Python工具分析风险数据

2017-12-20 8,291

  小安前言


随着网络安全信息数据大规模的增长,应用数据分析技术进行网络安全分析成为业界研究热点,小安在这次小讲堂中带大家用Python工具对风险数据作简单分析,主要是分析蜜罐日志数据,来看看一般大家都使用代理ip干了一些啥事。


大家可能会问小安啥是蜜罐,网上一些黑客或技术人员经常做一些"事情"的时候,需要隐藏自己身份,这样他们会使用代理IP来办事。而蜜罐(Honeypot)是一种新型的主动防御的安全技术,它是一个专门为了被攻击或入侵而设置的欺骗系统——既可以用于保护产品系统,又可用于搜集黑客信息,是一种配置灵活、形式多样的网络安全技术。


说得通俗一点就是提供大量代理IP,引诱一些不法分子来使用代理这些代理ip,从而搜集他们的信息。



 数据分析工具介绍


工欲善其事,必先利其器,在此小安向大家介绍一些Python数据分析的“神兵利器“。

  • Python中著名的数据分析库Pandas

    Pandas库是基于NumPy 的一种工具,该工具是为了解决数据分析任务而创建,也是围绕着 Series 和 DataFrame 两个核心数据结构展开的,其中Series 和 DataFrame 分别对应于一维的序列和二维的表结构。

    Pandas提供了大量能使我们快速便捷地处理数据的函数和方法。这个库优点很多,简单易用,接口抽象得非常好,而且文档支持实在感人。你很快就会发现,它是使Python成为强大而高效的数据分析环境的重要因素之一。


  • 数据可视化采用Python上最常用的Matplotlib库

    Matplotlib是一个Python的图形框架,也是Python最著名的绘图库,它提供了一整套和Matlab相似的命令API,十分适合交互式地进行制图。


我们有了这些“神兵利器“在手,下面小安将带大家用Python这些工具对蜜罐代理数据作一个走马观花式的分析介绍。



1引入工具–加载数据分析包

启动IPython notebook,加载运行环境:

%matplotlib inline
import pandas as pd
from datetime import timedelta, datetime
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np


2数据准备


俗话说: 巧妇难为无米之炊。小安分析的数据主要是用户使用代理IP访问日志记录信息,要分析的原始数据以CSV的形式存储。这里首先要介绍到pandas.read_csv这个常用的方法,它将数据读入DataFrame。



analysis_data = pd.read_csv('./honeypot_data.csv') 



对的, 一行代码就可以将全部数据读到一个二维的表结构DataFrame变量,感觉很简单有木有啊!!!当然了用Pandas提供的IO工具你也可以将大文件分块读取,再此小安测试了一下性能,完整加载约21530000万条数据也大概只需要90秒左右,性能还是相当不错。



3数据管窥


一般来讲,分析数据之前我们首先要对数据有一个大体上的了解,比如数据总量有多少,数据有哪些变量,数据变量的分布情况,数据重复情况,数据缺失情况,数据中异常值初步观测等等。下面小安带小伙伴们一起来管窥管窥这些数据。


  • 使用shape方法查看数据行数及列数



analysis_data.shape

Out: (21524530, 22) #这是有22个维度,共计21524530条数据记的DataFrame




  • 使用head()方法默认查看前5行数据,另外还有tail()方法是默认查看后5行,当然可以输入参数来查看自定义行数



analysis_data.head(10) 



1.jpg

(点击大图可查看细节)



这里可以了解到我们数据记录有用户使用代理IP日期,代理header信息,代理访问域名,代理方法,源ip以及蜜罐节点信息等等。在此小安一定一定要告诉你,小安每次做数据分析时必定使用的方法–describe方法。pandas的describe()函数能对数据进行快速统计汇总:



  • 对于数值类型数据,它会计算出每个变量:

    总个数,平均值,最大值,最小值,标准差,50%分位数等等;


  • 非数值类型数据,该方法会给出变量的:

