基于LR-NodeRank的網絡安全態勢量化評估方法

楊春花

(烏魯木齊職業大學 信息工程學院， 新疆 烏魯木齊 830002)

0 引言

無線區塊鏈網絡是應用了區塊鏈的無線網絡。2008年，日本學者中本聰提出區塊鏈概念，他本意是討論比特幣系統的發布和運行，也涉及安全問題。區塊鏈的準確定義至今依然沒有統一，一般認為是一個相互牽制的分布式數據庫系統[1]。每一個主體都是相對獨立的，都有獨立性和自主性，都發布信息和評述，然而因為相互的牽制，修改信息則非常困難。正像互聯網的情形一樣，沒有一個網絡系統是絕對安全的。盡管區塊鏈結構要求攻擊者需要攻破超過50%的節點，才能進入具體的主體獲得需要的利益[2]。

關于雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢的研究是一般網絡安全態勢研究的延伸。傳統的網絡安全態勢量化評估的方法主要為模糊度檢測方法[3]、統計信息分析方法[4]、熵值理論方法[5]等，上述這些方法進行無線區塊鏈網絡安全態勢評估的自適應性較差。

隨著雙通道無線區塊鏈網絡規模的不斷擴大，對雙通道無線區塊鏈網絡的安全性提出更高的要求，為提高雙通道無線區塊鏈網絡的安全性和輸出穩定性，相關的雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢評估方法研究受到人們的極大關注。在過去的幾年中，國外學者開展了很多探索性的研究，有學者對雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢的評估預測是建立在對雙通道無線區塊鏈網絡安全信息融合[6]的基礎上進行研究；也有學者從大數據特征分析[7]基礎上進行雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢的評估研究。而在國內同樣有很多創新性的研究，有學者通過神經網絡來感知安全網絡態勢，通過神經網絡找出非線性網絡態勢值的映射關系；也有學者利用馬爾科夫博弈分析模型來感知網絡安全態勢；也有學者通過對雙通道無線區塊鏈網絡的網絡傳輸穩定性評估和決策，結合攻擊信號的特征分析[8]，進行雙通道無線區塊鏈網絡安全性評價，從而提高雙通道無線區塊鏈網絡安全評估能力。由于上述方法所導致的網絡安全態勢評估自適應能力差的問題，本文提出了一種基于LR-NodeRank優化節點的網絡安全態勢量化評估方法。構建雙通道無線區塊鏈網絡的信道均衡模型，結合高階統計特征分析方法進行雙通道無線區塊鏈網絡的輸出穩定性調節，利用LR-NodeRank優化節點網格分塊模型進行網絡安全態勢信息融合及信息評估，從而實現網絡安全態勢量化評估，最后進行仿真測試分析，結果顯示運用本文方法在提高雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢量化評估能力方面具有優越性能。

1 網絡安全態勢量化評估

1.1 LR-NodeRank算法

LR-NodeRank 算法是文獻[9]提出的一種多節點的網絡安全態勢量化評估方法，它是將網頁搜索的PageRank算法移植到網絡安全的量化評估的。基本出發點是木桶的短板原理，即網絡的攻擊者總是選擇最容易攻破的節點進行攻擊的。

將多節點的區塊鏈看成一個有向圖，每一個主體看成一個節點，而將相互間的聯系看成有向連線。設H={h1,h2,…,hn}是這個區塊鏈網絡的所有節點組成的集合，hi∈H是網絡中的一個節點，將hi看成是一個四元數組，即hi=(fi,ti,vi,ai)，其中的fi表示權值，它可以表示這個節點在網絡中的重要性；ti表示節點受擊的情況，ti=1表示受到了攻擊，而ti=0則表示沒有受到了攻擊；vi∈[0,1]表示這個節點的脆弱性，vi=0表示非常脆弱，而vi=1則表示非常強壯，不易受到攻擊；ai則表示對攻擊者來說攻克后獲得的利益。

用lij表示節點hi到節點hj的連接，它可以帶權，也可以不帶權值，lij=0表示不存在連接。用L表示非零(有效)連接組成的集合，那么G=(H,L)就是表示這個區塊鏈的有向圖。

假設ti=1，則說明hi已經被攻擊者占領，如果有hk與hi相連，即lik≠0，用rik表示攻擊者攻克了hk，并造成事故的概率。顯然這個概率與vk有關。

文獻[9]在“攻擊者總是選擇最容易攻破的節點進行攻擊的”這個假設下，給出了網絡安全態勢的量化評估模型。

1.2 網絡安全態勢量化評估分析

綜上分析，利用LR-NodeRank優化節點分布模型，構建雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢數據信息融合及特征提取模型，根據數據信息融合及特征提取結果，實現雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢量化評估。具體實現流程如圖1所示。

圖1 雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢量化評估實現流程

2 仿真測試分析

為了驗證本文方法在實現雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢預測中的應用性能，進行仿真實驗，實驗中LR-NodeRank節點分布為200，對無線區塊鏈網絡安全信息評價的特征采樣序列為1 024，模糊相關特征分布系數為0.45，信息采樣的頻率為F=10 kHz，根據上述參數設定，進行雙通道無線區塊鏈網絡的安全態勢評估采樣，得到無線區塊鏈網絡傳輸時間序列如圖2所示。

圖2 無線區塊鏈網絡傳輸時間序列

以圖2采樣得到的雙通道無線區塊鏈網絡傳輸時間序列為研究樣本，采用本文方法進行雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢評估，通過本文方法對WebServer漏洞利用、系統漏洞利用和SQL注入攻擊3種類型的網絡安全態勢進行評估，得到安全態勢評估的殘差分量輸出如圖3所示。

圖3 安全態勢量化評估殘差分量輸出

分析圖3得知，采用本文方法采用多個單分布節點進行雙通道無線區塊鏈網絡的分布式結構重組，構建雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢的傳感信息跟蹤模型，根據數據信息融合及特征提取結果，能夠有效實現對雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢的量化評估。結合圖3的安全態勢量化評估殘差分量輸出結果，將本文方法與文獻[3]方法和文獻[4]方法設為對照組，測試網絡安全態勢量化評估的精度，得到對比結果如表1所示。

分析表1可知，運用本文方法進行無線區塊鏈網絡安全態勢評估的精度均高于運用文獻[3]方法和文獻[4]方法所得到的評估精度，本文方法所得評估精度均達到0.95以上。由此可見，根據本文所提出的基于LR-NodeRank的網絡安全態勢量化評估方法進行量化評估，其結果準確率較高，能夠有效提高預測雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢的精度。

表1 雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢量化評估精度對比

3 總結

分析雙通道無線區塊鏈網絡的安全態勢評估模型，提高雙通道無線區塊鏈網絡的安全性和輸出穩定性，本文提出基于LR-NodeRank的網絡安全態勢量化評估方法。采用LR-NodeRank優化節點網格分塊模型進行雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢信息評估。仿真測試分析得知，本文方法進行雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢量化評估的精度較高，均在95%以上，為日后的雙通道無線區塊鏈網絡安全態勢信息評估提供參考。