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信息安全学报 2022年第2期7卷 87-100页

作者：李涛胡爱群方兰婷东南大学网络空间安全学院南京210000 网络通信与安全紫金山实验室南京210000

随着信息通信系统的架构日益复杂,承载的数据量呈指数级增长,现有的安全防护体系存在严重缺陷:先建网络、后做防护导致安全防护难以到位;集中式防御模式导致信息系统对外服务能力下降严重;防御机制与信息系统的安全状况关联不大导致防... 详细信息

随着信息通信系统的架构日益复杂,承载的数据量呈指数级增长,现有的安全防护体系存在严重缺陷:先建网络、后做防护导致安全防护难以到位;集中式防御模式导致信息系统对外服务能力下降严重;防御机制与信息系统的安全状况关联不大导致防御效能低下。如何从根源上突破以上瓶颈成为未来信息系统安全的核心问题,需要改变被动式防御方式,实施主动式防御。本文提出一种基于仿生控制机理的内生免疫体系,通过研究人体的高效神经控制特征:遍布系统并与功能器官高度融合的海量神经元、由一系列基本动作为基础要素进行任务的执行、实时反馈并对偏差动作进行校准、具有大脑这样的综合分析处理中心进行分析和决策。基于上述特征构建了信息系统类神经系统控制架构,通过全方位部署安全神经元,将功能和安全融入到基本功能模块中,构建一种以任务为导向的执行动作细粒度监控机制,根据任务执行条件调用基本模块执行操作,在执行过程中感知执行路径,通过反馈发现错误,根据策略进行校准。通过对构建的仿生控制模型分析表明,这种基于仿生控制的机制能够维持信息系统的安全状态。通过构建原型系统对任务在不同策略下的运行模式进行了分析,系统包含通信模块与加解密模块,模块中融入了安全监测与控制部分,基于模糊认知图进行控制校准,实验结果表明提出的仿生控制机制能够根据运行环境的变化调整策略,维持任务的有效运行。基于仿生控制的机理为内生免疫系统的实现提供了基础理论支撑。

关键词：信息系统安全内生安全内生免疫安全模型主动安全

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家蚕基因启动子活性分析和马氏管内生免疫初步研究

家蚕基因启动子活性分析和马氏管内生免疫初步研究

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作者：王娜江苏科技大学

学位级别：硕士

本论文的研究内容分为两部分：一、家蚕组织特异性和时空特异性基因启动子活性分析家蚕(Bombyx mori)是一种重要的经济昆虫，也是鳞翅目的模式昆虫，一生经历卵、幼虫、蛹和成虫四个发育时期，属完全变态昆虫。家蚕的整个发育过程都... 详细信息

本论文的研究内容分为两部分：一、家蚕组织特异性和时空特异性基因启动子活性分析家蚕(Bombyx mori)是一种重要的经济昆虫，也是鳞翅目的模式昆虫，一生经历卵、幼虫、蛹和成虫四个发育时期，属完全变态昆虫。家蚕的整个发育过程都是大量的基因按照一定的时间、空间和次序表达的结果，基因表达调控受启动子的控制。从家蚕基因组DNA中克隆了卵巢特异性非编码RNA基因(ovary non-coding RNAgene, ONCR),中肠特异性浓核病抗性基因(nonsusceptibility to DNV-2 gene, Nsd-2)和卵期特异性孵化酶样基因(Bombyx mori hatching enzyme-like gene, BmHEL)的启动子调控区，分别以luc和EGFP为报告基因，构建了系列报告质粒，借助脂质体转染细胞技术和基因枪技术，对ONCR、Nsd-2和BmHEL启动子的功能特性进行了分析研究，发现克隆得到的ONCR、Nsd-2和BmHEL基因的启动子调控区域在BmN细胞系中具有转录活性，但活性比较低，推测在BmN细胞系中可能缺少组织特异性表达所需的转录因子。利用基因枪进行组织水平的活性分析时，没有检测到转录活性的显著性结果，有待于进一步实验验证。本研究结果为筛选获得可用于转基因家蚕研究的特异性启动子提供了基础信息。二、家蚕马氏管内生免疫研究一般认为脂肪体是家蚕免疫应答的主要器官，而对于家蚕马氏管内生免疫研究，迄今为止还未见相关报道。以果蝇中马氏管内生免疫研究获得的成果为参照，对家蚕马氏管内生免疫展开研究。首先通过抑菌实验，发现离体的家蚕马氏管同果蝇马氏管一样，具有抑菌活性，说明家蚕马氏管也能够不依赖于脂肪体而产生免疫应答;其次，构建重组病毒BmNPV-EGFP，利用rBmNPV-EGFP对5龄起蚕进行侵染，并对侵染时相进行了观察，发现rBmNPV-EGFP对马氏管组织的侵染发生在侵染的后期;最后，借助双向电泳(2-D)技术对不同侵染时相的马氏管组织的蛋白进行了分离，选择出差异蛋白点进行了质谱分析，其中获得的一个可信结果是家蚕质子转移ATP合酶β亚基(β-HATPase)。对β-H ATPase进行了不同侵染时相的定量分析，发现β-H ATPase在不同的侵染时相表达量不同，推测其在家蚕马氏管的内生免疫中具有生物学功能。通过对家蚕马氏管内生免疫的初步研究，为其免疫功能的深入研究奠定基础。

