信息音頻進(jìn)行較為準(zhǔn)確的檢索判斷和識(shí)別；特定視頻內(nèi)容檢測(cè)和識(shí)別技術(shù)的主要功能是對(duì)視頻中的人、物等關(guān)鍵要素進(jìn)行提取，通過(guò)視頻識(shí)別算法檢測(cè)和識(shí)別視頻特定場(chǎng)景，根據(jù)樣例檢索相關(guān)視頻。

3 網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪映射層技術(shù)

映射層主要是通過(guò)探測(cè)層反饋的數(shù)據(jù)，將網(wǎng)絡(luò)實(shí)體映射到地理空間，將網(wǎng)絡(luò)虛擬資源映射到社會(huì)空間。地標(biāo)挖掘與采集技術(shù)、目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)體定位技術(shù)屬于網(wǎng)絡(luò)實(shí)體映射，虛擬人畫像技術(shù)和虛擬社區(qū)發(fā)現(xiàn)技術(shù)屬于網(wǎng)絡(luò)虛擬映射。

3.1 實(shí)體資源向地理空間映射技術(shù)

一是基本定位過(guò)程。當(dāng)定位服務(wù)器收到待定位目標(biāo)的IP地址后，可以根據(jù)定位需求和定位算法的需要，對(duì)探測(cè)源進(jìn)行合理的安排和部署，發(fā)送測(cè)量、查詢指令給探測(cè)源后執(zhí)行相關(guān)操作，然后向定位服務(wù)器提交測(cè)量結(jié)果并進(jìn)行信息處理，通過(guò)相關(guān)定位算法進(jìn)行計(jì)算確定定位結(jié)果并輸出。二是主要相關(guān)技術(shù)。實(shí)體地標(biāo)獲取和評(píng)估技術(shù)，主要有基于Web挖掘的地標(biāo)獲取和基于IP定位數(shù)據(jù)庫(kù)的地標(biāo)獲取兩種方法；網(wǎng)絡(luò)實(shí)體定位技術(shù)，是將實(shí)體資源映射地理空間的核心技術(shù)，主要分為基于數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、基于數(shù)據(jù)挖掘、基于網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的定位三種。

3.2 虛擬資源向社會(huì)空間映射技術(shù)

該技術(shù)基本過(guò)程是：首先對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶的大量網(wǎng)絡(luò)日志進(jìn)行探測(cè)和采集，并對(duì)不同來(lái)源、不同結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)信息進(jìn)行識(shí)別和處理，通過(guò)虛擬人物活動(dòng)地點(diǎn)推斷技術(shù)、虛擬群體關(guān)系挖掘技術(shù)、虛擬群體軌跡發(fā)現(xiàn)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)完成相關(guān)任務(wù)的映射，再將映射結(jié)果在虛擬人畫像知識(shí)庫(kù)中進(jìn)行儲(chǔ)存。虛擬人物活動(dòng)地點(diǎn)推斷技術(shù)指的是從采集數(shù)據(jù)中分析與位置相關(guān)信息，從而推斷虛擬人物的活動(dòng)地點(diǎn)；虛擬群體關(guān)系挖掘技術(shù)指的是通過(guò)對(duì)不同虛擬人物間關(guān)系的判別來(lái)有效描述虛擬群體；虛擬群體軌跡發(fā)現(xiàn)技術(shù)指的是通過(guò)對(duì)虛擬群體的活動(dòng)規(guī)律、活動(dòng)軌跡的關(guān)聯(lián)分析，獲取其行為特點(diǎn)和活動(dòng)方式。

4 網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪繪制層技術(shù)

4.1 繪制層技術(shù)框架

網(wǎng)絡(luò)空間繪制技術(shù)經(jīng)過(guò)探測(cè)映射將網(wǎng)絡(luò)空間資源投影到可視化空間，以網(wǎng)絡(luò)地圖的形式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源可視化。該技術(shù)主要包括邏輯圖繪制和地理信息圖繪制，前者主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢暬笳咧饕菍?shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和地理空間屬性的可視化。

4.2 邏輯圖繪制技術(shù)

該技術(shù)是將網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和連接狀況在用戶前完整清晰展現(xiàn)，為分析網(wǎng)絡(luò)空間狀況提供參考數(shù)據(jù)。繪制邏輯圖通常在可視化結(jié)果體現(xiàn)度量、模型等。

4.3 地理信息圖繪制技術(shù)

該技術(shù)主要包括地理空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可視化和網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪數(shù)據(jù)可視化。前者主要是對(duì)來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)空間和地理空間的不同格式、不同模型、不同特征的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理，為實(shí)現(xiàn)可視化提供數(shù)據(jù)參考；后者主要是對(duì)網(wǎng)絡(luò)和地理數(shù)據(jù)進(jìn)行集成同化，方便查詢、預(yù)測(cè)和顯示；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)輔助分析通過(guò)對(duì)映射結(jié)果周邊的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和地理環(huán)境進(jìn)行科學(xué)的分析，對(duì)合理性、可信度和可用性作出評(píng)估，并用于修正映射結(jié)果參考。

5 網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪應(yīng)用前景展望

網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪技術(shù)是落實(shí)“摸清家底”要求的重要手段，通過(guò)定期對(duì)范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)空間進(jìn)行大規(guī)模、持續(xù)性掃描，對(duì)暴露在互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行普查，實(shí)現(xiàn)對(duì)范圍內(nèi)IP地址庫(kù)的探測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)空間中各類信息資源，建立全面IP庫(kù)、域名庫(kù)，并對(duì)信息資源進(jìn)行指紋信息的識(shí)別，有效標(biāo)識(shí)其操作系統(tǒng)、開放端口、開放服務(wù)、開發(fā)語(yǔ)言、CMS發(fā)布系統(tǒng)、中間件等網(wǎng)絡(luò)空間資產(chǎn)信息。

在信息網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪技術(shù)，能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間進(jìn)行準(zhǔn)確高效的清查掃描，掃描發(fā)現(xiàn)的資產(chǎn)對(duì)象以及資產(chǎn)的基本屬性，這些數(shù)據(jù)是安全漏洞、病毒、網(wǎng)絡(luò)攻擊行為的分析和定位的必要支撐數(shù)據(jù)，也是網(wǎng)絡(luò)安全響應(yīng)重要的決策依據(jù)。由此可知，網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)空間安全保護(hù)工作，具有比較好的應(yīng)用前景。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪技術(shù)的分析探討，網(wǎng)絡(luò)空間測(cè)繪技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)空間安全和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，必將隨著科技的發(fā)展越來(lái)越提升完善，更好地服務(wù)與社會(huì)發(fā)展。

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