Yoneda 黑客：攻击者行动的代数
密码学与安全
2022-04-14 v3 系统与控制
系统与控制
范畴论
摘要
我们的工作聚焦于从组件级设计出发对系统的安全性进行建模。为此，我们发展了一种范畴形式体系来建模攻击者行动。为该范畴形式体系配备代数，在安全性建模上产生两个有趣结果。首先，利用 Yoneda 引理，我们可以建模攻击者的侦察任务。在此语境下，Yoneda 引理表明：若两个系统表示（一个完整，另一个为攻击者的不完整视图）在每一次可能的测试上均一致，则它们行为相同。其含义是攻击者即便拥有不完整信息仍能成功利用系统。其次，我们建模经由漏洞利用对系统造成的潜在改变。漏洞利用要么操纵系统组件间的交互（例如向传感器提供错误数值），要么改变组件本身（例如控制全球定位系统（GPS））。使用范畴论的另一个好处是数学运算可表示为形式图，有助于在基于模型的设计环境中应用此分析。我们使用一个无人机（UAV）信息物理系统模型来阐释该建模框架。我们演示并建模了两类攻击：（1）违反数据完整性的重连攻击（rewiring attack），以及（2）违反可用性的重写攻击（rewriting attack）。
引用
@article{arxiv.2103.00044,
title = {Yoneda Hacking: The Algebra of Attacker Actions},
author = {Georgios Bakirtzis and Fabrizio Genovese and Cody H. Fleming},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.00044},
year = {2022}
}