关键词：家蚕组织特异性基因马氏管内生免疫双向电泳实时定量PCR

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家蚕马氏管免疫相关蛋白基因BmNOS的研究

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江苏科技大学学报（自然科学版） 2011年第6期25卷 610-615页

作者：唐顺明丁丽平吴俊王娜裘智勇沈兴家江苏科技大学蚕业研究所江苏镇江212018 中国农业科学院蚕业研究所农业部蚕桑遗传改良重点开放实验室江苏镇江212018

借助蛋白双向电泳(2-D)技术对感染家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,BmNPV)不同时相的家蚕幼虫马氏管蛋白进行分离,并对其中14个差异蛋白点进行质谱分析.结果表明:10个蛋白点得到成功鉴定,其中的一个可信结果为家... 详细信息

借助蛋白双向电泳(2-D)技术对感染家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,BmNPV)不同时相的家蚕幼虫马氏管蛋白进行分离,并对其中14个差异蛋白点进行质谱分析.结果表明:10个蛋白点得到成功鉴定,其中的一个可信结果为家蚕一氧化氮合酶(Bombyx mori Nitric oxide synthase,BmNOS).由于诱导型BmNOS是合成巨噬细胞免疫效应因子NO的一种关键特异性蛋白酶,因此通过体内注射BmNPV和脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)两种诱导剂,采用半定量和实时荧光定量PCR的方法,对感染组和对照组马氏管中BmNOS不同感染时期的表达进行了定量分析.结果表明:经两种诱导剂处理3 h后,BmNOS表达量均迅速递增,BmNPV侵染组上调约7倍;LPS处理组表达量上调25倍,且该趋势持续至6 h,随后逐渐降低并趋于平稳,这表明BmNOS在家蚕马氏管的免疫中具有重要的功能.

关键词：家蚕内生免疫双向电泳马氏管家蚕一氧化氮合酶基因

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家蚕幼虫马氏管免疫相关基因的研究

家蚕幼虫马氏管免疫相关基因的研究

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作者：丁丽平江苏科技大学

学位级别：硕士

家蚕是典型的鳞翅目模式昆虫,完全依赖于人类才能繁衍的重要经济昆虫,对于家蚕马氏管免疫相关基因的研究,不仅能了解家蚕免疫应答的分子调控机制,也有助于对其他昆虫的分子免疫调控机制的理解。模式昆虫果蝇的马氏管可作为自主免疫组织... 详细信息

家蚕是典型的鳞翅目模式昆虫,完全依赖于人类才能繁衍的重要经济昆虫,对于家蚕马氏管免疫相关基因的研究,不仅能了解家蚕免疫应答的分子调控机制,也有助于对其他昆虫的分子免疫调控机制的理解。模式昆虫果蝇的马氏管可作为自主免疫组织,当机体受到微生物侵染时,能独立于脂肪体启动有效的免疫应答产生抗菌肽保护机体免受微生物的侵染,我们以此为依据开展家蚕马氏管免疫相关功能基因的研究。为了探讨家蚕幼虫马氏管的蛋白质组学及其免疫功能,本文借助蛋白双向电泳技术(2-D)对感染BmNPV不同时相的家蚕幼虫马氏管蛋白进行分离,随后利用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)对其中14个差异蛋白点进行质谱分析。结果表明:10个蛋白点得到成功鉴定,分别为NADPH-specific isocitrate Dehydrogenase、泛醇-细胞色素C还原酶核心蛋白Ⅱ、蛋白二硫键异构酶、丙酮酸脱氢酶E1复合物β亚基、天冬氨酸转氨酶、乙酰乙酰基辅酶A硫解酶、3-羟基异丁酸脱氢酶、羟基丙酮酸异构酶/一氧化氮合酶、质子转移ATP合酶β亚基、ATP合酶。其中质子转移ATP合酶β亚基在马氏管内已见报道,本文对另一可信结果家蚕一氧化氮合酶(Nitric oxide synthase;简称BmNOS)做进一步的研究。由于诱导型BmNOS是合成巨噬细胞免疫效应因子NO的一种关键特异性蛋白酶,故本文通过体内注射BmNPV和LPS两种诱导剂,采用半定量和实时荧光定量PCR的方法,对感染组和对照组马氏管中BmNOS的不同感染时期的表达进行了定量分析。结果表明:经两种诱导剂处理3h后,处理组BmNOS表达量均呈迅速递增,BmNPV侵染组上调约7倍,LPS处理组除3h表达量上调25倍外,该趋势持续到6h处理组仍表现出明显的上调趋势,随后逐渐降低并趋于平稳的趋势,推测BmNOS在家蚕马氏管的免疫中具有重要的功能。

