计算机网络安全可视化研究平台设计与实现

发布时间：2019-11-11 16:13

【摘要】：基于当前现状设计并实现计算机网络安全可视化研究平台。在对现有可视化工具包分析研究的基础上,结合计算机网络安全可视化研究的特点,提出计算机网络安全可视化研究平台的总体目标:实现安全数据整合、可视化方法整合、分析操作整合。根据插件化、集成化、可扩展性、开放性、平台无关性和易操作性等方面的具体要求,对该研究平台进行设计并实现了原型系统。该平台可作为计算机网络安全可视化研究的工具,同时也可用于教学实验、可视化方法测试、协作交流等工作。
【图文】：

工作流图,工作流,依赖关系,节点

现代电子技术2017年第40卷点的配置对话框，用户根据需要调整节点的相关参数，从而影响节点的执行；NodeView类可以被重写多次以实现在同一数据模型上显示不同视图。如果自定义的功能节点无需配置对话框和视图窗体，可以不实现NodeDialog和NodeView类。节点的这种设计遵循了MVC设计模式[8]。另外，为了实现数据或模型在节点中的传输，每个节点都具有输入输出端口。节点及主要类的依赖关系如图2所示。图2节点及主要类的依赖关系UML图2.1.3工作流在KNIME中，工作流就是由节点相互连接构成的有向图。在两个节点间允许插入新节点和有向边，，而且工作流可以保存节点的状态，需要时能够进行返回。这种图形化的表达方式使用户可以按需定制所需的处理流程，并可以从宏观上了解整个处理步骤。通过上述介绍，KNIME系统作为基础平台基本满足计算机网络安全可视化研究平台管理控制功能的设计需要。但是，就计算机网络安全可视化研究这种具体应用而言，缺少对安全数据的支持，缺少专用的安全可视化方法，所以无法支撑安全可视化方面的研究，还需要有针对性的开发相应功能以满足平台的总体设计需求。2.2数据处理模块实现在计算机网络安全可视化研究平台的原型系统中，数据处理模块主要提供对安全数据的支持能力，目前，已支持网络数据包数据（PCAP格式文件）和NetFlow网络流数据（CSV格式文件）两种安全数据类型。通过不同的功能节点可以完成数据的解析、格式的变换、内部数据的生成及转换等操作。此处以MatrixConverter节点实现为例，说明数据转换构件中功能节点的实现方法，其他数据解析构件、数据映射构件中功能节点的实现可以参考此例进行。MatrixConverter节点主要?

视图,展示性,探索性,可视化

r）和矩阵图可视化节点（MatrixViz）。CSVReader节点负责数据文件的读取；ColumnFilter节点和MatrixConverter节点负责内部数据格式的转换；MatrixViz节点负责视图的绘制与显示。第二步是对各功能节点进行必要配置，此任务中需要在CSVReader节点中指定DisplayTest_NetFlow.csv文件的路径，同时通过ColumnFilter节点选择后续处理所需的数据列，MatrixConverter和MatrixViz节点无需配置。最后，依次运行各节点，执行相应的节点功能，得到NetFlow网络流数据的邻接矩阵图，如图3所示。图3展示性任务实验最终可视化视图3.2探索性任务实验该实验的目的是通过计算机网络安全可视化研究平台分析安全数据、发现数据中存在的异常现象。实验使用了两类安全数据：一类是PCAP格式的网络包数据（文件名为ExploreTest.pcap）；另一类是由网络包数据处理得到的CSV格式的NetFlow网络流数据（文件名为ExploreTest_NetFlow.csv）。与展示性任务不同，探索性任务通常需要综合使用多种可视化手段和分析方法，经过不断地迭代探索过程才能得到最终的结论。在对安全数据进行探索性分析时，一般的思路是“从整体到细节”，即先从数据的整体特征上分析有无异常现象，然后再进一步分析数据的细节特征。根据这一思路，最终完成该探索性任务的工作。（1）网络流数据处理子工作流。包括两个处理分支：邻接矩阵图绘制和平行坐标图绘制，用于从不同侧面展示数据特征。同展示性任务的工作流相比，该工作流多了行过滤器节点（RowFilter）和平行坐标图可视化节点（ParallelCoordinates）。RowFilter节点负责对数据行进行过滤；ParallelCoordinates节点负责绘制平行坐?

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