[發(fā)明專利]一種基于Markov微分博弈區(qū)塊鏈模型的安全態(tài)勢(shì)感知算法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110359051.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN113114492A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅智勇;王建明;張文博;朱維成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24;H04L29/06;H04L29/08
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1.一種基于Markov微分博弈區(qū)塊鏈模型的安全態(tài)勢(shì)感知算法，包括以下步驟：

(1)利用通過入侵檢測系統(tǒng)對(duì)日蝕攻擊產(chǎn)生的安全數(shù)據(jù)進(jìn)行威脅分析，建立區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸?jié)點(diǎn)連通性；

(2)結(jié)合日蝕攻擊下的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)分為四個(gè)等級(jí)：正常級(jí)G，感染級(jí)B，鞏固級(jí)C，破壞級(jí)H；并對(duì)博弈雙方的攻防強(qiáng)度進(jìn)行分類，用分別表示攻擊方的攻擊強(qiáng)度，其中，防御者的防御強(qiáng)度用表示，其中，

(3)以微分博弈理論和Markov決策方法為基礎(chǔ)，構(gòu)建了攻擊圖MAG,將一定時(shí)間的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)攻防對(duì)抗轉(zhuǎn)化為多階段且每個(gè)階段持續(xù)時(shí)間較短的連續(xù)攻防過程，構(gòu)建了基于Markov微分博弈模型在區(qū)塊鏈上做態(tài)勢(shì)感知；

(4)利用當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)各安全等級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)量、攻擊方和防御方的目標(biāo)函數(shù)值(攻防收益)以及目標(biāo)函數(shù)差值來判斷當(dāng)前以及未來區(qū)塊鏈系統(tǒng)的安全狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的一種基于Markov微分博弈區(qū)塊鏈模型的安全態(tài)勢(shì)感知算法，其特征在于：所描述步驟(1)中，根據(jù)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)分為主塊、挖礦塊、攻擊塊、廣播塊、防御塊，結(jié)合日蝕攻擊特性，建立區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸?jié)點(diǎn)連通性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的一種基于Markov微分博弈區(qū)塊鏈模型的安全態(tài)勢(shì)感知算法，其特征在于：所描述步驟(2)中，對(duì)其區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的安全等級(jí)進(jìn)行定義，其中L＝{G,B,C,H},分別表示為：正常級(jí)G，感染級(jí)B,鞏固級(jí)C，破壞級(jí)H。G→B:防御方選擇的防御策略失敗，區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)從安全級(jí)跳轉(zhuǎn)到感染級(jí)，當(dāng)前攻擊處于潛伏狀態(tài)，攻擊者可利用該感染節(jié)點(diǎn)繼續(xù)攻擊相鄰節(jié)點(diǎn)。G→C:防御者選擇的防御策略成功，該區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)具有抵抗攻擊的免疫能力。B→C:防御者再次制定的防御策略成功，當(dāng)前感染節(jié)點(diǎn)從感染級(jí)跳轉(zhuǎn)到鞏固級(jí)，并且該節(jié)點(diǎn)具有抵御攻擊的免疫能力。B→H:防御者再次制定的防御策略失敗，破壞效果出現(xiàn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的一種基于Markov微分博弈區(qū)塊鏈模型的安全態(tài)勢(shì)感知算法，其特征在于所描述步驟(3)中，攻擊圖MAG的構(gòu)建。決定攻擊圖的因素有安全狀態(tài)集合Z、博弈雙方集合S、有向邊集合E、博弈階段數(shù)K和狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率K，具體定義如下：

(3.1)安全狀態(tài)集合：區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)中所有節(jié)點(diǎn)的安全狀態(tài)用表示,其中為區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的初始狀態(tài)，用{Z₁,...Z_k,...Z_K}表示區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)的結(jié)束狀態(tài)。

(3.2)博弈雙方：博弈雙方用集合S＝(S_D,S_A)表示，攻擊者S_A的目標(biāo)是攻擊正常的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)，使得正常的區(qū)塊節(jié)點(diǎn)為感染節(jié)點(diǎn)或破壞節(jié)點(diǎn)。防御者S_D為目標(biāo)是檢測并執(zhí)行防御策略，使得感染節(jié)點(diǎn)或破壞節(jié)點(diǎn)變?yōu)檎９?jié)點(diǎn)。

(3.3)E表示有向邊集合，攻擊方攻擊路徑的集合。

(3.4)博弈階段數(shù)。用K表示多階段博弈雙方博弈的階段數(shù)，某一個(gè)階段博弈用M(k)表示，k＝{1,2,...,K}，每個(gè)階段的博弈持續(xù)時(shí)間為[t_start,t_end]，K個(gè)階段且每個(gè)階段持續(xù)博弈時(shí)間為T的多階段博弈過程M(k)的時(shí)間為[t_k,t_k+T]，且

(3.5)狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率。四個(gè)安全等級(jí)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率用P_ij表示，其中P_ij＝(Z_j|Z_i)，表示系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)從Z_i跳轉(zhuǎn)到Z_j。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所描述的一種基于Markov微分博弈區(qū)塊鏈模型的安全態(tài)勢(shì)感知算法，其特征在于所描述步驟(4)中，設(shè)定目標(biāo)函數(shù)R，并在函數(shù)中引入折現(xiàn)因子μ，得到攻擊方的目標(biāo)函數(shù)以及防御方的目標(biāo)函數(shù)利用目標(biāo)函數(shù)差值以及各節(jié)點(diǎn)安全等級(jí)變化綜合評(píng)估區(qū)塊鏈整體安全態(tài)勢(shì)。