关键词：家蚕内生免疫双向电泳马氏管 BmNOS 荧光定量PCR

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面向任务的网络系统内生安全模型研究实现

面向任务的网络系统内生安全模型研究实现

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作者：翟雨佳东南大学

学位级别：硕士

聚焦即将到来的5G时代和日渐复杂的网络系统架构,虽然现有主动式安全防御技术的理论研究成果丰富,但在实际应用中仍受到传统网络架构的限制,缺乏网络设备的信息联动和实际应用环境的支撑。SDN新型网络架构是对传统网络架构的突破,但在... 详细信息

聚焦即将到来的5G时代和日渐复杂的网络系统架构,虽然现有主动式安全防御技术的理论研究成果丰富,但在实际应用中仍受到传统网络架构的限制,缺乏网络设备的信息联动和实际应用环境的支撑。SDN新型网络架构是对传统网络架构的突破,但在实际应用中仍存在缺乏数据包来源和身份验证机制、缺乏数据完整性保护机制以及有限的控制粒度难以满足精确的控制需求等问题。因此,如何从根源上突破“外壳式”防御瓶颈,从根本上解决网络系统可用性与安全性之间的矛盾,构建系统功能与系统安全并举、具备“与生俱来、自主成长”安全防御能力的内生安全网络系统新架构成为未来网络系统安全的核心问题之一。本文对网络内生安全理论展开积极探索,并取得了初步的成果。本文将人体神经控制机理和SDN数控分离的网络架构思想相结合,提出了一种面向任务的内生安全网络系统模型架构。该模型将网络任务类比于反射活动,定义网络任务和单步有效执行动作,并根据网络信息交换的详细过程设计动作的细粒度划分标准和网络任务执行的异常检测规则算法。最后在小型局域网中部署搭建了面向任务的内生安全网络系统,并在该系统的FTP文件传输实验平台上进行抗攻击模拟实验测试,验证本文网络模型和任务异常检测算法的有效性。本文所做主要工作如下:（1）本文基于人体神经控制机理和SDN数控分离的网络架构思想,提出一种面向任务的网络内生安全系统模型架构,该网络模型分为数据转发层、应用和控制层、终端三大部分。其中,数据转发层包括数据转发设备和安全标签转发器,实现网络数据包的精细采样,提高数据转发层的编程扩展性。应用和控制层负责汇总终端信息、制定数据转发策略、下发数据包的转发规则等。（2）针对系统功能和系统安全分离设计带来的网络“外壳式”安全防御的防火墙深度过滤不足、入侵检测系统检测欠缺、防病毒软件识别病毒不及时等瓶颈问题,针对现有网络任务动作划分标准不一,划分粒度与任务执行安全相关性差的问题,本文将网络信息系统中的任务类比于反射活动,抽象描述信息传输活动,定义网络任务和单步有效执行动作,并根据网络信息交换的详细过程,简要设计动作的划分标准,实现与系统安全参数关联紧密的网络任务执行动作细粒度划分。进一步,本文在网络系统的各个终端设备中部署大量的安全神经元,采集网络任务执行时的动作标识序列和设备基本安全信息参数,实现终端设备的系统安全和系统功能的融合统一。（3）针对SDN架构在实际应用中缺乏数据包身份验证和数据完整性保护机制的问题,本文在IP数据包中设计增加能表明数据包身份的安全标签字段,并提出一种基于有效动作标识的异常行为检测算法,该算法包括基于匹配通信随机字节串和动作标识序列Hash摘要值的数据包身份验证和基于有限状态机的动作标识序列匹配两种安全验证机制。通过匹配和验证IP数据包的安全标签字段,实现对网络数据包的身份认证和异常动作标识检测。（4）本文设计并实现了面向任务的网络内生安全系统模型,包括硬件实现网络设备的连接和配置、运用Python语言软件编程实现各终端设备的基本功能和安全神经元,以及小型局域网中FTP文件传输系统实验平台的部署。通过在该实验平台上进行多次模拟后门攻击、DDOS/DOS攻击等抗攻击模拟实验测试,证明本文提出的内生安全模型和异常行为检测算法技术可以有效实现网络系统的主动安全防御,拦截网络恶意行为的数据包。

关键词：内生安全内生免疫异常行为检测网络数据标识有限状态机

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