一种用于测评系统脆弱性的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于测评系统脆弱性的方法及系统，属于复杂网络可控性技术领域，本发明专利技术方法，包括：确定待测系统，针对待测系统建立待测系统的网络模型，针对网络模型，确定网络模型中网络节点的控制能力；采用复杂网络的平均最短路径和最大子集团尺寸两项指标，作为脆弱性测评的脆弱性指标；针对网络模型中网络节点的控制能力，设置网络攻击策略；以设置的网络攻击策略对网络模型进行攻击，以脆弱性指标为标准，监控并记录被攻击后的性能指标；完成待测系统的脆弱性测评。本发明专利技术贴合现实生活中的真实网络，从系统可控性的角度更全面的测评攻击策略对系统的伤害。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测评系统脆弱性的方法及系统
本专利技术涉及复杂网络可控性
，并且更具体地，涉及一种用于测评系统脆弱性的方法及系统。
技术介绍
系统的脆弱性是一种系统的属性，用于发现系统在运行中容易使系统受到破坏、性能降级乃至整体崩溃的薄弱节点和环节，并衡量薄弱节点对系统的影响，对于一个系统来说，当薄弱环节即使受到一个低强度的攻击或者扰动，也很可能产生严重的后果，所以如何发现薄弱节点并对薄弱节点的影响加以衡量显得尤为重要。复杂网络是指具有复杂拓扑结构特征的一类网络，现实世界中的社交、运输、生物等许多系统都可以被看作是复杂网络，根据控制理论，如果一个系统是可控的，则在合适的输入下，它可以在有限的时间内，从任何初始状态驱动到任意期望的最终状态，自从将可控性概念应用到复杂网络中，如何从可控性视角研究复杂网络的脆弱性成为了复杂网络领域的重要问题之一。目前已经提出了许多不同的攻击方法来探讨复杂网络的脆弱性，但是大部分的研究都集中在网络的拓扑结构属性上，然而在现实生活中，许多的复杂系统都需要对其进行控制。
技术实现思路
针对上述问题本专利技术提出了一种用于测评系统脆弱性的方法，包括：确定待测系统，针对待测系统建立待测系统的网络模型，针对网络模型，确定网络模型中网络节点的控制能力；采用复杂网络的平均最短路径和最大子集团尺寸两项指标，作为脆弱性测评的脆弱性指标；针对网络模型中网络节点的控制能力，设置网络攻击策略；以设置的网络攻击策略对网络模型进行攻击，以脆弱性指标为标准，监控并记录被攻击后的性能指标；确定性能指标的变化趋势，根据脆弱性指标的变化趋势，确定待测系统的脆弱性，完成待测系统的脆弱性测评。可选的，网络模型为一个点集和一个边集建立的图。可选的，控制能力为节点的最小驱动节点集MDS所占的比例。可选的，攻击策略为根据节点的控制能力升序或降序攻击；所述攻击时，每次移除排在对首的多个节点和多个节点相连的链路，并计算当前网络模型中网络的平均最短路径和最大子集团尺寸，根据平均最短路径和最大子集团尺寸确定节点的移除比例，当比例达到预设值时，终止攻击。可选的，确定性能指标的变化趋势，包括：提取每次攻击时的平均最短路径和最大子集团尺寸数据，以平均最短路径和最大子集团尺寸数据为纵轴，以节点的移除比例为横轴，构建线形图，根据线形图确定性能指标的变化趋势。本专利技术还提出了一种用于测评系统脆弱性的系统，包括：模型建立单元，确定待测系统，针对待测系统建立待测系统的网络模型，针对网络模型，确定网络模型中网络节点的控制能力；指标确定单元，采用复杂网络的平均最短路径和最大子集团尺寸两项指标，作为脆弱性测评的脆弱性指标；策略确定单元，针对网络模型中网络节点的控制能力，设置网络攻击策略；模拟单元，以设置的网络攻击策略对网络模型进行攻击，以脆弱性指标为标准，监控并记录被攻击后的性能指标；测评单元，确定性能指标的变化趋势，根据脆弱性指标的变化趋势，确定待测系统的脆弱性，完成待测系统的脆弱性测评。可选的，网络模型为一个点集和一个边集建立的图。可选的，控制能力为节点的最小驱动节点集MDS所占的比例。可选的，攻击策略为根据节点的控制能力升序或降序攻击；所述攻击时，每次移除排在对首的多个节点和多个节点相连的链路，并计算当前网络模型中网络的平均最短路径和最大子集团尺寸，根据平均最短路径和最大子集团尺寸确定节点的移除比例，当比例达到预设值时，终止攻击。可选的，确定性能指标的变化趋势，包括：提取每次攻击时的平均最短路径和最大子集团尺寸数据，以平均最短路径和最大子集团尺寸数据为纵轴，以节点的移除比例为横轴，构建线形图，根据线形图确定性能指标的变化趋势。本专利技术贴合现实生活中的真实网络，从系统可控性的角度更全面的测评攻击策略对系统的伤害，通过线形图的方式可以清晰展现集群系统的脆弱性指标变化趋势，便于研究人员定性和定量的理解系统的脆弱性性能。附图说明图1为本专利技术一种用于测评系统脆弱性的方法的流程图；图2为本专利技术一种用于测评系统脆弱性的系统的结构图。具体实施方式现在参考附图介绍本专利技术的示例性实施方式，然而，本专利技术可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本专利技术，并且向所属
的技术人员充分传达本专利技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本专利技术的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。本专利技术提出了一种用于测评系统脆弱性的方法，如图1所示，包括：确定待测系统，针对待测系统建立待测系统的网络模型，针对网络模型，确定网络模型中网络节点的控制能力；采用复杂网络的平均最短路径和最大子集团尺寸两项指标，作为脆弱性测评的脆弱性指标；针对网络模型中网络节点的控制能力，设置网络攻击策略；以设置的网络攻击策略对网络模型进行攻击，以脆弱性指标为标准，监控并记录被攻击后的性能指标；确定性能指标的变化趋势，根据脆弱性指标的变化趋势，确定待测系统的脆弱性，完成待测系统的脆弱性测评。其中，网络模型为一个点集和一个边集建立的图。其中，控制能力为节点的最小驱动节点集MDS所占的比例。其中，攻击策略为根据节点的控制能力升序或降序攻击；攻击时，每次移除排在对首的多个节点和多个节点相连的链路，并计算当前网络模型中网络的平均最短路径和最大子集团尺寸，根据平均最短路径和最大子集团尺寸确定节点的移除比例，当比例达到预设值时，终止攻击。其中，确定性能指标的变化趋势，包括：提取每次攻击时的平均最短路径和最大子集团尺寸数据，以平均最短路径和最大子集团尺寸数据为纵轴，以节点的移除比例为横轴，构建线形图，根据线形图确定性能指标的变化趋势。本专利技术还提出了一种用于测评系统脆弱性的系统200，如图2所示，包括：模型建立单元201，确定待测系统，针对待测系统建立待测系统的网络模型，针对网络模型，确定网络模型中网络节点的控制能力；指标确定单元202，采用复杂网络的平均最短路径和最大子集团尺寸两项指标，作为脆弱性测评的脆弱性指标；策略确定单元203，针对网络模型中网络节点的控制能力，设置网络攻击策略；模拟单元204，以设置的网络攻击策略对网络模型进行攻击，以脆弱性指标为标准，监控并记录被攻击后的性能指标；测评单元205，确定性能指标的变化趋势，根据脆弱性指标的变化趋势，确定待测系统的脆弱性，完成待测系统的脆弱性测评。其中，网络模型为一个点集和一个边集建立的图。...

