A large amount of today's communication occurs within data centers where a large number of virtual servers (running one or more virtual machines) provide service providers with the infrastructure needed for their applications and services. In this thesis, we will look at the next step in the virtualization revolution, the virtualized network. Software-defined networking (SDN) is a relatively new concept that is moving the field towards a more software-based solution to networking. Today when a packet is forwarded through a network of routers, decisions are made at each router as to which router is the next hop destination for the packet. With SDN these decisions are made by a centralized SDN controller that decides upon the best path and instructs the devices along this path as to what action each should perform. Taking SDN to its extreme minimizes the physical network components and increases the number of virtualized components. The reasons behind this trend are several, although the most prominent are simplified processing and network administration, a greater degree of automation, increased flexibility, and shorter provisioning times. This in turn leads to a reduction in operating expenditures and capital expenditures for data center owners, which both drive the further development of this technology. Virtualization has been gaining ground in the last decade. However, the initial introduction of virtualization began in the 1970s with server virtualization offering the ability to create several virtual server instances on one physical server. Today we already have taken small steps towards a virtualized network by virtualization of network equipment such as switches, routers, and firewalls. Common to virtualization is that it is in early stages all of the technologies have encountered trust issues and general concerns related to whether software-based solutions are as rugged and reliable as hardware-based solutions. SDN has also encountered these issues, and discussion of these issues continues among both believers and skeptics. Concerns about trust remain a problem for the growing number of cloud-based services where multitenant deployments may lead to loss of personal integrity and other security risks. As a relatively new technology, SDN is still immature and has a number of vulnerabilities. As with most software-based solutions, the potential for security risks increases. This thesis investigates how denial-of-service (DoS) attacks affect an SDN environment and a single-threaded controller, described by text and via simulations. The results of our investigations concerning trust in a multi-tenancy environment in SDN suggest that standardization and clear service level agreements are necessary to consolidate customers’ confidence. Attracting small groups of customers to participate in user cases in the initial stages of implementation can generate valuable support for a broader implementation of SDN in the underlying infrastructure. With regard to denial-of-service attacks, our conclusion is that hackers can by target the centralized SDN controller, thus negatively affect most of the network infrastructure (because the entire infrastructure directly depends upon a functioning SDN controller). SDN introduces new vulnerabilities, which is natural as SDN is a relatively new technology. Therefore, SDN needs to be thoroughly tested and examined before making a widespread deployment. / Dagens kommunikation sker till stor del via serverhallar där till stor grad virtualiserade servermiljöer förser serviceleverantörer med infrastukturen som krävs för att driva dess applikationer och tjänster. I vårt arbete kommer vi titta på nästa steg i denna virtualiseringsrevolution, den om virtualiserade nätverk. mjukvarudefinierat nätverk (eng. Software-defined network, eller SDN) kallas detta förhållandevis nya begrepp som syftar till mjukvarubaserade nätverk. När ett paket idag transporteras genom ett nätverk tas beslut lokalt vid varje router vilken router som är nästa destination för paketet, skillnaden i ett SDN nätverk är att besluten istället tas utifrån ett fågelperspektiv där den bästa vägen beslutas i en centraliserad mjukvaruprocess med överblick över hela nätverket och inte bara tom nästa router, denna process är även kallad SDN kontroll. Drar man uttrycket SDN till sin spets handlar det om att ersätta befintlig nätverksutrustning med virtualiserade dito. Anledningen till stegen mot denna utveckling är flera, de mest framträdande torde vara; förenklade processer samt nätverksadministration, större grad av automation, ökad flexibilitet och kortare provisionstider. Detta i sin tur leder till en sänkning av löpande kostnader samt anläggningskostnader för serverhallsinnehavare, något som driver på utvecklingen. Virtualisering har sedan början på 2000-talet varit på stark frammarsch, det började med servervirtualisering