隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和服務(wù)功能的日益豐富,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已成為維持社會(huì)生活安全有序高效運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施;與之相伴的是網(wǎng)絡(luò)空間安全事件層出不窮,直面網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn),為增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全防控能力,亟需符合實(shí)際攻防場景的安全威脅預(yù)警與防御決策方法。由于微分博弈理論與實(shí)際網(wǎng)絡(luò)攻防特性高度吻合,本文基于微分博弈理論研究網(wǎng)絡(luò)安全威脅預(yù)警與防御決策問題,從實(shí)際網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗的攻防高頻化、連續(xù)化特征出發(fā),構(gòu)建微分博弈模型,提出安全威脅階段性預(yù)警、過程性預(yù)警以及實(shí)時(shí)防御決策方法。主要工作包括以下幾個(gè)方面:1.針對(duì)連續(xù)對(duì)抗的網(wǎng)絡(luò)攻防場景,基于安全威脅預(yù)警和防御決策一體化設(shè)計(jì)的思想,在微分博弈模型的基礎(chǔ)上量化分析安全威脅與防御決策過程的組成要素,研究提出一體化網(wǎng)絡(luò)安全威脅預(yù)警與防御決策框架,刻畫威脅預(yù)警與防御決策總體結(jié)構(gòu)、流程機(jī)制和關(guān)鍵技術(shù),提高威脅預(yù)警和防御決策之間的聯(lián)動(dòng)性和整體性,增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)整體效能,為后續(xù)預(yù)警與決策方法的研究提供理論支撐和實(shí)踐指導(dǎo)。2.針對(duì)階段性威脅預(yù)警現(xiàn)有的博弈模型無法分析連續(xù)攻防行為的問題,提出了基于定性微分博弈模型的網(wǎng)絡(luò)安全威脅預(yù)警方法。首先,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和功能差異劃分網(wǎng)絡(luò)區(qū)域,利用傳染病動(dòng)力學(xué)模型分析刻畫網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài)空間及安全威脅傳播。進(jìn)而引入定性微分博弈理論分析連續(xù)攻防作用下的安全威脅程度變化過程,構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)攻防定性微分博弈模型,計(jì)算求解攻防界柵,將網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài)空間劃分為捕獲區(qū)和躲避區(qū)。最后,結(jié)合多維空間歐氏距離設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅階段性預(yù)警算法,提高了預(yù)警結(jié)果的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。3.針對(duì)過程性威脅預(yù)警現(xiàn)有的威脅分析方法客觀性不足、時(shí)效性不強(qiáng)的問題,提出了結(jié)合定性微分博弈與演化博弈的網(wǎng)絡(luò)安全威脅預(yù)警方法。首先,基于階段性威脅預(yù)警研究過程中的攻防定性微分博弈模型,借助攻防界柵作為安全威脅度量基準(zhǔn);同時(shí)從行為人有限理性的角度出發(fā),構(gòu)建攻防演化博弈模型,基于對(duì)博弈均衡的求解分析,預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài)的實(shí)際演化軌跡。將兩者相結(jié)合應(yīng)用于安全威脅預(yù)警問題上,依據(jù)演化軌跡與攻防界柵之間的多維空間距離分析網(wǎng)絡(luò)安全威脅程度的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì),設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅過程性預(yù)警算法,使得預(yù)警模型與方法更具時(shí)效性、客觀性和實(shí)用價(jià)值。4.針對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)時(shí)防御決策問題,提出了基于Markov微分博弈模型的網(wǎng)絡(luò)防御決策方法。針對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)攻防狀態(tài)在長時(shí)間對(duì)抗下容易受到隨機(jī)干擾影響而改變,將一定時(shí)間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗轉(zhuǎn)化為多個(gè)階段且各階段持續(xù)時(shí)間較短的連續(xù)攻防過程。基于此,構(gòu)建Markov微分博弈模型進(jìn)行攻防行為分析,利用Markov隨機(jī)過程描述各階段之間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀態(tài)的隨機(jī)跳變,采用定量微分博弈理論分析各階段內(nèi)的連續(xù)對(duì)抗過程,并引入時(shí)間折扣因子量化計(jì)算策略收益,設(shè)計(jì)基于Markov微分博弈的最優(yōu)防御策略選取算法,為網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)時(shí)防御決策提供指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP393.08;O225
【部分圖文】：

