СТОХАСТИЧНА МОДЕЛЬ ПРОТИБОРСТВА «АТАКА–ЗАХИСТ» ДЛЯ ТЕСТУВАННЯ БЕЗПЕКИ ВЕБЗАСТОСУНКІВ НА ОСНОВІ НАВЧАННЯ З ПІДКРІПЛЕННЯМ

Анотація

У статті запропоновано стохастичну модель протиборства «атака–захист» для тестування безпеки вебзастосунків на основі навчання з підкріпленням. Актуальність роботи зумовлена зростанням складності сучасних вебзастосунків і адаптивним характером кіберзагроз, для яких статичні графи атак і односторонні моделі тестування не враховують активної реакції захисту та часової динаміки компрометації. Проведений аналіз наявних підходів показав, що більшість моделей розглядає лише атакувальну або лише захисну сторону, не використовує час до компрометації як основний критерій оптимізації та формує надмірно великі простори станів, що ускладнює аналіз адаптивних сценаріїв. На відміну від односторонніх моделей, підхід реалізовано у вигляді двоагентної марковської гри, у якій одночасно враховуються дії агента тестування та захисного агента в спільному просторі станів із двобічною функцією винагороди, орієнтованою на час до компрометації, а політика навчається ризик-чутливим методом навчання з підкріпленням, що спрямовує пошук на короткі критичні траєкторії. Модель використовує агреговане подання системних компонентів як агрегацію графа атак, побудованого засобами Meta Attack Language, і стохастичне задання початкових умов, що дозволяє зменшити розмірність простору станів і забезпечити обчислювальну керованість аналізу. Результати емпіричної перевірки на наборах даних ToN-IoT і CIC-IDS2017 показали, що запропонована модель скорочує середній час до компрометації на 34,7–37,7% порівняно з класичними графами атак, а розмірність фактично відвіданого простору станів зменшує у 8–12 разів, що пришвидшує аналіз сценаріїв і поліпшує масштабованість. Активна поведінка захисту дозволяє оцінювати не лише факт, а й часові характеристики компрометації. Отримані результати доцільно використовувати як формальну основу адаптивних засобів тестування безпеки вебзастосунків у середовищах із частковою спостережуваністю та змінними параметрами захисту.