och förmågan att skapa flertalet virtualiserade servrar på en fysisk server. Idag har vi virtualisering av nätverksutrustning, såsom switchar, routrar och brandväggar. Gemensamt för all denna utveckling är att den har i tidigt stadie stött på förtroendefrågor och överlag problem kopplade till huruvida mjukvarubaserade lösningar är likvärdigt robusta och pålitliga som traditionella hårdvarubaserade lösningar. Detta problem är även något som SDN stött på och det diskuteras idag flitigt bland förespråkare och skeptiker. Dessa förtroendefrågor går på tvären mot det ökande antalet molnbaserade tjänster, typiska tjänster där säkerheten och den personliga integriten är vital. Vidare räknar man med att SDN, liksom annan ny teknik medför vissa barnsjukdomar såsom kryphål i säkerheten. Vi kommer i detta arbete att undersöka hur överbelastningsattacker (eng. Denial-of-Service, eller DoS-attacker) påverkar en SDN miljö och en singel-trådig kontroller, i text och genom simulering. Resultatet av våra undersökningar i ämnet SDN i en multitenans miljö är att standardisering och tydliga servicenivåavtal behövs för att befästa förtroendet bland kunder. Att attrahera kunder för att delta i mindre användningsfall (eng. user cases) i ett inledningsskede är också värdefullt i argumenteringen för en bredare implementering av SDN i underliggande infrastruktur. Vad gäller DoS-attacker kom vi fram till att det som hackare går att manipulera en SDN infrastruktur på ett sätt som inte är möjligt med dagens lösningar. Till exempel riktade attacker mot den centraliserade SDN kontrollen, slår man denna kontroll ur funktion påverkas stora delar av infrastrukturen eftersom de är i ett direkt beroende av en fungerande SDN kontroll. I och med att SDN är en ny teknik så öppnas också upp nya möjligheter för angrepp, med det i åtanke är det viktigt att SDN genomgår rigorösa tester innan större implementation.

Att skydda sin IT-miljö mot olika typer av intrång och attacker som till exempel trojaner,skadliga Java applets eller DoS attacker med hjälp av brandväggar och antivirusprogramär två viktiga lager i skalskyddet. I den här uppsatsen undersöks hur väl ett Intrusion Prevention System skulle kunna fungera som ett ytterligare lager i skalskyddet. Fokus ligger på hur väl IPS-systemet klarar av att avvärja attacker, hur mycket tid som går åt till konfigurering och drift för att få ett fungerande IPS samt hur prestandan i nätverket påverkas av implementationen. För att mäta hur väl IPS systemet klarar av att upptäcka och blockera attacker utförs två experiment där ett mindre nätverk attackeras på olika sätt. I det första experimentet skyddas infrastrukturen av en brandvägg och klienterna är utrustade med antivirusprogram. I det andra experimentet genomförs samma attacker igen fast med ett Snort IPS implementerat i nätverket. Resultatet av de genomförda experimenten visar att en IPS klarar att blockera ca 87% av attackerna, men nätverksprestandan påverkas negativt. Slutsatsen är att endast brandväggar och antivirusprogram inte ger ett fullgott skydd.

Firewalls help protect computer networks from intrusions and malware by enforcing restrictions on what network traffic is allowed to pass through the firewall into the network. This thesis explores the role of firewalls in network security, with the ultimate goal of advancing attempts to create a threat model for firewalls. Five areas are explored, namely: Definitions of Concepts Firewalls vs. Services as Targets for Direct Attack The Past and Future of Firewalls Approach to Estimating Firewall Security Firewall Configuration and Security Policies These areas are explored using a questionnaire survey. Each question in the questionnaire is either tied to a particular area, or is used to evaluate the respondents’ credibility. The questionnaire has 15 questions, many of which ask for free text answers. The group of potential respondents consists of 209 individuals, of whom about 75 % are authors of scientific articles that discuss firewalls, penetration testing, and other relevant topics. The rest are information security professionals, journalists or bloggers of varying merit that were found online. 