[發明專利]一種基于節點重要性的網絡攻防博弈模型構建方法

在審

• 申請號: 202211039767.6
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115941235A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王淑良;孫靜雅;張建華;董琪琪
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L41/12;G06F17/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 雷向永

1.一種基于節點重要性的網絡攻防博弈模型構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、復雜網絡的攻防模型建模：

網絡基礎設施系統采用簡單的無向圖G(V,E)來表示，其中V是節點集，是邊集；

節點數|V|用n表示，假設A(G)＝(a_ij)_N×N是G的鄰接矩陣，如果節點v_i和v_j相鄰，則有a_ij＝a_ji＝1，否則a_ij＝a_ji＝0；

節點v_i的度數為等于與其相連的邊的數目；

步驟S2、關鍵節點識別：

通過度中心性、介數中心性、接近中心性和特征向量中心性四種節點評價指標得到評價初始矩陣，再根據基于熵權法的理想解距法計算節點的重要性，得到綜合的評價指標；

將得到綜合的評價指標用于復雜網絡的攻防模型中，利用節點的重要性排序部署防御性資源，達到網絡防御的目的；

步驟S3、復雜網絡的攻防博弈模型建模：

基于博弈論，建立復雜網絡的攻防博弈模型，復雜網絡的攻防博弈模型包括模型的基本假設模型、成本模型、策略模型和收益模型。

2.根據權利要求1所述的一種基于節點重要性的網絡攻防博弈模型構建方法，其特征在于，所述步驟S2中節點的度中心性代表的是節點的直接影響力，表示如下：

其中，k_i為節點i的度；

對于有n個節點的連通網絡，可以計算任意一個節點v_i到網絡中其他節點的平均最短距離：

3.根據權利要求1所述的一種基于節點重要性的網絡攻防博弈模型構建方法，其特征在于，所述步驟S2中節點的介數中心性一般指最短路徑介數中心性，刻畫了節點對網絡中沿最短路徑傳輸的網絡流的控制力；節點v_i的介數定義為：

其中N表示網絡中節點的數量,σ_st(i)代表通過節點i從節點s到節點t的最短路徑的數量,σ_st代表最短路徑的總數從節點s到節點t。

4.根據權利要求1所述的一種基于節點重要性的網絡攻防博弈模型構建方法，其特征在于，所述步驟S2中節點的接近中心性通過計算節點與網絡中其他所有節點的距離的平均值來消除特殊值的干擾，一個節點與網絡中其他節點的平均距離越小，該節點的接近中心性就越大；節點的接近中心性表示為：

5.根據權利要求1所述的一種基于節點重要性的網絡攻防博弈模型構建方法，其特征在于，所述步驟S2中節點的特征向量中心性考慮一個節點的中心性指標與周圍其他節點的中心性指標之間的線性關系，是其相鄰節點中心性值的線性疊加，節點特征向量中心度值越大，節點越重要；特征向量中心性度量定義如下：

其中EC(i)表示節點i的特征向量中心性，λ是常數，A_ij是網絡的鄰接矩陣，x_j是歸一化最大特征向量的第j項的值。