ri网的安全免疫态势建模与预测.PDF

第３４卷第１１期 计 算 机 应 用 研 究 Ｖｏｌ３４Ｎｏ１１ ２０１７年１１月　 ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓ Ｎｏｖ．２０１７ 基于 Ｐｅｔｒｉ网的安全免疫态势建模与预测 钟晓睿，杨靖琦 （中国电子科学研究院，北京 １０００４１） 摘　要：针对采用人工免疫机制的信息系统，为了简化其攻防博弈建模过程并对有限时间内的博弈结果进行预 测，基于Ｐｅｔｒｉ网提出了信息系统安全态势评估网，对信息系统人工免疫过程的攻击态势和防御态势进行了建 模；并针对所建立的模型讨论了系统攻防博弈结果的分析方法，能够支持对采用人工免疫机制的信息系统将在 何时以何种概率防御成功或失败的结果进行预测，拓展了安全态势预测的思路和预测内容。经过仿真验证分 析，证明所建模型在结构上无死锁、有界、竞争公平，在态势预测方面能够达到较好的预测效果。 关键词：人工免疫；态势预测；Ｐｅｔｒｉ网；信息系统 中图分类号：ＴＮ９１５０８　　文献标志码：Ａ　　 文章编号：１００１３６９５（２０１７）１１３４５９０４ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３６９５．２０１７．１１．０５８ ＭｏｄｅｌａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｓｅｃｕｒｉｔｙｉｍｍｕｎｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＰｅｔｒｉｎｅｔ ＺｈｏｎｇＸｉａｏｒｕｉ，ＹａｎｇＪｉｎｇｑｉ （ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｉｍｐｌｉｆｙｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｏｆｆｅｎｓｉｖｅａｎｄｄｅｆｅｎｓｉｖｅｇａｍｅｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｉｍｍｕｎｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｇａｍｅｉｎｆｉｎｉｔｅｔｉｍｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｓｅｃｕｒｉｔｙｓｉｔｕａｔｉｏｎａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｎｅｔ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｍｏｄｅｌｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｔｔａｃｋｓｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄｄｅｆｅｎｓｅｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆｓｙｓｔｅｍａｔｔａｃｋ ａｎｄｄｅｆｅｎｓｅｇａｍｅ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｅｘｐａｎｄｅｄｔｈｅｉｄｅａｏｆｓｅｃｕｒｉｔｙｓｉｔｕａｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｎｄｅｎｒｉｃｈｅｄｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｃｏｎｔｅｎｔ， ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｐｒｅｄｉｃｔｗｈｅｎａｎｄｗｈａｔｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｕｃｃｅｓｓｏｒｆａｉｌｕｒｅｗｏｕｌｄｂｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｖｅｒｉｆｉｃａ ｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｔｐｒｏｖｅｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｏｄｅｌｈａｓｎｏｄｅａｄｌｏｃｋ，ｂｏｕｎｄｅｄ，ａｎｄｆａｉｒｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ，ａｎｄｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｇｒｅａｔｐｒｅ ｄｉｃｔｅｆｆｅｃｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｍｍｕｎｉｔｙ；ｓｉｔｕａｔｉｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；Ｐｅｔｒｉｎｅｔ；ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ 　　人工免疫由来已久，并逐渐应用于信息系统中实现安全防 进行安全防御的信息系统，使用有色随机Ｐｅｔｒｉ网进行了系统 护。但由于系统本身和人工免疫机制的复杂性，其安全态势也 攻防态势建模，并提出了相应的形式化分析方法，补充对信息 更加难以把握、刻画、度量和预测。为了感知基于人工免疫机 系统攻防博弈结果的预测能力，提升信息系统的辅助决策能力。 制的信息系统安全态势，需要从系统整体上动态把握网络当前