20 responses to the questionnaire were received. Responses to qualitative questions were codified to produce some quantitative data. The conclusions drawn based on the results include, among other things: Attackers tend to directly target network services rather than firewalls. Respondents disagreed on whether the role of firewalls is currently changing. A possible approach to estimating firewall security takes into account the network services that the firewall protects. Firewall configurations frequently do not match the security policies of the organizations in which the firewalls are deployed. / Brandväggar hjälper att skydda datornätverk från intrång och skadeprogram genom att begränsa den trafik som tillåts passera genom brandväggen in i nätverket. Denna uppsats utforskar brandväggars roll i nätverkssäkerhet med målet att göra framsteg i försök att skapa en hotmodell för brandväggar. Fem områden utforskas, nämligen: Definitioner av begrepp Brandväggar kontra tjänster som mål för direkta angrepp Brandväggens historia och framtid Tillvägagångssätt för att estimera brandväggssäkerhet Brandväggskonfiguration och säkerhetspolicyer Dessa områden utforskas via en enkätstudie. Varje fråga i enkäten tillhör antingen ett specifikt område, eller används för att evaluera respondenternas trovärdighet. Enkäten har 15 frågor, varav många efterfrågar fritextsvar. Gruppen potentiella respondenter består av 209 individer, varav cirka 75 % är författare av vetenskapliga artiklar som behandlar brandväggar, penetrationstestning och andra relevanta ämnen. Resten är professionella säkerhetskonsulter, journalister eller bloggare med olika meriter inom informationssäkerhet eller nätverk. 20 svar på enkäten togs emot. Svar på kvalitativa frågor klassificerades för att producera kvantitativ data. Slutsatserna som drogs baserat på resultaten inkluderar bl.a.: Angripare tenderar att ha nätverkstjänster som sina direkta mål, snarare än brandväggar. Respondenterna var oense om huruvida brandväggars roll just nu förändras. Ett möjligt tillvägagångssätt för att uppskatta brandväggssäkerhet tar hänsyn till de nätverkstjänster brandväggen skyddar. Brandväggskonfigurationer överrenstämmer ofta inte med säkerhetsriktlinjerna i de organisationer där brandväggarna är i bruk.

Classic AUTOSAR provides a standardized architecture and guidelines for automotive development. However, it does not include specifications for securing Ethernet communication. The IEEE 802.1AE standard specifies a security standard called Media Access Control Security (MACsec) to protect Ethernet communication. MACsec protected communication requires key agreement between the network peers. IEEE has also standardized this as MACsec Key Agreement (MKA) protocol specified in the 802.1X-2020 standard. This thesis determines the feasibility of incorporating the MKA protocol and MACsec standard in Classic AUTOSAR. For this purpose, we designed and implemented a proof of concept (PoC), having an evaluation board running Classic AUTOSAR communicating via Ethernet with a virtual machine. Classic AUTOSAR has a layered architecture. The PoC developed in this thesis introduces a services module in its basic software layer, which performs MKA protocol and provides MACsec protection. It interacts with the Ethernet interface in the hardware abstraction layer and with the cryptographic service manager (CSM) in the services layer. Furthermore, this thesis evaluates the results to determine that the PoC meets the security requirements and does not violate the Classic AUTOSAR specifications. Based on the design and implementation of this proof of concept, we conclude that it is feasible to incorporate the MKA protocol and MACsec standard in Classic AUTOSAR. This work also mentions the limitations of the PoC and future work required to achieve the goal of having MKA protocol and MACsec standard as a part of Classic AUTOSAR specification. / Classic AUTOSAR tillhandahåller en standardiserad arkitektur och riktlinjer för fordonsutveckling. Den innehåller dock inga specifikationer för att säkra Ethernet-kommunikation. IEEE 802.1AE-standarden specificerar en säkerhetsstandard som kallas Media Access Control Security (MACsec) för att skydda Ethernet-kommunikation. MACsec-skyddad kommunikation kräver nyckelöverenskommelser mellan nätverkskollegorna. IEEE har också standardiserat detta som MACsec Key Agreement (MKA)-protokoll specificerat i 802.1X-2020-standarden. Denna avhandling bestämmer möjligheten att införliva MKA-protokollet och MACsec-standarden i Classic AUTOSAR. För detta ändamål designade och implementerade vi ett proof of concept (PoC), med ett utvärderingskort som kör Classic AUTOSAR som kommunicerar via Ethernet med en virtuell maskin. Classic AUTOSAR har en skiktad arkitektur. PoC som utvecklats i denna avhandling introducerar en tjänstemodul i sitt grundläggande mjukvarulager, som utför MKA-protokoll och ger MACsec-skydd. Den interagerar med Ethernet-gränssnittet i hårdvaruabstraktionslagret och med den kryptografiska tjänstehanteraren (CSM) i tjänsteskiktet. Dessutom utvärderar denna avhandling resultaten för att fastställa att PoC uppfyller säkerhetskraven och inte bryter mot Classic AUTOSAR-specifikationerna. Baserat på designen och implementeringen av detta proof of concept drar vi slutsatsen att det är möjligt att införliva MKA-protokollet och MACsec-standarden i Classic AUTOSAR. Detta arbete nämner också begränsningarna för PoC och framtida arbete som krävs för att uppnå målet att ha MKA-protokoll och MACsec-standard som en del av Classic AUTOSAR-specifikationen.

