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。     

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。     

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。     

基于静态贝叶斯博弈的风险评估方法研究

目前基于博弈论的风险评估方法大多数采用完全信息博弈模型,无法应对攻击者和防御者互不清楚对方行为的情况。基于静态贝叶斯博弈理论建立攻防博弈模型,将攻击者和防御者分为多种类型,全面地分析了博弈的贝叶斯均衡及其存在性,并结合防御者反击行为、攻击成功率对已有的策略收益量化方法进行改进。基于博弈均衡进行攻击行为可信预测,给出了风险评估算法对信息系统所存在的风险进行计算,得到系统风险值。最后,通过一个实例分析验证了模型和算法的有效性。     

基于静态贝叶斯博弈的攻击预测模型

提出了基于静态贝叶斯博弈的攻击预测模型.该模型通过模拟攻击者和防御者的攻防行为选择,能预测出理性的攻击者和防御者为最大化各自的收益会选择攻击和防御的概率.预测结果为网络安全管理员进行安全配置提供了有价值的参考依据,从而使被动的检测变为主动的有针对性的防御成为可能.最后介绍了相应的实验过程和结果分析,验证了模型的有效性.     

基于非合作博弈攻击预测的防御策略选取方法

为更好地解决信息安全防御策略的选取问题,针对攻击方和防御方具有的目标对立性、策略依存性和关系非合作性特征,建立了非合作非零和攻防博弈模型。在模型中提出一种改进的收益量化和计算方法,其包含了对防御者反击收益的考虑,能够更加准确地计算博弈均衡。通过对博弈均衡的混合策略进行分析,在理性假设下实现了对攻击动作的有效预测。在攻击预测的基础上,设计了安全防御策略选取算法,其能够针对攻击威胁实现最优防御策略的选取。实例分析验证了模型和方法的有效性。     

基于三角模糊数序贯博弈的电网安全研究

智能电网系统面临着复杂性、多样性的网络安全风险。针对电网工艺漏洞攻防双方在博弈分析中无法对信息属性损失作出准确判断的问题,提出了一种三角模糊数序贯博弈模型。以序贯博弈树方法进行智能电网攻防博弈,构建出攻击者和防御者的最优策略,实现对智能电网的工控安全防护。通过对智能电网攻击者和防御者构建序贯博弈模型,得到攻防博弈效用。提出运用三角模糊数和概率分布向量的方法来构建非模糊化损失,得到攻防双方清晰化的系统损失值。对三角模糊数序贯博弈算法和贝叶斯序贯算法进行比较,得到智能电网均衡路径中的攻击者和防御者的最优策略,以保障智能电网网络安全运行和防护。该研究为智能电网以及典型工控系统网络安全博弈提供参考。     

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。     

基于Q学习的DDoS攻防博弈模型研究

新形势下的DDoS攻防博弈过程和以往不同,因此利用现有的方法无法有效地评估量化攻防双方的收益以及动态调整博弈策略以实现收益最大化。针对这一问题,设计了一种基于Q学习的DDoS攻防博弈模型,并在此基础上提出了模型算法。首先,通过网络熵评估量化方法计算攻防双方收益;其次,利用矩阵博弈研究单个DDoS攻击阶段的攻防博弈过程;最后,将Q学习引入博弈过程,提出了模型算法,用以根据学习效果动态调整攻防策略从而实现收益最大化。实验结果表明,采用模型算法的防御方能够获得更高的收益,从而证明了算法的可用性和有效性。     

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...     

基于贝叶斯序贯博弈模型的智能电网信息物理安全分析

智能电网是利用信息技术优化从供应者到消费者的电力传输和配电网络.作为一种信息物理系统（Cyber-physical system，CPS），智能电网由物理设备和负责数据计算与通信的网络组成.智能电网的诸多安全问题会出现在通信网络和物理设备这两个层面，例如注入坏数据和收集客户隐私信息的网络攻击，攻击电网物理设备的物理攻击等.本文主要研究了智能电网的系统管理员（防护者）如何确定攻击者类型，从而选择最优防护策略的问题.提出了一种贝叶斯序贯博弈模型以确定攻击者的类型，根据序贯博弈树得到博弈双方的均衡策略.首先，对类型不确定的攻击者和防护者构建静态贝叶斯博弈模型，通过海萨尼转换将不完全信息博弈转换成完全信息博弈，得到贝叶斯纳什均衡解，进而确定攻击者的类型.其次，考虑攻击者和防护者之间的序贯博弈模型，它能够有效地帮助防护者进行决策分析.通过逆向归纳法分别对两种类型的攻击者和防护者之间的博弈树进行分析，得到博弈树的均衡路径，进而得到攻击者的最优攻击策略和防护者的最优防护策略.分析表明，贝叶斯序贯博弈模型能够使防护者确定攻击者的类型，并且选择最优防护策略，从而为涉及智能电网信息安全的相关研究提供参考.     

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.     

一种基于攻防成本博弈的防御策略评价模型

为了探求信息系统的最佳防御等级策略,从经济博弈论的全新角度研究信息安全攻防策略问题,提出一种基于“诱导迂回”的信息安全系统架构,建立基于攻防成本差异博弈的评价体系,以成本差异最大化为基点建立一种边界数学模型,刻画网络安全攻防矛盾,从而解决最佳防御策略的选取。通过仿真实验数据分析上述信息结构与模型。结果证明,提出的模型和系统结构是可行有效的,对于减少信息安全投资的盲目性、指导建设防御体系具有重要的实践意义。     

基于激励机制的网络攻防演化博弈模型研究

随着网络信息系统的日益复杂化,网络的安全性和用户隐私性引起了人们的高度重视,寻找能够维护网络安全、分析和预判网络攻防形式的新技术尤为重要.由于演化博弈理论的特性与网络攻防的特性较为契合,因此,本文对网络环境进行了分析,构建网络攻防场景,并在惩罚机制的基础上引入激励机制,提出了基于激励机制的攻防演化博弈模型.通过给出群体不同的问题情境,利用复制动态方程对局中人的策略选取进行演化分析.另外,在第三方监管部门对局中人管理的基础上,分析不同攻击时长时攻击群体的演化规律,证明攻击具有时效性.通过激励机制对防御群体策略选取的影响以及引入防御投资回报,来进一步证明增加激励机制的可行性.根据实验验证表明,本文提出的攻防演化博弈模型在不同的问题情境下均可达到稳定状态并获得最优防御策略,从而有效减少防御方的损失,遏制攻击方的攻击行为.     

基于Stackelberg-Markov非对等三方博弈模型的移动目标防御技术

易攻难守是当前网络安全面临的核心问题之一.移动目标防御技术对被保护系统的攻击面实施动态持续性变换,从而降低攻击者成功的概率.随着移动目标防御领域的研究进展,如何优化动态防御策略,实现成本和收益均衡的智能防御已经成为关键的研究点.移动目标防御的现有优化模型往往存在对目的性较强的实际攻守场景描述不当、无法预测参与者后续策略、缺乏对系统用户的考虑等问题.针对这些问题,本文创新性的将用户作为移动目标防御博弈中的第三方参与者,结合Stackelberg博弈和Markov模型来构建非对等三方博弈,以确定移动目标防御的最优策略.数学分析和仿真实验表明,本文提出的模型能够兼顾防御者和用户的成本和收益,避免过度的防御和不适宜的防御,有效的实现防御策略智能决策.     

基于互信息博弈的侧信道攻击风险评估模型

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,建立一种互信息博弈的风险量化评估模型。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Nash均衡条件下攻防双方的优化策略选择方法及互信息收益。通过案例分析,验证了该策略的有效性。