面向分布式网络结构的APT攻击双重博弈模型

针对目前分布式网络结构缺少防御高级持续威胁（APT）攻击的安全理论模型问题,提出了一种基于纳什均衡理论和节点博弈的博弈模型。首先,通过APT攻击常用手段和分布式网络结构的特点,分析判断攻击者可能采取的攻击路径并提出网络安全防御框架;其次,通过节点博弈计算漏洞风险系数,在纳什均衡理论的基础上建立基于攻击路径的博弈模型（OAPG）,计算攻防双方收益均衡点,分析攻击者最大收益策略,进而提出防御者最优防御策略;最后,用一个APT攻击实例对模型进行验证。计算结果表明,所提模型能够从APT攻击路径对网络攻防双方进行理性分析,为使用分布式网络的机构提供一种合理的防御思路。     

基于模糊静态贝叶斯博弈的网络主动防御策略选取

针对网络攻防过程中攻防双方存在无法完全获知对方信息以及无法对双方损益作出准确判定的问题,提出了一种基于模糊贝叶斯博弈模型的网络最优防御策略选取方法,结合网络攻防对抗双方信息不完全性的特点构建了模糊静态贝叶斯博弈模型.在此基础上引入三角模糊数描述攻防双方的效用函数,采用基于模糊概率及均值的方法获得清晰效用函数值,进而通过求解模型的纳什均衡获得最优防御策略;最后给出了最优防御策略选取流程.理论分析和仿真实验表明,该方法能够对不同攻击行为概率作出有效预测,为主动防御提供决策支持.     

非对称信息条件下APT攻防博弈模型

针对目前缺少对高级持续威胁（APT）攻击理论建模分析的问题,提出了一种基于FlipIt模型的非对称信息条件下的攻防博弈模型。首先,将网络系统中的目标主机等资产抽象为目标资源节点,将攻防场景描述为攻防双方对目标资源的交替控制;然后,考虑到攻防双方在博弈中观察到的反馈信息的不对称性以及防御效果的不彻底性,给出了在防御者采取更新策略时攻防双方的收益模型及最优策略的条件,同时给出并分别证明了达到同步博弈与序贯博弈均衡条件的定理;最后通过数例分析了影响达到均衡时的策略及防御收益的因素,并比较了同步博弈均衡与序贯博弈均衡。结果表明周期策略是防御者的最优策略,并且与同步博弈均衡相比,防御者通过公布其策略达到序贯博弈均衡时的收益更大。实验结果表明所提模型能够在理论上指导应对隐蔽性APT攻击的防御策略。     

面向多种攻击的无线传感器网络攻防博弈模型

传统的无线传感器网络（wireless sensor network,WSN）攻防模型一般只考虑一种攻击行为,而在真实情况下,恶意节点为了提高攻击成功率,常常会同时采取多种攻击方式,并且能够根据对方的防御情况灵活调整攻击策略。针对这种情况,提出了一种面向多种攻击的无线传感器攻防博弈模型,分别对WSN在外部攻击、内部攻击和混合攻击下的攻防博弈过程进行研究。利用不完全信息博弈理论分别建立了三种攻击下的博弈模型,通过对博弈模型的分析与求解,得到了攻防双方的最优策略,并利用数值模拟方法对理论结果进行了验证。研究结果对WSN中入侵检测系统（intrusion detection system,IDS）的设计具有现实指导意义。     

基于博弈论的网络攻防对抗模型及应用研究

网络攻防模型是研究网络攻防仿真建模的一项重要内容。目前使用较多攻击树等模型存在不能描述攻防双方的对抗、互动等特性的缺陷。文章研究了基于博弈论的攻防对抗模型,定义了攻防双方博弈的基本要素及相应的纳什均衡,剖析了常见的字典攻击,给出了博弈双方的攻防策略、攻防效用等的具体描述;最后结合Gambit工具进一步细化了字典攻击中的博弈模型,并给出了其纳什均衡。     

