集体防御机制下的网络行动同步建模和稳定性
第40卷第6期电子与信息学报 Vol.40No.6 2018年6月 Journal of Electronics & Information Technology Jun. 2018
集体防御机制下的网络行动同步建模和稳定性
王刚*①胡鑫①马润年①刘文斌②
①(空军工程大学信息与导航学院西安 710077)
②(温州大学计算机科学与工程学院温州 325035)
摘要：该文从网络安全集体防御机制及其同步分析入手，引入不确定性因子，建立了网络行动同步的改进模型。
在此基础上，运用Lyapunov函数分析了网络行动同步的稳定性，提出同步判据，重点分析了系统的边连接概率、网络规模、备用节点数和网络不确定性概率等对同步能力及稳定性的影响，最后给出了仿真验证。理论分析和仿真实验表明，系统的边连接概率、网络规模、备用节点数概率与第2大特征值、最小特征值与第2大特征值之比均呈负相关关系，与网络安全集体防御行动的全局同步稳定和局部同步稳定呈负相关关系。
关键词：网络行动；集体防御；机制；同步；稳定性
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2018)06-1515-05 DOI: 10.11999/JEIT170619
Synchronization Modeling and Stability of Cyberspace Operation
Based on Collective Defensive Mechanism
WANG Gang① HU Xin① MA Runnian① LIU Wenbin②
①(Information and Navigation Institute, Air Force Engineering University, Xi,an 710077, China)
②(College of Computer Science and Engineering, Wenzhou University, Wenzhou 325035, China)
Abstract: Based on cyberspace security collective defensive mechanism and its synchronization, uncertainty factors are introduced in the synchronization of cyberspace operation, and the improved synchronization model is established. The stability of cyberspace operation synchronization is analyzed by utilizing Lyapunov function, and synchronization criterions are put forward. What is more, factors that influenced synchronization ability and stability are explored, such as edge connection probability, cyberspace scale, standby elements, and uncertainty probability. Finally, simulations are given. Theoretical research and simulations show that the factors of cyberspace operation synchronization are negatively related with the second eigenvalue and the ratio of minimum eigenvalue to the second eigenvalue, and corresponding negatively related with the cyberspace ecosystem’s global synchronization stability and local synchronization stability.
Key words: Cyberspace operation; Collective defensive; Mechanism; Synchronization; Stability
1引言
构建健康弹性的网络生态系统是寻求网络安全的普遍做法。和传统网络安全策略相比，网络生态系统借鉴了生物体的病毒扩散-免疫理念，强调集体行动和防御，通过网络中诸要素间的协同和作用，进行网络态势感知、侦察、监视、攻击和防御等行动，从而减少网络遭受攻击的可能性或免受攻击，维持网络的健康稳定运行[13]-。网络行动同步和稳定，是网络内部诸要素围绕同一任务目标开展集体
收稿日期：2017-06-28；改回日期：2018-01-08；网络出版：2018-02-05 *通信作者：王刚 wglxl@https://www.wendangku.net/doc/7e3291505.html,
基金项目：国家自然科学基金(61573017, 61572367, 61401499) Foundation Items: The National Natural Science Foundation of China (61573017, 61572367, 61401499)协作行动的一致性问题，是组织协同网络诸要素在集体防御下进行自动化、互操作和身份认证等网络行为的基础[1,4]。随着网络行动的复杂化和不确定性增强，网络行动同步及其稳定性的要求和难度进一步加大，应重点解决好集体防御机制下的网络行动同步及其稳定性[2]，从而提升网络安全防御能力。
现有网络同步研究主要集中在网络同步策略设计、模型构建和算法及稳定性分析等方面。如针对网络结构同步的自适应控制设计[5]，多重边融合自适应同步[6]，复杂动态网络的双重变时滞同步[7]，网络结构的变量耦合同步稳定性[8]；网络结构和同步能力关系[9]，结构与参量不确定的网络同步[10]。随着网络攻防博弈策略和技术的快速发展，网络安全呈现出自动化、立体深度和集体防御趋势，网络安全和同
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