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Detección temprana de ataques cibernéticos avanzados (APT) mediante modelos ocultos de Markov aplicados al análisis de comportamientos en sistemas de seguridad

dc.contributor.advisorChacón Rivera, Lina María
dc.contributor.authorCortes Arandia, Andrés Felipe
dc.creator.id1011085020
dc.date.accessioned2026-10-08T12:53:10Z
dc.date.issued2026-09-19
dc.description.abstractLas amenazas persistentes avanzadas, conocidas por su sigla en inglés APT, pertenecen a los problemas de seguridad más difíciles de resolver para las organizaciones colombianas. A diferencia de los ataques convencionales, que buscan un efecto rápido y más fácil de detectar, las APT operan durante semanas o meses dentro de los sistemas comprometidos sin disparar ninguna alerta. Cuando finalmente son descubiertas, el daño acumulado suele ser irreversible. Los métodos de detección vigentes los cuales están basados en bases de firmas maliciosas conocidas o en reglas estáticas predefinidas, procesan cada evento de seguridad de manera independiente y son incapaces de leer el significado que emerge cuando esos eventos se encadenan en el tiempo. El presente proyecto responde a esa limitación con un sistema de detección temprana construido sobre modelos ocultos de Márkov (HMM) de arquitectura jerárquica, entrenado sobre secuencias de eventos reales provenientes de los datasets DARPA Transparent Computing, LANL y cierto grupo de logs extraídos de un ataque simulado usando máquinas virtuales Windows y Linux. El modelo infiere probabilísticamente la fase del ciclo de vida del ataque en que opera el adversario, produce alertas progresivas integradas en Elastic Stack y supera, en precisión, recall, F1-score, a métodos de referencia Random Forest y redes LSTM. Los hallazgos esperados confirman la viabilidad del enfoque para su aplicación en organizaciones que carecen de soluciones comerciales de alto costo (Centro Cibernético Policial, 2024, secc. “Cifras generales”; IBM Security, 2024, p. 8; Rabiner, 1989, p. 258; Ghafir et al., 2019, p. 99510).spa
dc.description.abstractAdvanced Persistent Threats (APTs) are among the most difficult cybersecurity challenges faced by organizations in Colombia. Unlike conventional cyberattacks, which are often designed to cause immediate and noticeable effects, APTs can remain hidden inside compromised systems for weeks or even months without being detected. During this time, attackers are able to carry out malicious activities while avoiding security controls. As a result, when the attack is finally discovered, the damage is often significant and difficult to undo. Most current detection methods rely on known malware signatures or predefined security rules. While these approaches can identify familiar threats, they usually examine security events separately and therefore have difficulty recognizing the patterns that emerge when multiple events are linked over time. This limitation makes it harder to detect sophisticated attacks that unfold gradually and in several stages. To address this problem, this project proposes an early detection system based on hierarchical Hidden Markov Models (HMMs), the model is trained using real-world event data from the DARPA Transparent Computing and Los Alamos National Laboratory (LANL) datasets, as well as logs generated from a controlled simulation of an APT attack carried out in virtualized Windows and Linux environments. By analyzing sequences of events, the system estimates the stage of the attack being carried out and generates progressive alerts through the Elastic Stack platform. Its performance is evaluated using precision, recall, and F1- score and compared with well-known approaches such as Random Forest and Long ShortTerm Memory (LSTM) Networks, the expected results seek to demonstrate that this approach can provide an effective and affordable alternative for organizations that do not have access to high-cost commercial cybersecurity solutions (Centro Cibernético Policial, 2024, secc. “Cifras generales”; IBM Security, 2024, p. 8; Rabiner, 1989, p. 258; Ghafir et al., 2019, p. 99510).eng
dc.description.degreelevelTrabajo de gradospa
dc.description.degreenameIngeniero de Sistemasspa
dc.description.tableofcontentsResumen..................................................................................................................................4 Abstract ...................................................................................................................................5 Introducción ............................................................................................................................6 Marco teórico ........................................................................................................................10 Ataques cibernéticos avanzados y sistemas de detección .....................................................10 Modelos Ocultos de Markov.................................................................................................11 Estado del arte (metodología PRISMA) ...............................................................................12 Metodología ..........................................................................................................................17 Resultados .............................................................................................................................20 Análisis de resultados............................................................................................................23 Discusión...............................................................................................................................25 Plan de divulgación ...............................................................................................................27 Análisis de viabilidad............................................................................................................28 Fuentes de inversión y participación de semilleros...............................................................29 Conclusiones .........................................................................................................................30 Referencias............................................................................................................................32spa
dc.description.tableofcontentsSummary ..................................................................................................................................4 Abstract ...................................................................................................................................5 Introduction .............................................................................................................................6 Theoretical Framework .........................................................................................................10 Advanced Cyberattacks and Detection Systems .....................................................................10 Hidden Markov Models .........................................................................................................11 State of the Art (PRISMA Methodology) ..............................................................................12 Methodology ..........................................................................................................................17 Results ...................................................................................................................................20 Analysis of Results ................................................................................................................23 Discussion ..............................................................................................................................25 Dissemination Plan ................................................................................................................27 Feasibility Analysis ...............................................................................................................28 Sources of Investment and Research Seedbed Participation .................................................29 Conclusions ...........................................................................................................................30 References .............................................................................................................................32eng
dc.formatpdf
dc.format.extent36 páginas
dc.format.mediumRecurso electrónicospa
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameinstname:Universidad Eanspa
dc.identifier.localBDM-FIS
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional Biblioteca Digital Minervaspa
dc.identifier.repourlhttps://repository.ean.edu.co/
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/10882/19646
dc.language.isospa
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenieríaspa
dc.publisher.programIngeniería de Sistemasspa
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dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)
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dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subject.armarcSeguridad informáticaspa
dc.subject.armarcProtección de datosspa
dc.subject.armarcDetección de anomalías (Seguridad informática)spa
dc.subject.armarcSistemas de detección de intrusos (Seguridad informática)spa
dc.subject.armarcRedes de computadores -- Medidas de seguridadspa
dc.subject.proposalAmenazas persistentes avanzadas (APT)spa
dc.subject.proposalModelos Ocultos de Markov (HMM)spa
dc.subject.proposalDetección temprana de intrusionesspa
dc.subject.proposalAnálisis secuencial de eventosspa
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dc.subject.proposalRegistros de seguridadspa
dc.subject.proposalAdvanced Persistent Threats (APT)eng
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dc.subject.proposalEarly intrusion detectioneng
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dc.subject.proposalCybersecurityeng
dc.subject.proposalSecurity logseng
dc.titleDetección temprana de ataques cibernéticos avanzados (APT) mediante modelos ocultos de Markov aplicados al análisis de comportamientos en sistemas de seguridadspa
dc.titleEarly detection of advanced persistent threats (APT) using hidden markov models applied to behavioral analysis in security systemseng
dc.typeTrabajo de grado - Pregradospa
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