《關鍵基礎設施攻防博弈的系統動態行為理論研究》是依託大連理工大學,由馬永馳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：關鍵基礎設施攻防博弈的系統動態行為理論研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馬永馳
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
外部威脅下關鍵基礎設施服務的保障問題已成為當前世界各國急需解決的現實問題，而傳統的可靠性以及風險分析方法難以為此提供有效支撐，且現有的研究尚未形成對這一問題核心- - 外部威脅、保護資源分配與基礎設施系統服務水平之間三元動態對應關係的真正探討。本研究主張通過博弈論的框架和嵌套的仿真分析來形成三元動態關係定量化表述和探討。主要內容包括：①將攻擊和保護行為按自由度各自劃分為三個等級，來形成一個統一連續的博弈分析譜系和建模框架；②通過雙層演化算法嵌套蒙特卡洛模擬來對攻防博弈模型進行仿真分析；③通過實例仿真，總結歸納關鍵基礎設施拓撲參數、攻防行為和系統整體服務能力之間的對應關係和敏感性關係，反向追尋攻防博弈分析的有效降維分析路徑，並初步構建關鍵基礎設施攻防博弈的系統動態行為理論。該研究突破了以往個案式的二元關係(攻擊-失效)探討模式，可為關鍵基礎設施保護提供兼顧有效性、魯棒性和敏捷性的決策理論和方法。
結題摘要
自然災害與智慧型攻擊等外部威脅下關鍵基礎設施服務的保障問題已成為當前世界各國急需解決的現實問題，而傳統的可靠性以及風險分析方法難以為此提供有效支撐。本項研究運用博弈論的框架和嵌套的仿真分析對“外部威脅-保護資源分配-基礎設施系統服務水平”之間的三元動態對應關係進行了建模和實例仿真，對關鍵基礎設施攻防博弈的系統動態行為進行了初步的理論化。主要包括：①構建了基於有限理性網路流重分布均衡判別準則的網路績效測量方法；②構建了關鍵基礎設施攻防博弈的建模框架；③分確定性攻擊後果和隨機性攻擊後果建立了離散型基礎設施攻防博弈模型和網路型基礎設施攻防博弈模型；④提出了啟發式雙向剪枝算法和蒙特卡洛雙層嵌套演化算法；⑤對中國教育和科研計算機骨幹網路、華盛頓定點服務供應設施網路和中國西氣東輸石油天然氣網路進行了攻防博弈仿真分析；⑥通過仿真分析得到的三元動態對應關係初步構建了關鍵基礎設施攻防博弈的系統動態行為理論。研究成果豐富和發展了關鍵基礎設施保護的研究理論體系，提供了外部威脅下關鍵基礎設施系統脆弱性風險分析與保護資源分配的系統方法，可以為國家基礎設施系統的減災防災、應急管理、反恐資源的分配，以及下一代魯棒型基礎設施的設計提供理論借鑑和決策支持。