    非空值数量、unique数量(等同于数据库中distinct方法)、最大频数变量和最大频数。



由head()方法我们可以发现数据中包含了数值变量、非数值变量,我们首先可以利用dtypes方法查看DataFrame中各列的数据类型,用select_dtypes方法将数据按数据类型进行分类。然后,利用describe方法返回的统计值对数据有个初步的了解:



df.select_dtypes(include=['O']).describe() 



2.png(点击大图可查看细节)




df.select_dtypes(include=['float64']).describe()



proxy_retlength scan_os_fp scan_os_sub_fp scan_scan_mode dtype_details
count 6.417354e+06 0.0 0.0 0.0
mean 1.671744e+03 NaN NaN NaN
std 3.104775e+04 NaN NaN NaN
min 0.000000e+00 NaN NaN NaN
25% NaN NaN NaN NaN
50% NaN NaN NaN NaN
75% NaN NaN NaN NaN
max 2.829355e+07 NaN NaN NaN


简单的观察上面变量每一维度统计结果,我们可以了解到大家获取代理数据的长度平均1670个字节左右。同时,也能发现字段scan_os_sub_fp,scan_scan_mode等存在空值等等信息。这样我们能对数据整体上有了一个大概了解。



4数据清洗


由于源数据通常包含一些空值甚至空列,会影响数据分析的时间和效率,在预览了数据摘要后,需要对这些无效数据进行处理。


一般来说,移除一些空值数据可以使用dropna方法, 当你使用该方法后,检查时发现 dropna() 之后几乎移除了所有行的数据,一查Pandas用户手册,原来不加参数的情况下, dropna() 会移除所有包含空值的行。 


如果你只想移除全部为空值的列,需要加上 axis 和 how 两个参数:



analysis_data.dropna(axis=1, how='all')



另外,也可以通过dropna的参数subset移除指定列为空的数据,和设置thresh值取移除每非None数据个数小于thresh的行。



analysis_data.dropna(subset=['proxy_host', 'srcip'])

#移除proxy_host字段或srcip字段没有值的行

analysis_data.dropna(thresh=10)

#移除所有行字段中有值属性小于10的行


5统计分析


再对数据中的一些信息有了初步了解过后,原始数据有22个变量。从分析目的出发,我将从原始数据中挑选出局部变量进行分析。这里就要给大家介绍pandas的数据切片方法loc。


loc([start_row_index:end_row_index,[‘timestampe’, ‘proxy_host’, ‘srcip’]])是pandas重要的切片方法,逗号前面是对行进行切片;逗号后的为列切片,也就是挑选要分析的变量。


如下,我这里选出日期,host和源IP字段——



analysis_data = analysis_data.loc([:, [‘timestampe’,'proxy_host','srcip']])



首先让我们来看看蜜罐代理每日使用数据量,我们将数据按日统计,了解每日数据量PV,并将结果画出趋势图。



daily_proxy_data = analysis_data[analysis_data.module=='proxy']

daily_proxy_visited_count = daily_proxy_data.timestamp.value_counts().sort_index()

daily_proxy_visited_count.plot()



3.png



对数据列的丢弃,除无效值和需求规定之外,一些表自身的冗余列也需要在这个环节清理,比如说DataFrame中的index号、类型描述等,通过对这些数据的丢弃,从而生成新的数据,能使数据容量得到有效的缩减,进而提高计算效率。


由上图分析可知蜜罐代理使用量在6月5号,19-22号和25号这几天呈爆炸式增长。那么这几天数据有情况,不正常,具体是神马情况,不急,后面小安带大家一起来慢慢揪出来到底是那些人(源ip) 干了什么“坏事”。


进一步分析, 数据有异常后,再让我们来看看每天去重IP数据后量及其增长量。可以按天groupby后通过nunique()方法直接算出来每日去重IP数据量。


4.png


daily_proxy_data = analysis_data[analysis_data.module=='proxy']

daily_proxy_visited_count = daily_proxy_data.groupby(['proxy_host']).srcip.nunique()

daily_proxy_visited_count.plot()




究竟大部分人(源ip)在干神马?干神马?干神马?让我们来看看被访问次数最多host的哪些,即同一个host关联的IP个数,为了方便我们只查看前10名热门host。


