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Melhorando a Segurança na Nuvem com um Novo Modelo de Previsão de Ameaças

Uma nova abordagem melhora a cibersegurança para serviços em nuvem prevendo ameaças a VMs.

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A computação em nuvem mudou a forma como armazenamos e gerenciamos dados. Embora essa tecnologia traga muitos benefícios, também vem com seus riscos. A natureza compartilhada dos serviços em nuvem pode expor os usuários a ameaças cibernéticas potenciais. Um dos principais problemas é que os dados dos usuários são armazenados em máquinas virtuais (VMS), que podem ficar vulneráveis a ataques. O objetivo deste artigo é discutir uma nova abordagem para prever ameaças a VMs, melhorando a Cibersegurança na nuvem.

Entendendo as Ameaças Cibernéticas na Computação em Nuvem

Os serviços em nuvem são populares porque oferecem flexibilidade e escalabilidade. No entanto, os cibercriminosos também estão aproveitando esses sistemas. Eles podem violar milhões de registros a cada ano, levando a perdas significativas de dados e impactos financeiros para usuários e prestadores de serviços. Erros de configuração e má gestão de recursos virtuais são frequentemente as principais causas dessas questões de segurança.

Quando vários usuários compartilham um servidor, podem surgir vulnerabilidades. Usuários mal-intencionados podem explorar pontos fracos para acessar informações sensíveis. Essas ameaças podem se manifestar de várias maneiras, como acesso não autorizado a dados ou roubo de dados. Como resultado, os provedores de serviços em nuvem (CSPs) enfrentam desafios significativos para garantir a segurança dos dados dos usuários.

A Necessidade de Melhorar a Previsão de Ameaças

As medidas atuais para fortalecer a segurança da nuvem geralmente se concentram em minimizar o compartilhamento de recursos ou criptografar dados, elevando os custos operacionais. No entanto, uma abordagem mais eficiente envolveria avaliar proativamente as ameaças antes que elas ocorram. Ao entender as vulnerabilidades específicas associadas às VMs, os CSPs podem tomar melhores decisões sobre a alocação e gestão de recursos.

Modelo de Previsão de Ameaças Baseado em Análise de Múltiplos Riscos

Esse novo modelo, chamado de Modelo de Previsão de Ameaças Baseado em Análise de Múltiplos Riscos (MR-TPM), tem como objetivo aumentar a segurança das VMs ao prever ameaças potenciais. Ele faz isso através de uma análise detalhada de múltiplos Fatores de Risco que contribuem para problemas de cibersegurança. Avaliando o comportamento do usuário, a configuração da VM e a gestão geral dos recursos, esse modelo pode fornecer previsões de ameaças precisas.

Como o MR-TPM Funciona

  1. Identificação de Fatores de Risco: O MR-TPM leva em conta vários riscos, incluindo vulnerabilidades ligadas às configurações de VM e como elas são geridas. Também analisa o comportamento do usuário para identificar atividades suspeitas.

  2. Coleta e Análise de Dados: O modelo coleta dados de diversas fontes, incluindo registros históricos de ameaças, interações entre VMs e atividades dos usuários. Esses dados são então analisados para derivar pontuações de risco.

  3. Aprendizado de Máquina para Previsão: Usando técnicas de aprendizado de máquina, o MR-TPM identifica padrões nos dados coletados. Essa tecnologia permite que o modelo aprenda com incidentes passados e melhore suas capacidades de previsão ao longo do tempo.

  4. Implementação e Resultados: O modelo pode ser integrado às políticas existentes de alocação de VMs, potencialmente reduzindo as ameaças cibernéticas em uma porcentagem significativa, aumentando assim a segurança geral.

Comportamento do Usuário e Configuração da VM

O comportamento do usuário desempenha um papel crítico na segurança dos ambientes em nuvem. Os usuários podem ser classificados em três categorias:

  • Usuários Confiáveis: Esses usuários têm um histórico de uso responsável da VM sem tentativas de acesso não autorizado.

  • Usuários Não Confiáveis: Esses usuários estiveram envolvidos em atividades cibernéticas como phishing de dados ou acesso não autorizado, e, portanto, representam uma ameaça para outras VMs.

  • Usuários Desconhecidos: Esses são novos usuários sem histórico anterior, tornando difícil avaliar seu comportamento.

Ao analisar o comportamento dos usuários, os CSPs podem gerenciar melhor o acesso dos usuários e impor medidas de segurança para proteger contra potenciais ameaças.

Mitigação de Riscos com MR-TPM

O MR-TPM fornece uma solução abrangente para superar desafios na segurança da nuvem, abordando as seguintes áreas:

  • Vulnerabilidade da VM: Considera as vulnerabilidades inerentes de cada VM, incluindo aquelas relacionadas a softwares de aplicação e sistemas operacionais.