A large amount of today's communication occurs within data centers where a large number of virtual servers (running one or more virtual machines) provide service providers with the infrastructure needed for their applications and services. In this thesis, we will look at the next step in the virtualization revolution, the virtualized network. Software-defined networking (SDN) is a relatively new concept that is moving the field towards a more software-based solution to networking. Today when a packet is forwarded through a network of routers, decisions are made at each router as to which router is the next hop destination for the packet. With SDN these decisions are made by a centralized SDN controller that decides upon the best path and instructs the devices along this path as to what action each should perform. Taking SDN to its extreme minimizes the physical network components and increases the number of virtualized components. The reasons behind this trend are several, although the most prominent are simplified processing and network administration, a greater degree of automation, increased flexibility, and shorter provisioning times. This in turn leads to a reduction in operating expenditures and capital expenditures for data center owners, which both drive the further development of this technology. Virtualization has been gaining ground in the last decade. However, the initial introduction of virtualization began in the 1970s with server virtualization offering the ability to create several virtual server instances on one physical server. Today we already have taken small steps towards a virtualized network by virtualization of network equipment such as switches, routers, and firewalls. Common to virtualization is that it is in early stages all of the technologies have encountered trust issues and general concerns related to whether software-based solutions are as rugged and reliable as hardwarebased solutions. SDN has also encountered these issues, and discussion of these issues continues among both believers and skeptics. Concerns about trust remain a problem for the growing number of cloud-based services where multitenant deployments may lead to loss of personal integrity and other security risks. As a relatively new technology, SDN is still immature and has a number of vulnerabilities. As with most software-based solutions, the potential for security risks increases. This thesis investigates how denial-of-service (DoS) attacks affect an SDN environment and a singlethreaded controller, described by text and via simulations. The results of our investigations concerning trust in a multi-tenancy environment in SDN suggest that standardization and clear service level agreements are necessary to consolidate customers’ confidence. Attracting small groups of customers to participate in user cases in the initial stages of implementation can generate valuable support for a broader implementation of SDN in the underlying infrastructure. With regard to denial-of-service attacks, our conclusion is that hackers can by target the centralized SDN controller, thus negatively affect most of the network infrastructure (because the entire infrastructure directly depends upon a functioning SDN controller). SDN introduces new vulnerabilities, which is natural as SDN is a relatively new technology. Therefore, SDN needs to be thoroughly tested and examined before making a widespread deployment. / Dagens kommunikation sker till stor del via serverhallar där till stor grad virtualiserade servermiljöer förser serviceleverantörer med infrastukturen som krävs för att driva dess applikationer och tjänster. I vårt arbete kommer vi titta på nästa steg i denna virtualiseringsrevolution, den om virtualiserade nätverk. mjukvarudefinierat nätverk (eng. Software-defined network, eller SDN) kallas detta förhållandevis nya begrepp som syftar till mjukvarubaserade nätverk. När ett paket idag transporteras genom ett nätverk tas beslut lokalt vid varje router vilken router som är nästa destination för paketet, skillnaden i ett SDN nätverk är att besluten istället tas utifrån ett fågelperspektiv där den bästa vägen beslutas i en centraliserad mjukvaruprocess med överblick över hela nätverket och inte bara tom nästa router, denna process är även kallad SDN kontroll. Drar man uttrycket SDN till sin spets handlar det om att ersätta befintlig nätverksutrustning med virtualiserade dito. Anledningen till stegen mot denna utveckling är flera, de mest framträdande torde vara; förenklade processer samt nätverksadministration, större grad av automation, ökad flexibilitet och kortare provisionstider. Detta i sin tur leder till en sänkning av löpande kostnader samt anläggningskostnader för serverhallsinnehavare, något som driver på utvecklingen. Virtualisering har sedan början på 2000-talet varit på stark frammarsch, det började med servervirtualisering och förmågan att skapa flertalet virtualiserade servrar på en fysisk server. Idag har vi virtualisering av nätverksutrustning, såsom switchar, routrar och brandväggar. Gemensamt