Ingenjörer vid University of South Florida har utvecklat en ny typ av cybersäkerhetsprogram som efterliknar det mänskliga immunförsvaret.

Det är ett koncept som börjar utforskas mer och mer av forskare inom en mängd olika områden:Vad gör människokroppen bra och hur kan vi anpassa dessa mekanismer för att förbättra teknik eller tekniska system?

Forskare vid USF Department of Electrical Engineering såg till det mänskliga immunsystemet som en modell för intrångsdetektering i trådlösa sensornätverk. Koncepten passar lika bra till högvärdiga finansiella eller militära uppdragskritiska nätverk som kanske är trådlösa eller inte. Forskningen publicerades i Procedia datavetenskap och har visat extremt lovande resultat i tester.

"Det är väldigt logiskt att utveckla dessa mjukvarusystem baserade på mänskliga system, sa Salvatore Morgera, Ph.D., en USF professor i elektroteknik och projektets huvudutredare. "Vårt immunsystem gör ett mycket bra jobb med att skydda oss - så vi ville ta dessa mekanismer och anpassa dem för cybersäkerhet."

I sin enklaste form, det mänskliga immunsystemet skyddar kroppen från patogener, som bakterier, virus och andra potentiellt skadliga främmande kroppar. Om vi ​​blir smittade, vårt immunförsvar kan identifiera och attackera hotet i ett försök att hålla kroppen frisk. Denna idé är precis vad Morgera och hans forskargrupp hoppades åstadkomma med sin biologiskt inspirerade programvara. När ett nätverk riskerar att bli attackerat, programvaran kan identifiera och eliminera hotet. Det är i grunden ett immunsystem för ett digitalt nätverk.

För att utveckla programvaran, Morgera, tillsammans med USF doktorander Vishwa Alaparthy och Amar Amouri, bröt ner immunförsvaret i tre lager. Det första lagret är yttre skydd; hur våra kroppar hindrar patogener från att komma in. I deras mjukvara, detta skyddslager är kryptering – ett vanligt cybersäkerhetsverktyg som används för att hålla obehöriga användare borta från nätverk. De flesta nätverkssäkerhetsmetoder beror nästan uteslutande på kryptering, och medan moderna krypteringstekniker är extremt sofistikerade, de lyckas inte alltid förhindra intrång.

För att bekämpa denna risk, forskare tittade på kropparnas andra skyddslager; ospecifik resistans. Detta ospecifika immunsvar fungerar som en "catch-all", reagerar omedelbart på alla främmande kroppar med en mängd olika icke-specifika immunceller. I deras mjukvara, Morgera och hans team utvecklade ett liknande ospecifikt svar som snabbt känner igen varje intrång och sätter hotet i karantän för vidare undersökning. Precis som i människokroppen, detta svar fungerar som en första försvarslinje när hot kommer in i systemet.

Det tredje lagret som forskarna tittade på är immunsystemets specifika motståndskraft mot patogener. Detta delsystem av det övergripande immunsystemet består av högspecialiserade celler som svarar på specifika patogener. Detta svar bygger också upp immunologiskt minne, leder till en förbättrad respons efter det första mötet. Precis som i våra kroppar, den USF-utvecklade programvaran lär sig av varje attack och underhåller miljontals mallar för intrångsbekämpning som den kan sortera igenom för att bekämpa individuella hotförsök. Som Morgera säger, "Behovet av att sortera igenom miljontals mallar för intrångsbekämpning kan vara ett beräkningsmässigt komplext företag." En annan forskare, Patrick Lie Chin Cheong, och Morgera har utvecklat en mycket effektiv "big data"-metod för sortering som bara tar bråkdelar av en sekund och som enkelt kan implementeras på effektbegränsade sensornätverk med hjälp av små mikroprocessorer.

När det används i kombination, dessa tre mekanismer arbetar inte bara för att hålla våra kroppar friska utan har visat sig vara extremt framgångsrika när det gäller att upprätthålla trygghet, högvärdiga digitala nätverk.

Morgera och hans team började ursprungligen denna forskning som ett potentiellt nytt verktyg för att säkra trådlösa sensornätverk utplacerade av militären. De har arbetat i samarbete med U.S. Special Operations Command (SOCOM) för att testa programvaran och har sett mycket lovande resultat. Nu, forskare planerar att fortsätta att förbättra programvaran och göra den tillgänglig för en mängd olika applikationer. Det är arbete som kan förändra framtiden för cybersäkerhet runt om i världen.