深度学习应用知多少？详解人工智能在网络安全中的应用！

目前市场上大多数深度学习应用通常面向销售、金融、社交媒体等领域，但在使用深度学习来保护这些领域的产品和业务、避免恶意软件和黑客攻击方面，却鲜有资源。像Google、Facebook、微软和SalesForce这样的大型科技公司已经将深度学习嵌入他们的产品之中，但网络安全行业仍在追赶的路上。

本期安仔课堂，ISEC实验室的林老师为我们介绍深度学习以及它支持的一些现有信息安全应用，并讲解如何使用深度学习检测XSS注入攻击。

一、深度学习应用简介

2016年谷歌下属公司Deep Mind基于深度机器学习研究的AlphaGo首次打败围棋专业棋手李世石，使得深度学习再次引起全球范围内的轰动。深度学习是近年来在图像识别、语音识别、自然语言处理等领域的突破性应用。

深度学习是一个具有多个隐层的非线性神经网络结构，深层神经网络由一个输入层、数个隐层和一个输出层构成。每层有若干个神经元，神经元之间有连接权重。每个神经元模拟人类的神经元细胞，节点之间的连接模拟神经元细胞之间的连接。

图1

二、深度学习在信息安全上的应用

1.恶意代码检测

恶意代码稍变形就可以绕过，而传统的杀毒软件是基于文件签名和特征码来确定恶意文件的，会导致大量漏报。后来出现了沙盒和虚拟机技术，可以对病毒的动态行为进行检测，这是从静态检测到动态分析的进步，很大程度上提升了对未知恶意代码的检测能力，但从本质上还是基于规则的检测。大量论文都提出了深度学习应用于恶意代码行为分析检测上的思路，已是大势所趋。

2.入侵检测

传统的入侵检测系统多是基于误用入侵检测技术，也就是说提取入侵行为的特征或规则，即黑名单方式。大多数国内厂商的竞争点还是入侵行为库的多寡，这跟恶意代码检测起初的思路是一样的。后来出现了异常行为检测技术，也就是基于统计的方法对正常行为进行概率统计建模，再对与正常模型偏差较大的异常行为进行分析和报警。深度学习也应用到了入侵检测，对网络包进行统计、分布、序列维度上的特征进行提取和模型训练。现在入侵检测的主流思路已经从黑名单转为白模型方式，正如安全圈盛行的那句话：“正常的总是相似的，异常各有各的异常。”

3.WebShell检测

利用深度学习进行WebShell检测，主要思路分为静态检测、动态检测和流量检测。静态检测是把WebShell文件作为普通文本序列，使用词袋模型（BOW）、TD-IDF进行特征提取；动态检测是对opcode或系统调用序列进行建模；流量检测的思路是基于Web流量，根据一系列参数特征、信息熵、时间分布特征等对正常流量和WebShell访问流量样本进行训练分类模型，从而发现WebShell的访问行为。

4.深度学习检测DGA

利用深度学习进行DGA检测，主要从语法分析的角度检测dga域名，包括使用n-gram和正常域名对比词频，使用hmm和正常域名对比域名字符组合的概率，分析域名的熵、辅音字母、数字等特征，作为dga域名的检测特征，之后使用LSTM算法进行模型训练。

三、基于深度学的XSS注入检测

1.数据准备

从xssed爬取训练数据，训练集正常样本30000条，XSS攻击样本25343条；验证集中正常样本10000条，XSS攻击样本10000条；测试集中正常样本5000条，XSS攻击样本5000条。

2.数据预处理

>>>①分词处理

使用结巴分词工具python版本进行分词处理。

分词遵循以下原则：

a.单双引号包含的内容 ‘xss’

b. http/https链接

c. 标签

d.开头

e.参数名 topic=

f.函数体 alert(

g.字符数字组成的单词

>>>②词向量处理

将分词后的样本转化为计算机可以理解的矢量，常见的有one-hot 编码和Word2Vec（词向量）。

one-hot 编码：最简单的编码方式是把每个词都表示成一个长向量，向量的长度为词表的大小 ，只有这个词对应位置上为1，其余都为0，但无法表示词和词之间的关系。

Word2Vec：Google提出的Word2Vec，对于NLP有极大的帮助促进作用。Word2Vec 通过预测一个长度为c的窗口内每个词周边词语的概率，来作为这个词的词向量。其包含CBOW和Skip-gram神经网络模型，CBOW模型利用词的上下文预测当前的词，Skip-gram利用当前的词来预测上下文。

使用gensim模块的Word2Vec类训练一个词空间维度为128维的XSS语义模型，让机器能够理解、alert()这样的HTML语言。

词向量处理代码：

图2

3.训练XSS检测模型

LSTM 通过刻意的设计来避免长期依赖问题，从左往右推进像传送带一样，将信息从上一个单元传送到下一个单元，和其他部分只有很少的相互作用。LSTM神经网络具有长期依赖信息、理解序列中上下文的知识等特点，可以利用此特点来训练XSS识别模型。

图3

这里使用keras和tensorflow进行训练，训练模型核心代码如下所示：

图4

4.XSS注入检测流程

首先使用结巴分词工具对数据集进行分词，并通过gensim模块的Word2Vec类训练得到XSS语义模型，然后训练集数据通过XSS语义模型转换为矢量，使用LSTM神经网络训练XSS检测模型，最后使用XSS检测模型对测试集数据进行检测，查看是否存在攻击行为。

图5

互了个动

小伙伴们，

本期内容到这里就结束啦，

你Get到了吗？

欢迎大家于文末留言，

分享你的宝贵见解、

疑问、补充~

与ISEC实验室大神互动的机会来啦！

速速行动起来撒！