för all denna utveckling är att den har i tidigt stadie stött på förtroendefrågor och överlag problem kopplade till huruvida mjukvarubaserade lösningar är likvärdigt robusta och pålitliga som traditionella hårdvarubaserade lösningar. Detta problem är även något som SDN stött på och det diskuteras idag flitigt bland förespråkare och skeptiker. Dessa förtroendefrågor går på tvären mot det ökande antalet molnbaserade tjänster, typiska tjänster där säkerheten och den personliga integriten är vital. Vidare räknar man med att SDN, liksom annan ny teknik medför vissa barnsjukdomar såsom kryphål i säkerheten. Vi kommer i detta arbete att undersöka hur överbelastningsattacker (eng. Denial-of-Service, eller DoS-attacker) påverkar en SDN miljö och en singel-trådig kontroller, i text och genom simulering. Resultatet av våra undersökningar i ämnet SDN i en multitenans miljö är att standardisering och tydliga servicenivåavtal behövs för att befästa förtroendet bland kunder. Att attrahera kunder för att delta i mindre användningsfall (eng. user cases) i ett inledningsskede är också värdefullt i argumenteringen för en bredare implementering av SDN i underliggande infrastruktur. Vad gäller DoS-attacker kom vi fram till att det som hackare går att manipulera en SDN infrastruktur på ett sätt som inte är möjligt med dagens lösningar. Till exempel riktade attacker mot den centraliserade SDN kontrollen, slår man denna kontroll ur funktion påverkas stora delar av infrastrukturen eftersom de är i ett direkt beroende av en fungerande SDN kontroll. I och med att SDN är en ny teknik så öppnas också upp nya möjligheter för angrepp, med det i åtanke är det viktigt att SDN genomgår rigorösa tester innan större implementation.

With the emergence of cloud-native applications, the need to secure networks and services creates new requirements concerning automation, manageability, and scalability across data centers. Several solutions have been developed to overcome the limitations of the conventional and well established IPsec suite as a secure tunneling solution. One strategy to meet these new requirements has been the design of software-based overlay networks. In this thesis, we assess the deployment of a traditional IPsec VPN solution against a new secure overlay mesh network called Nebula. We conduct a case study by provisioning an experimental system to evaluate Nebula in four key areas: reliability, security, manageability, and performance. We discuss the strengths of Nebula and its limitations for securing inter-service communication in distributed cloud applications. In terms of reliability, the thesis shows that Nebula falls short to meet its own goals of achieving host-to-host connectivity when attempting to traverse specific firewalls and NATs. With respect to security, Nebula provides certificate-based authentication and uses current and fast cryptographic algorithms and protocols from the Noise framework. Regarding manageability, Nebula is a modern solution with a loosely coupled design that allows scalability with cloud-ready features and easier deployment than IPsec. Finally, the performance of Nebula clearly shows an overhead for being a user-space software application. However, the overhead can be considered acceptable in certain server-to-server microservice interactions and is a fair trade-off for its ease of management in comparison to IPsec. / Med framväxten av molninbyggda applikationer skapar behovet av säkra nätverk och tjänster nya krav på automatisering, hanterbarhet och skalbarhet över datacenter. Flera lösningar har utvecklats för att övervinna begränsningarna i den konventionella och väletablerade IPsec-sviten som en säker tunnellösning. En strategi för att möta dessa nya krav har varit utformningen av mjukvarubaserade överläggsnätverk. I den här avhandlingen bedömer vi implementeringen av en traditionell IPsec VPN-lösning mot ett nytt säkert överläggsmeshnätverk som kallas Nebula. Vi genomför en fallstudie genom att bygga upp ett ett experimentellt system för att utvärdera Nebula inom fyra nyckelområden: tillförlitlighet, säkerhet, hanterbarhet och prestanda. Vi diskuterar styrkan i Nebula och dess begränsningar för att säkra kommunikation mellan tjänster i distribuerade molnapplikationer. När det gäller tillförlitlighet visar avhandlingen att Nebula inte uppfyller sina egna mål om att uppnå värd-tillvärd- anslutning när man försöker korsa specifika brandväggar och NAT. När det gäller säkerhet tillhandahåller Nebula certifikatbaserad autentisering och använder aktuella och snabba kryptografiska algoritmer och protokoll från Noise-ramverket. När det gäller hanterbarhet är Nebula en modern lösning med en löst kopplad design som möjliggör skalbarhet med molnklara funktioner och enklare distribution än IPsec. Slutligen visar prestandan hos Nebula tydligt en overhead för att vara en användarutrymme-programvara. Dock kan kostnaderna anses vara acceptabla i vissa server-till-server-mikroserviceinteraktioner och är en rättvis avvägning om vi tar i betraktande dess enkla hantering jämfört med IPsec.

