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サイバー攻撃が困難な情報システムを構築するためのフレームワーク

Research Project

Project/Area Number 21K11888
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60070:Information security-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

小出 洋  九州大学, 情報基盤研究開発センター, 教授 (90333517)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2021: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
KeywordsMoving Target Defense / 移動標的型防御 / 情報システム / 攻撃検出 / 攻撃防御 / ハニーネット / ハニーボット / マルウェア / 標的型サイバー攻撃 / 高度標的型攻撃 / サイバーセキュリティ / 攻撃検知 / 移動標的防御 / 情報システムセキュリティ / サイバー攻撃防御
Outline of Research at the Start

情報システムに対するサイバー攻撃の成功率を低減するため,Moving Target Defense(MTD)を情報システムに適用した場合に生じる諸課題を,MTDを複数組み合わせて適用する技術,正規の利用者やシステム管理者に余分な負担を掛けずに情報システムの運用や利用可能にする技術等を開発することで解決してMTDを容易かつ有効に情報システムに適用可能にする.これにより,情報システムに対するサイバー攻撃を行う側が情報システムをサイバー攻撃から防御する側よりも有利である状況を改善する.MTDの技術を情報システムに包括的かつ柔軟に適用できるフレームワークを構築し提案する要素技術の評価までを行う.

Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究実績として,本研究計画で提案しているMoving Target Defense(MTD;移動標的型防御)に関する手法を,企業等で持つ実際的な情報システクに適用して,提案手法の有効性を検証・評価できるところまで実施できている.大規模な情報システムを持つ企業と連携して,その情報システムで実際に利用されている構成要素の調査,その情報システムに適用可能なMTDの選択,それらの構成要素を含む評価用プロトタイプシステムを構築し,基本的な評価までを行った.
企業が持つ情報システムは運用開始後の構成変更や設定変更などの要因により,管理情報とその実態が乖離する事態が発生することがあり,インシデントの発生確率が高くなるとともに,発生次の対応が困難となることがある.このような事態を防ぐとともに,システムやネットワークの構成や設定変更といった状態情報を定期的把握し,実態に即したセキュリティレベルを評価して対策を行う必用がある.本研究計画で提案しているMTD手法をこのような状態把握に利用する方法を検討した.
本研究では,MTDを情報システムに適用する場合に障害となっている3つの課題(標準的な情報システムにおけるパラメータが利用不可;情報システムの管理運用の複雑化;正規のユーザがアクセス仕組み)に着目して研究を実施している.これまでにそれぞれの課題を解決するための要素技術を開発し,評価までを行っている.
本研究に関連して,これまでに2021年度,査読付き国際会議4報,2022年度,査読付き国際会議4報,査読付きジャーナル1報,2023年度,査読付き国際会議3報の対外発表を行っている.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

本研究の目的は情報システムに対するサイバー攻撃の成功率を低減させ,攻撃者側が情報システムを守る側よりも有利な状況を打開することにあり,そのためにMTDを情報システムに適用する手法の普及の障害となる3つの課題(課題1.標準的な情報システムにおけるパラメータが利用不可,課題2.情報システムの管理運用の複雑化,課題3.正規のユーザがアクセスする仕組みの維持)を解決するための手法を提案,実装,評価までを行うことを目指している.これまでに,課題1については,システムコールレベルのMTDにおいてシステムコールの標準的な番号付けを持つバイナリでも,正規の利用者であれば実行できる仕組みを提案している.課題2については,MTDを適用した情報システムをセキュアに構築できるオーケストレション機能の提案や管理運用の複雑化を上回るメリットの享受についての議論を行ってきた.さらに課題3についても幾つかの具体的な手法を提案している.提案手法を実際的な情報システムを用いて評価を行うために,大規模な情報システムを持つ企業と連携し,社内システムで利用されている構成要素の含む評価実験用情報システムを構築し,その上で提案手法の評価を開始している.

Strategy for Future Research Activity

本研究プロジェクトは2024年度が最後である.本研究プロジェクトが解決使用している課題1,2,3を解決して情報システムに容易に適用できる統合システムの提案,実装,評価を行い,外部発表にも積極敵に取り組む.具体的には,課題1(標準的な情報システムにおけるパラメータが利用不可)についてはシステムコールレベルのMTDの評価実験のために利用した実装を拡張して適用する.課題2(情報システムの管理運用の複雑化)については,KAKOIを基本とするオーケストレション機能を提案して統合システムとして運用出来るシステムを提案する.課題3(正規のユーザがアクセス仕組み)については「正規の利用者が次に利用するためのパラメータをシステムに送信」する手法をはじめ複数の手法を組み込める仕組みを検討し,統合システムに組み込む.

