异构融合网络中基于耦合交互行为的结构安全与可控性研究

Wireless network integrates with the core network by flat and simply way. On the one hand a large number of accessed mobile terminal equipment increased the orders of magnitude of network topology with structural hidden safety trouble appeared. On the other hand, lightweight device access protocols mostly focus on efficiency and stability, the aspect of topology control restricted security. As a result, especially the study of the theory method of the wireless access network in heterogeneous converged network and the security mechanism needs to be improved. This project intends to research the coupling interaction of structural safety and control design. It includes: 1) Consider the vulnerability characteristics of the network elements; build the coupling interaction model which includes the physical network layer, attacker network layer and defender network layer. 2) Aiming at the existing security threats and vulnerabilities of wireless access networks, extract credible features of wireless network control, designed the methods of credible evaluation and control mechanism of wireless network protocol based on quantitative attack effectiveness. 3) Under the influence of integrated diffusion effect and cascade effect of variable topology analyze the evolution mechanism of the physical network layer and the attacker network layer combined with the mobility of wireless network equipment. 4) Build the attacker and defender strategies game model under the restriction of resource; analyze the network robustness showed in regional interference in wireless scenarios to promote defense feedback scheme.

无线接入网向着扁平化、简单化的方式与核心网融合，移动终端设备的大量接入一方面增加了网络拓扑节点数量级，结构安全方面隐患凸显；另一方面轻量化的设备接入协议大多关注效率和稳定，拓扑可控方面制约安全。因此，异构融合网络中尤其是无线接入网的理论研究方法和安全机制需要改进。本项目拟研究耦合交互行为的结构安全与可控性设计，包括：1）考虑无线网元设备的漏洞特征，构建包括物理网络层、攻击网络层、防御网络层的耦合交互行为模型和形式化抽象；2）针对无线接入网络存在的安全威胁与漏洞，提取表征无线网络控制中的可信特征，设计基于攻击效能量化的可信评估方式及无线网络协议控制机制；3）结合无线网元设备的移动性，在可变拓扑下综合扩散效应与级联效应的影响，从拓扑角度分析物理网络层与攻击网络层的演化机理；4）构建资源约束下的攻击者与防御者策略博弈模型，分析区域性干扰等无线场景下的网络鲁棒性提升的防御反馈方案。

当前移动通信和互联网技术高速发展，信息获取和传输手段多种多样，数据存储和共享方式纷繁复杂，共同催生了多种业务类型（如OTT、云平台租用、移动支付等）并存的复杂、共生的异构融合网络（HCN）。“移动互联网”和“物联网”让一切在线，虚拟和现实的边界越来越模糊。互联网通过计算机、手机等终端的连接，部分地实现了人与人、人与信息的连接。融合云计算、大数据、物联网等技术的“互联网+”，则实现了人与人、人与物、人与服务、人与场景以及人与未来的连接。多个链路接入、多个网系融合、多服务接口开放、多认知交互特性，拓展了不同应用领域的网络攻击面，终端的衍化则扩充了对边界的定义，也模糊了网络安全技术的作用领域。.本项目针对异构融合网络尤其是无线接入网中的网元设备、连接关系、行为模式等进行抽象建模，研究其结构安全和可控性，从四个方面进行了研究：研究点1对行为主体进行形式化描述构建三层耦合交互模型，度量网元设备的安全属性，为本项目提供模型基础；研究点2从无线传输时序关系出发，提出了基于可信评估的拓扑管理方法，为本项目提供工程支撑；研究点3进行了基于级联失效的结构安全与可控性的研究，研究点4进行了基于依赖关系的结构安全与可控性研究，是本项目的重点研究内容。.我们提出结合资源拓扑的关联性及现有的数据挖掘算法，引入网络拓扑过滤规则，并结合 GSP算法挖掘告警信息的时序关联性，实现了可信度量化。利用无线网络可信性评估技术所开发出的信息源可信性评估能力，设计基于攻击效能量化的可信评估方式及无线网络控制机制，对异构网络理论进行拓展并应用于实际网络安全方案中，提供了理论分析基础。综合扩散效应与级联效应的影响，提出基于异构融合网络的有效控制传播策略，为从拓扑角度增强网络鲁棒性提供基础，为工程实践提供必要理论等等，为未来异构融合网络安全问题研究提供理论基础和现实支撑，也可为推动耦合社交网络、异构融合网络、未来网络、安全攻防等多个领域的交叉深入研究，提供一个探索性的研究结果，促进多学科协作开展。