Elingeniører ser til det menneskelige immunsystem for at få spor om, hvordan man bedst beskytter digitale netværk

Ingeniører ved University of South Florida har udviklet en ny type cybersikkerhedssoftware, der efterligner det menneskelige immunsystem.

Det er et koncept, der begynder at blive undersøgt mere og mere af forskere på en række områder:Hvad gør menneskekroppen godt, og hvordan kan vi tilpasse disse mekanismer til at forbedre teknologi eller ingeniørsystemer?

Forskere i USF Department of Electrical Engineering så på det menneskelige immunsystem som en model for indtrængningsdetektering i trådløse sensornetværk. Begreberne gælder lige så godt for finansielle eller militære missionskritiske netværk af høj værdi, der muligvis er trådløse. Undersøgelsen blev offentliggjort i Procedia Datalogi og har vist ekstremt lovende resultater i test.

"Det er meget logisk at udvikle disse softwaresystemer baseret på menneskelige systemer, "sagde Salvatore Morgera, Ph.d., en USF -professor i elektroteknik og projektets hovedforsker. "Vores immunsystem gør et meget godt stykke arbejde med at beskytte os - så vi ville tage disse mekanismer og tilpasse dem til cybersikkerhed."

I sin enkleste form, det menneskelige immunsystem beskytter kroppen mod patogener, som bakterier, vira og andre potentielt skadelige fremmedlegemer. Hvis vi bliver smittet, vores immunsystem er i stand til at identificere og angribe truslen i et forsøg på at holde kroppen sund. Denne idé er præcis, hvad Morgera og hans forskerteam håbede at opnå med deres biologisk inspirerede software. Når et netværk risikerer at blive angrebet, softwaren kan identificere og fjerne truslen. Det er hovedsageligt et immunsystem for et digitalt netværk.

For at udvikle softwaren, Morgera, sammen med USF -doktorander Vishwa Alaparthy og Amar Amouri, opdelte immunsystemet i tre lag. Det første lag er ekstern beskyttelse; hvordan vores kroppe forhindrer patogener i at komme ind. I deres software, dette beskyttelseslag er kryptering - et almindeligt cybersikkerhedsværktøj, der bruges til at holde uautoriserede brugere ude af netværk. De fleste netværkssikkerhedsmetoder afhænger næsten udelukkende af kryptering, og mens moderne krypteringsteknikker er ekstremt sofistikerede, de har ikke altid succes med at forhindre indtrængen.

For at bekæmpe denne risiko, forskere kiggede på kroppens andet lag af beskyttelse; uspecifik modstand. Denne uspecifikke immunrespons fungerer som en "catch-all", reagerer straks på et fremmedlegeme med en række ikke-specifikke immunceller. I deres software, Morgera og hans team udviklede et lignende uspecifikt svar, der hurtigt genkender enhver indtrængen og karantæner truslen for yderligere undersøgelse. Ligesom i menneskekroppen, dette svar fungerer som en første forsvarslinje, når trusler kommer ind i systemet.

Det tredje lag, som forskere kiggede på, er immunsystemets specifikke resistens over for patogener. Dette undersystem i det overordnede immunsystem består af højt specialiserede celler, der reagerer på specifikke patogener. Dette svar opbygger også immunologisk hukommelse, hvilket fører til et forbedret svar efter det første møde. Ligesom i vores kroppe, den USF-udviklede software lærer af hvert angreb og vedligeholder millioner af indbrudskampskabeloner, den kan sortere igennem for at bekæmpe individuelle trusselsforsøg. Som Morgera siger, "Behovet for at sortere gennem millioner af indbrudskampskabeloner kan være en beregningsmæssigt kompleks opgave." En anden forsker, Patrick Lie Chin Cheong, og Morgera har udviklet en meget effektiv 'big data' tilgang til sorteringen, der kun tager brøkdele af et sekund og let kan implementeres på strømbegrænsede sensornetværk ved hjælp af små mikroprocessorer.

Når det bruges i kombination, disse tre mekanismer virker ikke kun for at holde vores kroppe sunde, men har vist sig at være yderst vellykkede med at opretholde sikre, højværdige digitale netværk.

Morgera og hans team begyndte oprindeligt denne forskning som et potentielt nyt værktøj til sikring af trådløse sensornetværk, der blev indsat af militæret. De har arbejdet i samarbejde med U.S. Special Operations Command (SOCOM) for at teste softwaren og har set meget lovende resultater. Nu, forskere planlægger at fortsætte med at forbedre softwaren og gøre den tilgængelig for en række forskellige applikationer. Det er arbejde, der kan ændre fremtiden for cybersikkerhed rundt om i verden.