[發明專利]傳感邊緣云智能干擾攻擊的博弈防御策略優化方法及系統

有效

• 申請號: 202011039611.9
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112202762B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 劉建華;沈士根;方朝曦;黃龍軍
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L67/10
• 代理公司: 武漢臻誠專利代理事務所(普通合伙) 42233
• 代理人: 胡星馳

本發明公開了一種傳感邊緣云中受智能干擾攻擊的博弈防御策略優化方法及系統。所述方法包括：(1)獲取初始的傳感器設備簇頭節點集合的分配給所述計算任務傳輸功率向量；(2)按照斯塔克爾伯格模型，計算當最大化智能干擾攻擊者的博弈效用時，所述智能干擾攻擊者功率分配向量；(3)按照斯塔克爾伯格模型，計算達到納什均衡點時，所述傳感設備簇頭節點的傳輸功率分配向量；(4)確定決策配置變量。所述系統包括初始化模塊、智能干擾攻擊者預測模塊、防御策略決策模塊、以及配置模塊。本發明能有效的防御具有學習能力的智能干擾攻擊者，提供了對抗智能干擾攻擊的防御方法。

技術領域

本發明屬于物聯網技術領域，更具體地，涉及一種傳感邊緣云智能干擾攻擊的博弈防御策略優化方法及系統。

背景技術

傳感設備的計算任務能通過服務訪問點或基站節點卸載到邊緣服務節點，這極大的減少了傳感設備的資源消耗，提高了用戶的服務質量。然而，在開放的環境中，傳感設備計算任務卸載過程容易受到智能干擾攻擊。

傳感邊緣云系統集成了傳感能力、控制、通信和計算能力，已經廣泛應用于工業互聯網領域。在傳感邊緣云系統中處于邊緣側的邊緣服務節點通過開放的無線環境響應傳感設備節點的請求，并且接收來自傳感設備節點的計算任務。考慮到邊緣側復雜的無線通信特性，在傳感設備和邊緣服務節點之間的計算任務卸載中，特別是針對延遲敏感計算任務的智能干擾攻擊，使得邊緣計算性能降低或任務卸載失敗。因此，傳感設備和邊緣服務的床桿設備簇頭節點之間的安全通信面臨巨大挑戰。

傳感設備簇頭節點作為防御者，由于難以捕獲智能干擾攻擊者的信道增益，特別是智能干擾攻擊者對多信道發起的DDoS(Distributed denial of service attack)攻擊，越多的信道受攻擊，防御者越需要高的計算成本才能獲得優化的防御策略。S.Bhattacharya等形式化了一個零和追逐-逃避博弈來計算優化策略，并進行抗UAV(Unmanned aerial vehicle)干擾攻擊(Game-theoretic analysis of an aerialjamming attack on a UAV communication network[C].)。L.Xiao等考慮了智能UAV干擾攻擊者，能夠指定攻擊類型，如干擾攻擊、竊聽攻擊和欺騙攻擊等，并且基于強化學習的功率分配策略來防御這些攻擊(User-Centric View of Unmanned Aerial VehicleTransmission Against Smart Attacks.)。Y.Xu等人考慮了不完全信道狀態信息，使用貝葉斯Stackelberg博弈研究了UAV用戶和干擾攻擊者之間的競爭交互過程(A One-LeaderMulti-Follower Bayesian-Stackelberg Game for Anti-Jamming Transmission in UAVCommunication Networks[J].)。在Y.Xu等的方案中，防御者使用Stackelberg抗干擾攻擊博弈來評估智能干擾攻擊的觀察誤差對防御性能的影響，并獲得了納什均衡(A One-Leader Multi-Follower Bayesian-Stackelberg Game for Anti-Jamming Transmissionin UAV Communication Networks)。

這些方案存在的不足如下：

(1)已提出的方法對不完全的信道狀態信息考慮有限，使得博弈參與者最優策略的選擇面臨復雜性，當博弈參與者雙方攻防策略改變時，已提出的方法也未提供快速的推理功能來實現防御策略選擇。

(2)雖然已提出的解決方案設計了基于學習的防御策略，但未考慮如何防御具有學習能力的智能干擾攻擊者。

(3)智能干擾攻擊者對計算任務卸載的多信道攻擊，已提出的解決方案需要解決復雜的問題，極大降低了防御性能。

發明內容