[發明專利]基于Monte carlo的網絡靶場裝備體系可靠性建模系統及方法

有效

• 申請號: 201910654682.0
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110362939B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 張茜;溫泉;王曉菲;楊潔;陳志浩;石波;常承偉;賈瓊;楊梟
• 申請（專利權）人: 北京計算機技術及應用研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N7/01;G06F111/08;G06F111/10;G06F119/02
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 王雪芬

本發明涉及一種基于Monte?carlo的網絡靶場裝備體系可靠性建模系統及方法，涉及信息安全技術領域。本發明將網絡靶場裝備體系進行了整體梳理，針對網絡靶場的整體裝備體系進行可靠性建模，彌補了目前網絡靶場裝備體系可靠性建模的空白；利用Monte?Carlo仿真方法對網絡靶場裝備體系進行可靠性建模，不僅能夠得到裝備體系的可靠性指標，還能獲得這些可靠性指標的概率分布，能夠預測裝備體系未來的可靠性，對提高系統可靠性有很大的幫助；在故障分析模塊引入了貝葉斯網絡模型，將故障樹轉化為貝葉斯網絡，克服了故障樹計算復雜、不確定性處理能力有待提高等局限性，更適用于復雜的裝備體系故障分析和判斷。

技術領域

本發明涉及信息安全技術領域，具體涉及一種基于Monte?carlo的網絡靶場裝備體系可靠性建模系統及方法。

背景技術

網絡靶場是指通過虛擬環境與真實設備相結合，模擬仿真出真實網絡空間攻防作戰環境，能夠支撐武器裝備試驗鑒定、攻防演練培訓、網絡風險評估等需求。靶場裝備體系可靠性是指在網絡靶場中的體系攻防作戰任務下，獨立工作或者相互協作的各種靶場作戰裝備組成的復雜系統完成規定任務的能力，反映了靶場整體裝備體系的可靠能力。

目前，我國網絡靶場的裝備體系主要強調功能驗證，缺乏對裝備體系可靠性指標的考核。而對于靶場網絡攻防試驗來說，作戰裝備必須具有很高的可靠性，因此目前形勢下急需要對靶場裝備體系進行可靠性建模和分析，這樣才能有助于靶場針對薄弱環節進行改進，及時有效地保障試驗任務的完成。

常用的可靠性分析方法有故障樹分析法、基于概率論和馬爾可夫鏈的數學解析法和基于事件和時間的數值仿真法等。其中故障樹分析法運用邏輯運算自上而下逐一分析，構造故障樹的工作量繁重、難度較大、對分析人員要求較高、容易引起失誤；數學解析法僅適用于組成結構簡單的系統，無法適用于一些復雜的、動態的、大型的復雜系統；而數值仿真法具有應用靈活、簡單清晰、易于編程的特點，對一些復雜系統的可靠性問題具有很好的適應性，不僅可以得到裝備系統可靠性的點估計值，還可以清晰地獲得可靠性指標隨時間變化的概率分布函數，有助于深入分析裝備系統可靠性。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何實現一種網絡靶場裝備體系可靠性建模系統及方法。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于Monte?carlo的網絡靶場裝備體系可靠性建模系統，包括：

可靠仿真模塊，用于根據各個裝備的可靠性指標、分布類型，基于Monte?Carlo方法采用隨機抽樣生成各個裝備的故障時間和維修時間等可靠性指標的仿真樣本；

故障分析模塊，用于將靶場裝備體系的故障樹轉化為貝葉斯網絡模型；

整體推導模塊，用于根據所述可靠仿真模塊仿真生成的各個裝備的故障時間和維修時間這些可靠性指標仿真樣本，以及所述故障分析模塊構造的貝葉斯網絡模型推導出作為頂級事件的整個靶場裝備體系的故障時間和維修時間可靠性指標模擬值；

計算可靠分布模塊，用于在重復地按順序執行可靠仿真模塊、故障分析模塊及整體推導模塊多次后，根據獲得的靶場裝備體系的故障時間和維修時間可靠性指標模擬值的落點分布，獲得整個靶場裝備體系的故障分布和維修時間經驗分布，從而獲得可靠性經驗分布。

優選地，所述可靠仿真模塊具體用于：

(1)首先獲取靶場裝備體系中各裝備可靠性指標和分布類型

獲取靶場裝備體系中各裝備的可靠性指標，故障分布及維修時間分布類型；

(2)產生靶場裝備體系中各裝備隨機抽樣仿真樣本