In einem Security Operations Center (SOC) werden alle sicherheitsrelevanten Prozesse, Daten und Personen einer Organisation zusammengefasst. Das Herzstück des SOCs ist ein Security Information and Event Management (SIEM)-System, welches als zentraler Speicher aller sicherheitsrelevanten Daten fungiert und einen Überblick über die Sicherheitslage einer Organisation geben kann. SIEM-Systeme sind unverzichtbare Werkzeuge für viele SOC-Funktionen wie Monitoring, Threat Detection und Incident Response. Trotz der Fortschritte bei Big-Data-Architekturen und -Analysen können die meisten SIEMs nicht mithalten. Sie fungieren nur als Protokollsuchmaschine und unterstützen keine verteilte Data Mining und Machine Learning.

In dieser Arbeit wird zunächst eine Blaupause für die nächste Generation von SIEM-Systemen vorgestellt, welche Daten verteilt, verarbeitet und in mehreren Schichten speichert, damit auch Data Mining im großen Stil zu ermöglichen. Zudem werden zwei Data Mining-Ansätze vorgeschlagen, mit denen auch anspruchsvolle Bedrohungen erkannt werden können.

Der erste Ansatz ist eine neue Graph-Mining-Technik, bei der SIEM-Daten als Graph strukturiert werden und Reputationsinferenz mithilfe der Prinzipien guilt-by-association (Kontaktschuld) und exempt-by-reputation (Reputationsbefreiung) implementiert wird. Der Ansatz nutzt ein heterogenes Informationsnetzwerk (HIN), welches gemeinsame Eigenschaften und Assoziationen zwischen Entitäten aus Event Logs verknüpft. Des Weiteren ermöglicht ein neuer Inferenzalgorithmus die Bestimmung der Schädlichkeit eines Kontos anhand seiner Verbindungen zu anderen Entitäten im HIN. Der zweite Ansatz ist eine innovative Methode zur Erkennung von Ausreißern, die den Entscheidungsprozess eines SOC-Analysten imitiert. Diese Methode ist besonders einfach und interpretierbar, da sie einzelne univariate Teilmodelle kombiniert, die sich jeweils auf eine kontextualisierte Eigenschaft einer Entität beziehen. Beide Ansätze wurden sowohl akademisch als auch in der Praxis getestet und haben im Vergleich mit anderen Methoden auch in großen Unternehmen eine hohe Qualität bewiesen.

Diese Arbeit bildet die Grundlage für die nächste Generation von SIEM-Systemen, welche den Übergang von einer personalzentrischen zu einer datenzentrischen Perspektive auf SOCs ermöglichen.