第一章 緒論弈分析方法。因此，本文從連續(xù)攻防對(duì)抗的角度出發(fā)，將微分博弈理論引入網(wǎng)絡(luò)攻防計(jì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅預(yù)警與防御決策框架，深入探索一體化威脅預(yù)警-防御決策預(yù)警結(jié)果的實(shí)用價(jià)值和決策結(jié)果的針對(duì)性。基于此，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅階警的需求差異，基于定性微分博弈模型設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅動(dòng)態(tài)預(yù)警方法；時(shí)對(duì)抗過程中易受隨機(jī)干擾因素影響的不足，構(gòu)建 Markov 攻防微分博弈優(yōu)防御策略選取方法。研究思路如圖 1.2 所示。

第 18 頁圖 2.1 一體化網(wǎng)絡(luò)安全威脅預(yù)警與防御決策框架.2.1網(wǎng)絡(luò)攻防策略生成與收益量化網(wǎng)絡(luò)安全威脅預(yù)警與防御決策的前提是全面有效分析網(wǎng)絡(luò)攻防對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成的影，科學(xué)系統(tǒng)地研究網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài)的變化過程。而完備、合理的攻防策略生成及收益量化法是攻防分析方法準(zhǔn)確性的準(zhǔn)備工作和保證。經(jīng)過本團(tuán)隊(duì)的前期研究，在攻防策略生成

中動(dòng)態(tài)變化的，時(shí)效性和準(zhǔn)確性上存在不足。因而，將定性微分博弈引入安全威脅預(yù)警研究，一方面利用微分方程分析連續(xù)時(shí)間內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)安全威脅傳播行為和安全狀態(tài)遷移過程，采用含有時(shí)間變量的連續(xù)路徑表示攻防策略選取軌跡，更符合實(shí)際網(wǎng)絡(luò)攻防行為的高頻變化性和時(shí)間連續(xù)性，使得威脅預(yù)警方法更具動(dòng)態(tài)性和時(shí)效性；另一方面，利用該理論構(gòu)造界柵面，將網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài)空間分為捕獲區(qū)和躲避區(qū)，分別表示攻擊方和防御方的優(yōu)勢(shì)區(qū)域，據(jù)此可以對(duì)安全威脅狀態(tài)演化趨勢(shì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)與度量。本章基于第二章所提出的一體化威脅預(yù)警與防御決策框架，為更加準(zhǔn)確有效預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)威脅狀態(tài)演化情況，將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分為不同功能的子網(wǎng)絡(luò)，借助傳染病動(dòng)力學(xué)模型描述網(wǎng)絡(luò)威脅傳播過程；在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)攻防定性微分博弈模型，分析攻防實(shí)時(shí)變化條件下的網(wǎng)絡(luò)安全威脅動(dòng)態(tài)變化過程；進(jìn)而提出攻防定性微分博弈求解方法，構(gòu)造攻防界柵劃分捕獲區(qū)和躲避區(qū)，并引入多維空間歐氏距離計(jì)算不同安全狀態(tài)的威脅嚴(yán)重程度，設(shè)計(jì)安全威脅預(yù)警算法。與現(xiàn)有成果相比，本章方法更加符合實(shí)際情況，能夠研究連續(xù)實(shí)時(shí)攻防對(duì)抗下的網(wǎng)絡(luò)安全威脅演化趨勢(shì)，并對(duì)安全威脅進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)警，準(zhǔn)確性和時(shí)效性更強(qiáng)。本章研究思路如圖 3.1 所示。

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本文編號(hào)：2822774