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 9 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Advances in Adversarial Attacks and Defenses in Intrusion Detection System: A Survey2023

    • Author(s)
      Mariama Mbow, Kouichi Sakurai, Hiroshi Koide
    • Journal Title

      Science of Cyber Security-SciSec 2022 Workshops: AI-CryptoSec, TA-BC-NFT, and MathSci-Qsafe 2022, Matsue Revised Selected Papers

      Volume: 1680 Pages: 196-212

    • DOI

      10.1007/978-981-19-7769-5_15

    • ISBN
      9789811977688, 9789811977695
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detection and Isolation Malware by Dynamic Routing Moving Target Defense with Proxies2022

    • Author(s)
      Kouki Inoue, Hiroshi Koide
    • Journal Title

      Proc. 9th Annual Conf. on Computational Science & Computational Intelligence (CSCI'22)

      Volume: -

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Handling class Imbalance problem in Intrusion Detection System based on deep learning2022

    • Author(s)
      Mariama Mbow, Hiroshi Koide, Kouichi Sakurai
    • Journal Title

      International Journal of Networking and Computing

      Volume: 12 Pages: 467-492

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A New Secure Publication Subscription Framework with Multiple Arbitrators2022

    • Author(s)
      Shugo Yoshimura, Kouki Inoue, Dirceu Cavendish, Hiroshi Koide
    • Journal Title

      International Journal on Advances in Security

      Volume: 15(3&4) Pages: 96-105

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Secure Publication Subscription Framework for Reliable Information Dissemination2022

    • Author(s)
      Shugo Yoshimura, Kouki Inoue, Dirceu Cavendish, Hiroshi Koide
    • Journal Title

      Proc. The 2022 IARIA Annual Congress on Frontiers in Science, Technology, Services, and Applications IARIA Congress 2022

      Volume: -

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Applying The Attacks Tracer on Advanced Persistent Threats to Real Networks2021

    • Author(s)
      Yuya Tajima , Hiroshi Koide
    • Journal Title

      2021 Ninth International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)

      Volume: 1 Pages: 392397-392397

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] KAKOI: A New Tool to Make Simple and Secure Build Cyber Ranges Using Public Cloud2021

    • Author(s)
      Terashima Tomoya、Nakayama Masahiro、Yokoyama Teruaki、Koide Hiroshi
    • Journal Title

      2021 Ninth International Symposium on Computing and Networking Workshops (CANDARW)

      Volume: 1 Pages: 398-404

    • DOI

      10.1109/candarw53999.2021.00073

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MTD: Run-time System Call Mapping Randomization2021

    • Author(s)
      Masumoto Takeshi、Kyi Oo Wai Kyi、Koide Hiroshi
    • Journal Title

      Proc. 2021 International Workshop on Cyber Security

      Volume: 1 Pages: 257263-257263

    • DOI

      10.1109/iscsic54682.2021.00054

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] An Intrusion Detection System for Imbalanced Dataset Based on Deep Learning2021

    • Author(s)
      Mbow Mariama、Koide Hiroshi、Sakurai Kouichi
    • Journal Title

      2021 Ninth International Symposium on Computing and Networking (CANDAR)

      Volume: 1 Pages: 3847-3847

    • DOI

      10.1109/candar53791.2021.00013

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Improved Vulnerability Handling Framework to Automatically Fix Vulnerable Web Applications2023

    • Author(s)
      Yuki Funaoka and Hiroshi Koide
    • Organizer
      Proc. the Eleventh International Symposium on Computing and Networking, CANDAR 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electric Vehicle Authentication and Secure Metering in Smart Grids2023

    • Author(s)
      Yutaka Yamaguchi, Dirceu Cavendish and Hiroshi Koide
    • Organizer
      Proc. 17th International Conference on Emerging Security Information, Systems and Technologies, SECUREWARE 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] New Perspectives on Data Exfiltration Detection for Advanced Persistent Threats Based on Ensemble Deep Learning Tree2023

    • Author(s)
      Xiaojuan Cai and Hiroshi Koide
    • Organizer
      WEBIST2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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