[論文レビュー] Recommendations for Model-Driven Paradigms for Integrated Approaches to Cyber Defense

Mona Lange, Alexander Kott+7 more|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2017

Scientific Computing and Data Management参考文献 29被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、システム工学の原則を応用して、個々のホストから企業ミッションに至るまでのスケールで社会的技術的システムをモデル化することにより、統合的サイバーデフェンスのモデル駆動型パラダイムを提案する。これにより、再利用可能で原則に基づいたモデルを通じて、サイバー脅威の系統的分析、脆弱性の軽減、最適な対応戦略の特定が可能となり、インシデント検知、フォレンジック、回復といった防御分野におけるレジリエンスと連携が著しく向上する。

ABSTRACT

The North Atlantic Treaty Organization (NATO) Exploratory Team meeting, "Model-Driven Paradigms for Integrated Approaches to Cyber Defense," was organized by the NATO Science and Technology Organization's (STO) Information Systems and Technology (IST) panel and conducted its meetings and electronic exchanges during 2016. This report describes the proceedings and outcomes of the team's efforts. Many of the defensive activities in the fields of cyber warfare and information assurance rely on essentially ad hoc techniques. The cyber community recognizes that comprehensive, systematic, principle-based modeling and simulation are more likely to produce long-term, lasting, reusable approaches to defensive cyber operations. A model-driven paradigm is predicated on creation and validation of mechanisms of modeling the organization whose mission is subject to assessment, the mission (or missions) itself, and the cyber-vulnerable systems that support the mission. This by any definition is a complex socio-technical system (of systems), and the level of detail of this class of problems ranges from the level of host and network events to the systems' functions up to the function of the enterprise. Solving this class of problems is of medium to high difficulty and can draw in part on advances in Systems Engineering (SE). Such model-based approaches and analysis could be used to explore multiple alternative mitigation and work-around strategies and to select the optimal course of mitigating actions. Furthermore, the model-driven paradigm applied to cyber operations is likely to benefit traditional disciplines of cyber defense such as security, vulnerability analysis, intrusion prevention, intrusion detection, analysis, forensics, attribution, and recovery.

研究の動機と目的

• サイバーデフェンスにおける系統的で再利用可能なアプローチの欠如に応えるために、一時的な手法に代わるモデルベースの手法を導入する。
• ミッション、組織、サイバー脆弱なインfra構造を含む、複雑な社会的技術的システムの包括的モデリングを可能にする。
• インシデント検知、フォレンジック、回復といった、多様なサイバーデフェンス分野を統一されたモデリングフレームワークの下に統合する。
• システムの抽象化レベルを変えて複数の緩和戦略のシミュレーションと分析を可能にすることで意思決定を支援する。
• 形式化されたモデリング基準を通じて、長期的でスケーラブルかつ相互運用可能なサイバーデフェンス運用の基盤を構築する。

提案手法

• ミッションクリティカルなシステムの構造、機能、相互作用を捉えるモデル駆動型パラダイムの開発。
• ホストレベルのイベントから企業全体のミッション機能に至るまで、複数の抽象化レベルでシステム工学（SE）の原則を適用してシステムをモデリングする。
• 組織のミッション、システムコンポonents、サイバー脅威を一貫性があり分析可能な形式で形式的モデリング技法を用いて表現する。
• 代替的緩和戦略の評価と最適な防御行動の同定を可能にする、モデルベースのシミュレーションを統合する。
• 防御運用全体で再利用可能なモデルを活用し、一貫性の向上、重複の削減、対応連携の強化を図る。
• モデリングフレームワークを、脆弱性分析、インシデント防止、インcidnet回復といった既存のサイバーデフェンス分野と整合させる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モデル駆動型パラダイムは、どのようにしてサイバーデフェンス戦略の系統的設計と評価を改善するか？
• RQ2 どのようなモデリングアプローチが、ミッション、システム、ネットワークレベルの複雑な社会的技術的システムを効果的に表現可能にするか？
• RQ3 モデルベース分析は、サイバーデフェンス運用における意思決定をどのように向上させるか？
• RQ4 インシデント検知やフォレンジックといった従来のサイバーデフェンス分野に、再利用可能なモデルをどのように統合できるか？
• RQ5 実際のミッションクリティカルな環境において、モデル駆動型手法を導入するにあたり、主な課題は何か？

主な発見

• モデル駆動型手法は、ミッションとシステムの依存関係を形式化することにより、サイバーデフェンス運用の系統的かつ再利用可能な分析を顕著に向上させる。
• サイバーデフェンスにシステム工学の原則を統合することで、ホストイベントから企業ミッションに至るまで、複数の抽象化レベルでのモデリングが可能になる。
• モデルベースのシミュレーションは、多様な脅威シナリオにわたる最適な緩和戦略の評価と選定を支援する。
• このパラダイムは、インシデント検知、フォレンジック、回復といったサイバーデフェンス分野間の連携と相互運用性を向上させる。
• 再利用可能で検証済みのモデルは、一時的な対応への依存を低減し、長期的でスケーラブルなサイバー・レジリエンスを支援する。
• 本アプローチは、構造的かつ分析可能な方法で、複雑で大規模なサイバーデフェンス課題に取り組むための原則に基づいた基盤を提供する。