基于Stackelberg安全博弈的动态防御策略选取方法

网络攻防对抗的本质是攻防双方非对等主体之间的博弈过程。针对现有网络防御策略研究中攻防博弈双方主体地位对等的先验假设缺陷,将博弈论非对等局中人思想引入网络防御策略生成模型构建过程,提出一种基于Stackelberg安全博弈的动态防御策略生成方法,通过建立网络模型,利用Stackelberg安全博弈强均衡策略算法生成网络的最优防御策略,既充分考虑攻防行为中双方关系彼此影响,又能确保防御策略生成的准确性。实验结果表明所提模型和方法的可行性和有效性。所提模型和方法能够加强系统的安全性。     

基于互信息博弈的侧信道攻击安全风险评估

侧信道攻击的攻防过程可以视为互信息博弈过程,博弈的双方分别为密码设备设计者(防御方)和攻击者。 防御方的博弈目标是通过制定相关的防御策略,减少由侧信道泄漏所引发的局部风险和全局风险;对攻击方而言,其 博弈目标正好与之相反。从制定安全策略、降低安全风险的角度出发,将互信息博弈理论引入密码芯片设计者(防御 方)和攻击者的决策过程,考察攻防策略的选择对安全风险的影响,并结合互信息的量化方法,给出了 Nash均衡条件 下攻防双方的优化策略选择方法及Nash均衡下攻防双方的互信息收益。     

基于非零和攻防博弈模型的主动防御策略选取方法

针对现实网络攻防环境中防御措施的滞后性以及攻防对抗过程中双方收益不完全相等的问题,提出一种基于非零和博弈的主动防御策略选取方法。首先依据攻击者与系统的博弈关系,结合网络安全问题实际情况提出网络安全博弈图;其次在此基础上给出一种基于非零和博弈的网络攻防博弈模型,结合主机重要度以及防御措施成功率计算单一安全属性攻防收益值,进而根据攻防意图对整体攻防收益进行量化;最后通过分析纳什均衡得到最优主动防御策略。实例验证了该方法在攻击行为预测和主动防御策略选取方面的有效性和可行性。     

信息安全攻防博弈研究

信息安全中攻防对抗的本质可以抽象为攻防双方的策略依存性,防御者所采取的防御策略是否有效,不应该只取决于其自身的行为,还应取决于攻击者和防御系统的策略。通过对信息安全攻防不对称性、不完全信息、合理性、重复博弈等特点的分析,以及博弈模型要素和一般模型的分析,构建了信息安全的攻防模型,并对其博弈过程进行了详尽地研究与分析。最后,建议应从攻防博弈的视角来研究信息安全问题,为信息安全问题的解决提供一种新的思路。     

信息安全攻防博弈研究

信息安全中攻防对抗的本质可以抽象为攻防双方的策略依存性,防御者所采取的防御策略是否有效,不应该只取决于其自身的行为,还应取决于攻击者和防御系统的策略.通过对信息安全攻防不对称性、不完全信息、合理性、重复博弈等特点的分析,以及博弈模型要素和一般模型的分析,构建了信息安全的攻防模型,并对其博弈过程进行了详尽地研究与分析.最后,建议应从攻防博弈的视角来研究信息安全问题,为信息安全问题的解决提供一种新的思路.     