【技术保护点】
1.一种用于测评系统脆弱性的方法，所述方法包括：/n确定待测系统，针对待测系统建立待测系统的网络模型，针对网络模型，确定网络模型中网络节点的控制能力；/n采用复杂网络的平均最短路径和最大子集团尺寸两项指标，作为脆弱性测评的脆弱性指标；/n针对网络模型中网络节点的控制能力，设置网络攻击策略；/n以设置的网络攻击策略对网络模型进行攻击，以脆弱性指标为标准，监控并记录被攻击后的性能指标；/n确定性能指标的变化趋势，根据脆弱性指标的变化趋势，确定待测系统的脆弱性，完成待测系统的脆弱性测评。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于测评系统脆弱性的方法，所述方法包括：
确定待测系统，针对待测系统建立待测系统的网络模型，针对网络模型，确定网络模型中网络节点的控制能力；
采用复杂网络的平均最短路径和最大子集团尺寸两项指标，作为脆弱性测评的脆弱性指标；
针对网络模型中网络节点的控制能力，设置网络攻击策略；
以设置的网络攻击策略对网络模型进行攻击，以脆弱性指标为标准，监控并记录被攻击后的性能指标；
确定性能指标的变化趋势，根据脆弱性指标的变化趋势，确定待测系统的脆弱性，完成待测系统的脆弱性测评。


2.根据权利要求1所述的方法，所述网络模型为一个点集和一个边集建立的图。


3.根据权利要求1所述的方法，所述控制能力为节点的最小驱动节点集MDS所占的比例。


4.根据权利要求1所述的方法，所述攻击策略为根据节点的控制能力升序或降序攻击；
所述攻击时，每次移除排在对首的多个节点和多个节点相连的链路，并计算当前网络模型中网络的平均最短路径和最大子集团尺寸，根据平均最短路径和最大子集团尺寸确定节点的移除比例，当比例达到预设值时，终止攻击。


5.根据权利要求1所述的方法，所述确定性能指标的变化趋势，包括：
提取每次攻击时的平均最短路径和最大子集团尺寸数据，以平均最短路径和最大子集团尺寸数据为纵轴，以节点的移除比例为横轴，构建线形图，根据线形图确定性能指标的变化趋势。


6.一种用于测评系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹婷婷，魏笑笑，党杨军，
申请(专利权)人：航天信息股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11