Entregable Reto 4

Tema

• Concepto de grafos
• Representación de grafos
• Aplicaciones de grafos

Instrucciones

Contexto:

En ciberseguridad, los sistemas complejos están compuestos por múltiples recursos interconectados, a los que los usuarios acceden siguiendo rutas determinadas por sus tareas. Estas rutas, si se analizan adecuadamente, pueden revelar comportamientos anómalos, accesos inusuales o rutas de alto riesgo. En este reto, utilizarás teoría de grafos para modelar la red de recursos, simular movimientos de usuarios y detectar patrones potencialmente sospechosos.

Pregunta esencial:

¿Cómo modelar los movimientos de los usuarios dentro de una red como rutas sobre un grafo para identificar patrones de comportamiento sospechosos o rutas críticas de riesgo?

Objetivo:

Construir un grafo completo que represente una red organizacional, simular trayectorias de usuarios como caminos en esa red, analizar métricas topológicas de los caminos y detectar rutas anómalas basadas en su estructura y frecuencia.

Indicaciones:

1. Construcción del grafo de la red organizacional:
   • Define un grafo dirigido completo con al menos 10 nodos.
   • El grafo representa los distintos recursos, servicios o áreas de una red digital.
   • Incluye como nodos clave obligatorios:
     • "login"
     • "db"
     • "root_fs"
     • "correo"
     • "web"
     • "api"
   • Agrega al menos 4 nodos adicionales definidos por ti para llegar a un total de 10 nodos.
   • Representa este grafo utilizando networkx y visualízalo como grafo base de la red.
2. Simulación de movimientos de usuarios:
   • Simula trayectorias (caminos) de al menos 500 usuarios dentro del grafo.
   • Cada trayectoria es una lista ordenada de nodos visitados que:
     • Inicia siempre en "login".
     • Tiene una longitud variable entre 4 y 20 pasos.
     • No puede regresar a "login".
   • Cada camino representa un recorrido hecho por el usuario en la red durante una sesión.
   • Almacena todas las trayectorias en una estructura adecuada.
3. Análisis de cada trayectoria:
   • Construye un subgrafo dirigido con los nodos y aristas visitadas.
   • Calcula las siguientes métricas usando networkx:
     • Longitud del camino.
     • Número de nodos distintos visitados.
     • Número de ciclos.
     • Frecuencia de visitas por nodo.
     • Frecuencia de uso de cada arista.
     • Conectividad del grafo generado.
     • Grado de cada nodo.
   • Almacena estas métricas en una tabla (DataFrame) y realiza un análisis estadístico global:
     • Distribución de longitudes.
     • Promedio y desviación estándar de la frecuencia de cada nodo y cada arista.
     • Promedio y desviación estándar del número de ciclos.
     • Promedio y desviación estándar del grado de cada nodo.
   • Detecta 5 trayectorias sospechosas (que se desvíen del promedio en alguna métrica), visualízalas y analiza si pueden corresponder a ingresos riesgosos.
4. Construcción del grafo ponderado por frecuencia:
   • Calcula la frecuencia total de uso de cada arista a partir de todas las trayectorias.
   • Asigna estas frecuencias como pesos al grafo base.
   • Visualiza el grafo con aristas más gruesas o colores más intensos según su peso.
   • Analiza:
     • ¿Qué rutas son más concurridas?
     • ¿Hay rutas críticas con uso excesivo?
     • ¿Cuáles serían candidatas a restricciones o monitoreo?
5. Producto por entregar:
   • Un único archivo IPYNB (Jupyter Notebook) que contenga:
     • Introducción.
     • Construcción del grafo de red.
     • Simulación de movimientos.
     • Análisis de trayectorias.
     • Detección de trayectorias sospechosas.
     • Grafo ponderado.
     • Conclusiones.
   • El notebook debe estar correctamente estructurado, comentado y ejecutarse sin errores.
   • Video explicativo de máximo 5 minutos que presente cada sección del archivo IPYNB, junto con explicaciones.