基于攻防树的APT风险分析方法

针对目前缺少APT攻击中系统威胁风险评估理论模型的问题,提出了一种基于攻防树的网络攻击风险分析方法。将APT攻击过程分为攻击阶段与防护阶段,定义不同阶段内的参数计算方法,首先通过漏洞收集和攻击事件捕获构建攻击行为节点,并将防护对策映射为防护行为节点;其次形式化定义了漏洞成功利用概率、攻击成本、防护成本和系统损失度等参数,利用ADTool工具生成攻防树和节点参数值;然后引入攻击回报与防护回报的概念,作为系统风险分析的依据;最后构建了基于攻防树的攻击风险分析框架,并通过一个APT攻击实例对框架效果进行了验证。计算结果表明,可通过攻击回报等参数数值的变化评估采取防护对策的效果。该方法对攻防双方策略互相影响的场景描述更加贴近实际,实现了系统威胁风险度分析与防护策略效果评估的目的。     

融合攻击图和博弈模型的网络防御策略生成方法

近些年威胁网络安全的事件日趋频繁,黑客的攻击手段越来越复杂,网络安全防护的难度不断增加.针对实际攻防环境中攻击策略复杂多变和攻击者不理性的问题,文章将攻击图融入攻防博弈模型,并引入强化学习算法,设计了一种网络主动防御策略生成方法.该方法首先基于改进攻击图的网络脆弱性评估模型,成功压缩策略空间并有效降低建模难度,然后对网...     

基于单点多步博弈的网络防御策略选取方法

当前复杂环境下网络安全问题频发,而现有攻防博弈网络防御模型未考虑网络攻击单点多步的特性,无法有效进行网络防御.针对网络攻防实际需求,通过模拟攻防环境和过程,提出一种基于单点多步网络攻防博弈模型的防御策略选取方法.建立单点多步攻防博弈模型,将全局博弈缩小为漏洞上的局部博弈以适应各种防御体系的攻防分析,采用漏洞评分系统量化...     

基于网络攻防博弈模型的最优防御策略选取方法

为了降低安全风险损失,并在有限的资源下做出最优网络防御决策,设计了一种网络攻防博弈最优策略选取方法。首先,建立网络攻防博弈模型,证明了该模型混合策略纳什均衡的存在性;然后,给出了基于该模型的网络攻防策略选取算法,包括基于网络攻防策略图的攻防策略搜索算法、攻防双方不同策略下基于通用漏洞评分系统的效用函数量化计算方法和混合策略纳什均衡求解方法等;最后,在一个典型的网络攻防实例场景下对模型的有效性进行了分析和验证。实验结果表明,该模型能够有效地生成最优防御决策方案。     

基于信号博弈的主动防御模型

为了更贴近网络实际,针对当前网络攻防信息不均衡和网络对抗动态性的问题,提出了一种具有主动防御功能的信号博弈模型。在不完全信息约束条件下,通过释放不同防御虚假信号,构建了攻防策略博弈树对攻击者和防御者策略进行了建模,并利用网络伪装信号降低攻击策略的成功率;对存在的各类均衡进行了分析,设计了博弈模型求解方法,并在此基础上给出了最优防御策略。最后,通过仿真实验证明了模型的可操作性和有效性,并对实验结果进行了分析和总结。     

An attack-and-defence game for security assessment in vehicular ad hoc networks

Recently, there is an increasing interest in Security and Privacy issues in Vehicular ad hoc networks (or VANETs). However, the existing security solutions mainly focus on the preventive solutions while lack a comprehensive security analysis. The existing risk analysis solutions may not work well to evaluate the security threats in vehicular networks since they fail to consider the attack and defense costs and gains, and thus cannot appropriately model the mutual interaction between the attacker and defender. In this study, we consider both of the rational attacker and defender who decide whether to launch an attack or adopt a countermeasure based on its adversary’s strategy to maximize its own attack and defense benefits. To achieve this goal, we firstly adopt the attack-defense tree to model the attacker’s potential attack strategies and the defender’s corresponding countermeasures. To take the attack and defense costs into consideration, we introduce Return On Attack and Return on Investment to represent the potential gain from launching an attack or adopting a countermeasure in vehicular networks. We further investigate the potential strategies of the defender and the attacker by modeling it as an attack-defense game. We then give a detailed analysis on its Nash Equilibrium. The rationality of the proposed game-theoretical model is well illustrated and demonstrated by extensive analysis in a detailed case study.