This thesis project aimed to design and implement a secure system for handling and safeguarding personal data. The purpose of the work is to prevent unauthorized actors from gaining access to systems and data. The proposed solution is a Zero Trust architecture which emphasizes strong security measures by design and strict access controls. The system must provide minimal access for users and should be integrated with the existing cloud-based infrastructure. The result is a system that leverages Keycloak for identity management and authentication services, GitLab to provide a code hosting solution, GPG for commit signing, and OpenVPN for network access. Through the utilization of Gitlab, Keycloak and OpenVPN the system achieved a comprehensive design for data protection, user authentication and network security. This report also highlights alternative methods, future enhancements and potential improvements to the completed system. / Målet med denna rapport är att designa och implementera ett säkert system för hantering och skydd av personlig data. Syftet med arbetet är att förhindra obehöriga att få tillgång till system och data. Den föreslagna lösningen är en Zero Trustarkitektur som betonar skärpta säkerhetsåtgärder genom design och strikta åtkomstkontroller. Systemet måste ge minimal åtkomst för användare som brukar det och integreras med den befintliga molnbaserade infrastrukturen. Resultatet är ett system som använder Keycloak för hantering av identiteter och autentisering, GitLab för att tillhandahålla ett kodarkiv där användare kan ladda upp sin kod, GPG för att signera commits, och OpenVPN för nätverksåtkomst. Genom användning av GitLab, Keycloak och OpenVPN uppnådde systemet en omfattande design för dataskydd, användarautentisering och nätverkssäkerhet. Denna rapport nämner också alternativa metoder, framtida och potentiella förbättringar av det färdiga systemet.

In recent years, the security of many corporate networks have been compromised by hackers who managed to obtain important information by leveraging the vulnerabilities of those networks. Such attacks can have a strong economic impact and affect the image of the entity whose network has been attacked. Various tools are used by network security analysts to study and improve the security of networks. Attack graphs are among these tools. Attack graphs are graphs that show all the possible chains of exploits an attacker could follow to access an important host on a network. While attack graphs are useful for network security, they may become hard to read because of their size when networks become larger. Previous work tried to deal with this issue by applying simplification algorithms on graphs. Experience shows that even if these algorithms can help improve the visualization of attack graphs, we believe that improvements can be made, especially by relying on Machin Learning (ML) algorithms. Thus, the goal of this thesis is to investigate how ML can help improve the visualization of attack graphs and the security analysis of networks based on their attack graph. To reach this goal, we focus on two main areas. First we used graph clustering which is the process of creating a partition of the nodes based on their position in the graph. This improves visualization by allowing network analysts to focus on a set of related nodes instead of visualizing the whole graph. We also design several metrics for security analysis based on attack graphs. We show that the ML algorithms in both areas. The ML clustering algorithms even produce better clusters than non-ML algorithms with respect to the coverage metric, at the cost of computation time. Moreover, the ML security evaluation algorithms show faster computation times on dense attack graphs than the non-ML baseline, while producing similar results. Finally, a user interface that permits the application of the methods presented   in the thesis is also developed, with the goal of making the use of such methods easier by network analysts. / Under de senaste åren har säkerheten för många företagsnätverk äventyrats av hackare som lyckats få fram viktig information genom att utnyttja sårbarheterna i dessa nätverk. Sådana attacker kan ha en stark ekonomisk inverkan och påverka bilden av den enhet vars nätverk har angripits. Olika verktyg användes av nätverkssäkerhetsanalytiker för att studera och förbättra säkerheten i nätverken. Attackgrafer ät bland dessa verktyg. Attackgrafer är diagram som visar alla möjliga kedjor av utnyttjande en angripare kan följa för att komma åt en viktig värd i ett nätverk. Även om attackgrafer är användbara för nätverkssäkerhet, kan de bli svåra att läsa på grund av deras storlek när nätverk blir större. Tidigare arbete försökte hantera detta problem genom att tillämpa förenklingsalgoritmer på grafer. Erfarenheten visar att även om dessa algoritmer kan hjälpa till att förbättra visualiseringen av attackgrafer tror vi att förbättringar kan göras, särskilt genom att förlita