[发明专利]一种基于博弈论的微电网信息物理系统防御方法

说明书

本发明公开了一种基于博弈论的微电网信息物理系统防御方法。本发明以历史数据为基础，获取各负荷节点遭受攻击的概率分布；建立恶意代码攻击的传播模型和效果模型，并构建恶意代码攻击的成本函数和查杀恶意代码攻击的成本函数；刻画了恶意代码攻击对微电网运行造成的实际影响，建立了攻防双方的博弈论模型；在此基础上，通过获取合理的查杀策略，最小化微电网的总损失。本发明通过博弈论，获取合理的攻击策略/查杀策略使得攻防双方处于纳什均衡状态，即双方都不能通过单方面更改策略来进一步提高自身利益。

技术领域

本发明涉及了一种对恶意代码攻击的微电网信息物理系统防御方法，具体涉及了一种基于博弈论的微电网信息物理系统防御方法。

背景技术

微电网的信息物理系统存在较多安全漏洞，及易受到网络攻击。为减小恶意代码攻击对微电网(防御者)造成的总损失，可利用凸优化理论、博弈论、智能进化算法等方式获取有效的查杀策略。但目前研究尚未关注到具有传播特性的恶意代码攻击对微电网造成的影响及如何最小化这类攻击对微电网的总损失。

发明内容

本发明主要针对微电网信息物理系统遭受具有传播特性的恶意代码攻击，负荷数据被篡改，导致微电网供需不平衡，危及微电网正常运行这一场景。本发明提供了一种基于博弈论的微电网信息物理系统防御方法，方法以智能电网收集的历史数据为基础，通过获取合理的恶意代码查杀策略，可在微电网信息物理系统在遭受这类攻击时，最小化微电网在遭受这类攻击时的总损失。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的

本发明包括以下步骤：

步骤1：运用传播动力学建模方法、马尔科夫理论和概率论，建立基于微电网信息物理系统的恶意代码攻击的传播模型和效果模型；

步骤2：基于传播模型和效果模型，结合电力系统架构和调度算法，获得恶意代码攻击对微电网运行造成的影响；

步骤3：构建恶意代码攻击的成本函数和查杀恶意代码的成本函数；

步骤4：根据恶意代码攻击的成本函数和查杀恶意代码的成本函数，求出恶意代码攻击的成本和查杀恶意代码的成本；

步骤5：根据恶意代码攻击对微电网运行造成的影响以及恶意代码攻击的成本和查杀恶意代码的成本，提出攻击者纯收益和防御者总损失的计算方法；

步骤6：通过对微电网信息物理系统的历史数据分析，获取恶意代码攻击在微电网信息物理系统中各负荷节点上的概率分布并作为博弈初始时刻下微电网信息物理系统的网络状态；

步骤7：基于博弈初始时刻下微电网信息物理系统的网络状态，利用恶意代码攻击的传播模型和效果模型、恶意代码攻击的成本函数和查杀恶意代码攻击的成本函数、攻击者纯收益和防御者总损失的计算方法，再按照纳什均衡点的定义，通过智能进化算法求出攻击查杀策略组合中的潜在纳什均衡策略组合，并将潜在纳什均衡策略组合中的查杀策略作为微电网信息物理系统的最佳查杀策略，实现微电网信息物理系统对恶意代码攻击的防御。

所述步骤1中传播模型的公式为：

其中，I_i,t为负荷节点i在t时刻处于被攻击状态的概率，a_ij为负荷节点通信网络中负荷节点i与负荷节点j的邻接系数，如果负荷节点i与负荷节点j有通信渠道，则a_ij＝1，否则a_ij＝0；N_load为负荷节点的总数，β_j,t表示攻击者在t时刻对负荷节点j的攻击强度，γ_i,t表示防御者在t时刻对负荷节点i的恶意代码查杀强度，T表示恶意代码攻击与防御持续的总时间；

所述效果模型的公式为：