  • Vulnerabilidade do Hypervisor: O modelo avalia as fraquezas no hypervisor, o software que permite que múltiplas VMs funcionem em uma única máquina física. Usuários mal-intencionados podem explorar essas vulnerabilidades para afetar todas as VMs co-localizadas.

  • Alocação de Recursos: Como as VMs são distribuídas pelos servidores é crucial. O modelo analisa os riscos potenciais associados à forma como os recursos são alocados e identifica as configurações mais seguras.

O Fluxo de Trabalho Operacional

O modelo MR-TPM funciona através de uma abordagem sistemática que envolve várias etapas:

  1. Inicialização de Dados: O processo começa pela inicialização de várias fontes de dados, incluindo configurações de VM e ações do usuário.

  2. Monitoramento e Coleta de Dados: O modelo monitora continuamente as atividades dos usuários e o desempenho das VMs para coletar dados relevantes.

  3. Cálculo de Pontuação de Risco: Cada VM recebe uma pontuação de risco com base em múltiplos fatores como comportamento histórico, uso de recursos e avaliações de vulnerabilidade.

  4. Previsão de Ameaças: Usando algoritmos de aprendizado de máquina, o modelo prevê ameaças potenciais com base nas pontuações de risco atuais e padrões de dados históricos.

  5. Decisões de Gestão da VM: Uma vez que as ameaças são previstas, o modelo pode recomendar ações como realocar VMs para servidores menos vulneráveis.

Avaliação de Desempenho

Para avaliar a eficácia do MR-TPM, várias simulações e testes são realizados. Esses avaliam a precisão do modelo em prever ameaças a VMs e seu desempenho quando integrado às políticas existentes de alocação de VMs.

Testes de Benchmark

O MR-TPM foi testado usando conjuntos de dados reais que incluem informações sobre interações de VMs e uso de recursos. Os resultados indicam uma alta taxa de precisão na previsão de ameaças cibernéticas, com melhorias observadas tanto em ambientes de treinamento quanto ao vivo.

Comparações com Modelos Existentes

O modelo mostrou melhorias significativas em relação às abordagens tradicionais de gestão de ameaças. Quando implementado ao lado de estratégias existentes de alocação de VMs, o MR-TPM levou a uma redução notável no número de ameaças a VMs realizadas.

Eficiência de Recursos e Sustentabilidade

Além de melhorar a segurança, o MR-TPM também contribui para uma melhor gestão de recursos. Ao otimizar como as VMs são alocadas, o modelo reduz a atividade desnecessária do servidor, levando a um consumo de energia mais baixo e maior eficiência geral.

Conclusão

O crescimento da computação em nuvem traz consigo um conjunto único de desafios, especialmente no que diz respeito à cibersegurança. Ao adotar modelos avançados como o MR-TPM, os CSPs podem melhorar sua capacidade de prever e gerenciar ameaças cibernéticas de forma eficaz. Essa abordagem proativa não apenas aumenta a segurança dos serviços em nuvem, mas também assegura o uso eficiente dos recursos.

Direções Futuras

Avançando, o MR-TPM pode ser ainda mais aprimorado ao incorporar outros fatores de risco e ampliar suas capacidades para lidar com ameaças desconhecidas. A pesquisa nesta área continuará a evoluir, fornecendo novas estratégias para proteger os ambientes em nuvem e proteger os dados dos usuários.

Ao implementar medidas de segurança abrangentes, os provedores de serviços em nuvem podem garantir que os usuários desfrutem dos benefícios da tecnologia em nuvem sem comprometer a segurança de seus dados.

Fonte original

Título: An AI-Driven VM Threat Prediction Model for Multi-Risks Analysis-Based Cloud Cybersecurity

Resumo: Cloud virtualization technology, ingrained with physical resource sharing, prompts cybersecurity threats on users' virtual machines (VM)s due to the presence of inevitable vulnerabilities on the offsite servers. Contrary to the existing works which concentrated on reducing resource sharing and encryption and decryption of data before transfer for improving cybersecurity which raises computational cost overhead, the proposed model operates diversely for efficiently serving the same purpose. This paper proposes a novel Multiple Risks Analysis based VM Threat Prediction Model (MR-TPM) to secure computational data and minimize adversary breaches by proactively estimating the VMs threats. It considers multiple cybersecurity risk factors associated with the configuration and management of VMs, along with analysis of users' behaviour. All these threat factors are quantified for the generation of respective risk score values and fed as input into a machine learning based classifier to estimate the probability of threat for each VM. The performance of MR-TPM is evaluated using benchmark Google Cluster and OpenNebula VM threat traces. The experimental results demonstrate that the proposed model efficiently computes the cybersecurity risks and learns the VM threat patterns from historical and live data samples. The deployment of MR-TPM with existing VM allocation policies reduces cybersecurity threats up to 88.9%.

Autores: Deepika Saxena, Ishu Gupta, Rishabh Gupta, Ashutosh Kumar Singh, Xiaoqing Wen

Última atualização: 2023-08-18 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2308.09578

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.09578

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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