美国网络安全体系架构简介

10月

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网络安全体系是一项复杂的系统工程，需要把安全组织体系、安全技术体系和安全管理体系等手段进行有机融合，构建一体化的整体安全屏障。针对网络安全防护，美国曾提出多个网络安全体系模型和架构，其中比较经典的包括PDRR模型、P2DR模型、IATF框架和黄金标准框架。

PDRR模型

PDRR模型由美国国防部（DoD）提出，是防护（Protection）、检测（Detection）、恢复（Recovery）、响应（Response）的缩写。PDRR改进了传统的只注重防护的单一安全防御思想，强调信息安全保障的PDRR四个重要环节。图1所示为PDRR模型的主要内容。

图1 PDRR模型

P2DR模型

20世纪90年代末，美国国际互联网安全系统公司（ISS）提出了基于时间的安全模型——自适应网络安全模型（AdaptiveNetwork Security Model，ANSM），该模型也被称为P2DR（Policy Protection Detection Response）模型。该模型可量化，也可进行数学证明，是基于时间的安全模型，可以表示为：安全=风险分析+执行策略+系统实施+漏洞监测+实时响应。

如图2所示，P2DR模型是在整体安全策略的控制和指导下，在综合运用防护工具（如防火墙、操作系统身份认证、加密等手段）的同时，利用检测工具（如漏洞评估、入侵检测等系统）评估系统的安全状态，使系统保持在最低风险的状态。安全策略（Policy）、防护（Protection）、检测（Detection）和响应（Response）组成了一个完整动态的循环，在安全策略的指导下保证信息系统的安全。P2DR模型提出了全新的安全概念，即安全不能依靠单纯的静态防护，也不能依靠单纯的技术手段来实现。

P2DR模型以基于时间的安全理论（Time Based Security）这一数学模型作为论述基础。该理论的基本原理是：信息安全相关的所有活动，无论是攻击行为、防护行为、检测行为和响应行为等都要消耗时间，因此可以用时间来衡量一个体系的安全性和安全能力。

图2 P2DR模型

IATF框架

信息保障技术框架（Information Assurance TechnicalFramework，IATF）是由美国国家安全局（NSA）制定并发布的，其前身是网络安全框架（NetworkSecurity Framework，NSF）。自1998年起，NSA就开始着眼于美国信息化现状和信息保障的需求，建立了NSF。1999年，NSA将NSF更名为IATF，并发布IATF 2.0。直到现在，随着美国信息技术的进步和对信息安全认识的逐步加深，IATF仍在不断完善和修订。

IATF是一系列保证信息和信息设施安全的指南，为建设信息保障系统及其软硬件组件定义了一个过程，依据所谓的纵深防御策略，提供一个多层次的、纵深的安全措施来保障用户信息及信息系统的安全。

IATF将信息系统的信息保障技术层面划分成了四个技术框架焦点域：局域计算环境（LocalComputing Environment）、区域边界（EnclaveBoundaries）、网络和基础设施（Networks& Infrastructures）、支撑性基础设施（SupportingInfrastructures），如图3所示。在每个焦点域内，IATF都描述了其特有的安全需求和相应的可控选择的技术措施。IATF提出这四个焦点域的目的是让人们理解网络安全的不同方面，以全面分析信息系统的安全需求，考虑恰当的安全防御机制。

四个焦点域中，局域计算环境包括服务器、客户端及其上所安装的应用程序、操作系统等；区域边界是指通过局域网相互连接、采用单一安全策略且不考虑物理位置的本地计算设备的集合；网络和基础设施提供区域互联，包括操作域网（OAN）、城域网（MAN）、校园域网（CAN）和局域网（LANs），涉及广泛的社会团体和本地用户；支撑性基础设施为网络、区域和计算环境的信息保障机制提供支持基础。

图3 IATF焦点域

IATF信息保障的核心思想是纵深防御战略，该战略为信息保障体系提供了全方位、多层次的指导思想，通过采用多层次、在各个技术框架区域中实施保障机制，以最大限度降低风险、防止攻击，保障用户信息及其信息系统的安全。IATF的纵深防御战略如图4所示，其中人（People）、技术（Technology）和操作（Operation）是主要核心因素，是保障信息及系统安全必不可少的要素。

图4 IATF的纵深防御战略

黄金标准框架

基于美国国家安全系统信息保障的最佳实践， NSA于2014年6月发布《美国国家安全体系黄金标准》（CommunityGold Standard v2.0，CGS2.0）。

CGS2.0标准框架强调了网络空间安全四大总体性功能：治理（Govern）、保护（Protect）、检测（Detect）和响应与恢复（Respond & Recover），如图5所示。其中，治理功能为各机构全面了解整个组织的使命与环境、管理档案与资源、建立跨组织的弹性机制等行为提供指南；保护功能为机构保护物理和逻辑环境、资产和数据提供指南；检测功能为识别和防御机构的物理及逻辑事务上的漏洞、异常和攻击提供指南；响应与恢复功能则为建立针对威胁和漏洞的有效响应机制提供指南。