sig på Machine Learning  (ML) algoritmer. Således är målet med denna avhandling att undersöka hur ML kan hjälpa till att förbättra visualiseringen av attackgrafer och säkerhetsanalys av nätverk baserat på deras attackgraf. För att nå detta mål fokuserar vi på två huvudområden. Först använder vi grafklustering som är processen för att skapa en partition av noderna baserat på deras position i grafen. Detta förbättrar visualiseringen genom att låta nätverksanalytiker fokusera på en uppsättning relaterade noder istället för att visualisera hela grafen. Vi utformar också flera mätvärden för säkerhetsanalys baserat på attackgrafer. Vi visar att ML-algoritmerna är lika effektiva som icke-LM-algoritmer inom båda områdena. Klusteringsalgoritmerna ML producerar till och med bättre kluster än icke-ML-algoritmer med avseende på täckningsvärdet, till kostnaden för beräkningstid. Dessutom visar ML säkerhetsutvärderingsalgoritmerna snabbare beräkningstider på täta attackgrafer än icke-ML baslinjen, samtidigt som de ger liknande resultat. Slutligen utvecklas också ett användargränssnitt som tillåter tillämpning av metoderna som presenteras i avhandlingen, med målet att göra användningen av sådana metoder enklare för nätverksanalytiker.

Numerous mobile applications have the potential to collect and share userspecific information on top of the essential data handling. This is made possible through poor application design and its improper implementation. The lack of security and privacy in an application is of main concern since the spread of sensitive and personal information can cause both physical and emotional harm, if it is being shared with unauthorized people. This thesis investigates how to confidentially transfer user information in such a way that the user remains anonymous and untraceable in a mobile application. In order to achieve that, the user will first authenticate itself to a third party, which provides the user with certificates or random generated tokens. The user can then use this as its communication credentials towards the server, which will be made through the Tor network. Further, when the connection is established, the WiFi details are sent periodically to the server without the user initiating the action. The results show that it is possible to establish connection, both with random tokens and certificates. The random tokens took less time to generate compared to the certificate, however the certificate took less time to verify, which balances off the whole performance of the system. Moreover, the results show that the implementation of Tor is working since it is possible for the system to hide the real IP address, and provide a random IP address instead. However, the communication is slower when Tor is used which is the cost for achieving anonymity and improving the privacy of the user. Conclusively, this thesis proves that combining proper implementation and good application design improves the security in the application thereby protecting the users’  privacy. / Många mobilapplikationer har möjlighet att samla in och dela användarspecifik information, utöver den väsentliga datahanteringen. Det här problemet möjliggörs genom dålig applikationsdesign och felaktig implementering. Bristen på säkerhet och integritet i en applikation är därför kritisk, eftersom spridning av känslig och personlig information kan orsaka både fysisk och emotionell skada, om den delas med obehöriga personer. Denna avhandling undersöker hur man konfidentiellt kan överföra användarinformation på ett sätt som tillåter användaren av mobilapplikationen att förbli både anonym och icke spårbar. För att uppnå detta kommer användaren först att behöva autentisera sig till en tredje part, vilket förser användaren med slumpmässigt genererade tecken eller med ett certifikat. Användaren kan sedan använda dessa till att kommunicera med servern, vilket kommer att göras över ett Tor-nätverk. Slutligen när anslutningen upprättats, kommer WiFi-detaljerna att skickas över periodvis till servern, detta sker automatiskt utan att användaren initierar överföringen. Resultatet visar att det är möjligt att skapa en anslutning både med ett certifikat eller med slumpmässiga tecken. Att generera de slumpmässiga tecknen tog mindre tid jämfört med certifikaten, däremot tog certifikaten mindre tid att verifiera än tecknen. Detta resulterade i att de båda metoderna hade en jämn prestanda om man ser över hela systemet. Resultatet visar vidare att det implementeringen av Tor fungerar då det är möjligt för systemet att dölja den verkliga IPadressen och att istället tillhandahålla en slumpmässig IP-adress. Kommunikationen genom Tor gör dock systemet långsammare, vilket är kostnaden för att förbättra användarens integritet och uppnå anonymitet. Sammanfattningsvis visar denna avhandling att genom att kombinera korrekt implementering och bra applikationsdesign kan man förbättra säkerheten i applikationen och därmed skydda användarnas integritet.