先选出host和ip字段,能过groupby方法来group 每个域名(host),再对每个域名的ip访问里unique统计。



host_associate_ip = proxy_data.loc[:, ['proxy_host''srcip']]

grouped_host_ip = host_associate_ip.groupby(['proxy_host']).srcip.nunique()

print(grouped_host_ip.sort_values(ascending=False).head(10))



代理访问host

源ip

www.gan**.com

1113

wap.gan**.com

913

webim.gan**.com

710

cgi.**.qq.com

621

www.baidu.com

615

loc.***.baidu.com

543

baidu.com

515

www.google.com

455

www.bing.com

428

12**.ip138.com

405


再细细去看大家到底做了啥——查看日志数据发现原来在收集像二手车价格,工人招聘等等信息。从热门host来看,总得来说大家使用代理主要还是获取百度,qq,Google,Bing这类妇孺皆知网站的信息。


下面再让我们来看看是谁用代理IP“干事”最多,也就是看看谁的IP访问不同host的个数最多。



host_associate_ip = proxy_data.loc[:, ['proxy_host', 'srcip']]

grouped_host_ip = host_associate_ip.groupby(['srcip'_host']).proxy_host.nunique()

print(grouped_host_ip.sort_values(ascending=False).head(10))



源ip

访问不同host个数

123.**.***.155

2850

64.**.**.122

2191

124.***.***.103

710

212.*.***.14

562

124.***.***.126

518

195.***.**.1

465

27.***.***.202

452

90.**.***.11

451

212.*.***.13

438

110.***.***.39

430


哦,发现目标IP为123.**.***.155的小伙子有大量访问记录, 进而查看日志,原来他在大量收集酒店信息。 好了,这样我们就大概能知道谁在干什么了,再让我们来看看他们使用proxy持续时长,谁在长时间里使用proxy。 代码如下——


这里不给大家细说代码了,只给出如下伪代码。


date_ip = analysis_data.loc[:,['timestamp','srcip']]
grouped_date_ip = date_ip.groupby(['timestamp', 'srcip'])

#计算每个源ip(srcip)的访问日期

all_srcip_duration_times = ...

#算出最长连续日期天数

duration_date_cnt =  count_date(all_srcip_duration_times)



源ip

持续日期(天)

80.**.**.38

32

213.***.**.128

31

125.**.***.161

22

120.**.***.161

22

50.***.**.67

19

114.***.***.97

19

162.***.**.113

19

192.***.**.226

17

182.**.**.205

17

112.***.**.108

16

123.**.***.130

16

61.***.***.156

15

61.***.***.152

15

58.***.***.130

15

216.***.**.106

14

101.***.***.117

14

124.***.***.126

14

79.***.**.254

13

115.**.***.130

13

61.***.***.79

13


好了,到此我也就初略的知道那些人做什么,谁用代理时长最长等等问题额。取出ip = 80.**.**.38的用户使用代理ip访问数据日志,发现原来这个小伙子在长时间获取搜狐images。



蜜罐在全国各地部署多个节点,再让我们来看看每个源ip扫描蜜罐节点总个数,了解IP扫描节点覆盖率。结果见如下:



# 每个IP扫描的IP扫描节点总个数

node = df[df.module=='scan']

node = node.loc[:,['srcip','origin_details']]

grouped_node_count = node.groupby(['srcip']).count()

print grouped_node_count.sort_values(['origin_details'], ascending=False).head(10)




源ip

IP扫描节点总个数

106.***.**.161

9

45.**.**.214

9

94.***.**.174

8

119.**.**.216

7

61.***.***.222

7

182.**.**.205

6

182.**.***.75

6

42.**.***.89

6

123.**.**.64

6

42.**.***.128

6

42.**.***.106

6

42.**.***.82

6

114.***.***.157

6

80.**.**.38

6

42.**.***.149

6

115.**.**.163

6


由上述两表初步可知,一些结论:如源ip为182.**.**.205的用户长时间对蜜罐节点进行扫描,mark危险用户等等。




  结语


小安在这里给大家简单介绍的用python工具,主要是pandas库来分析数据,当然这个库的功能非常强大,小安也只是带大家一起来走马观花的领略一番,更多的还是要大家自己去使用和探索。




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