A growing problem in network security stems from the fact that both attack methods and target systems constantly evolve. This problem makes it difficult for human operators to keep up and manage the security problem. To deal with this challenge, a promising approach is to use reinforcement learning to adapt security policies to a changing environment. However, a drawback of this approach is that traditional reinforcement learning methods require a large amount of data in order to learn effective policies, which can be both costly and difficult to obtain. To address this problem, this thesis investigates ways to incorporate prior knowledge in learning systems for network security. Our goal is to be able to learn security policies with less data compared to traditional reinforcement learning algorithms. To investigate this question, we take a Bayesian approach and consider Bayesian reinforcement learning methods as a complement to current algorithms in reinforcement learning. Specifically, in this work, we study the following algorithms: Bayesian Q-learning, Bayesian REINFORCE, and Bayesian Actor-Critic. To evaluate our approach, we have implemented the mentioned algorithms and techniques and applied them to different simulation scenarios of intrusion prevention. Our results demonstrate that the Bayesian reinforcement learning algorithms are able to learn more efficiently compared to their non-Bayesian counterparts but that the Bayesian approach is more computationally demanding. Further, we find that the choice of prior and the kernel function have a large impact on the performance of the algorithms. / Ett växande problem inom cybersäkerhet är att både attackmetoder samt system är i en konstant förändring och utveckling: å ena sidan så blir attackmetoder mer och mer sofistikerade, och å andra sidan så utvecklas system via innovationer samt uppgraderingar. Detta problem gör det svårt för mänskliga operatörer att hantera säkerhetsproblemet. En lovande metod för att hantera denna utmaning är förstärkningslärande. Med förstärkningslärande kan en autonom agent automatiskt lära sig att anpassa säkerhetsstrategier till en föränderlig miljö. En utmaning med detta tillvägagångsätt är dock att traditionella förstärkningsinlärningsmetoder kräver en stor mängd data för att lära sig effektiva strategier, vilket kan vara både kostsamt och svårt att erskaffa. För att lösa detta problem så undersöker denna avhandling Bayesiska metoder för att inkorporera förkunskaper i inlärningsalgoritmen, vilket kan möjliggöra lärande med mindre data. Specifikt så studerar vi följande Bayesiska algoritmer: Bayesian Q-learning, Bayesian REINFORCE och Bayesian Actor- Critic. För att utvärdera vårt tillvägagångssätt har vi implementerat de nämnda algoritmerna och utvärderat deras prestanda i olika simuleringsscenarier för intrångsförebyggande samt analyserat deras komplexitet. Våra resultat visar att de Bayesiska förstärkningsinlärningsalgoritmerna kan användas för att lära sig strategier med mindre data än vad som kravs vid användande av icke-Bayesiska motsvarigheter, men att den Bayesiska metoden är mer beräkningskrävande. Vidare finner vi att metoden för att inkorporera förkunskap i inlärningsalgoritmen, samt val av kernelfunktion, har stor inverkan på algoritmernas prestanda.