基于FPN的模糊攻击图模型及生成算法研究

１引言

文中提出的基于模糊Ｐｅｔｒｉ网（ＦｕｚｚｙＰｅｔｒｉｎｅｔ，ＦＰＮ）的攻击表示模型ＦＰＡＮ（ＦｕｚｚｙＰｅｔｒｉ－ｎｅｔＡｔｔａｃｋＮｅｔ）用变迁表示攻击行为的产生过程，库所表示系统状态的逻辑描述，将攻击行为和攻击结果进行了区分，因而能很直观地表示网络攻击的演变情况，而且ＦＰＮ图表示攻击行为更易于扩展，增加节点可以不改变原有结构。因此基于ＦＰＮ的ＦＰＡＮ非常适于描述攻击模型，尤其是协同攻击模型。

２攻击模型ＦＰＡＮ的构建方法

２．１ＦｕｚｚｙＡｔｔａｃｋＮｅｔ的定义

定义１ＦｕｚｚｙＡｔｔａｃｋＮｅｔ（ＦＰＡＮ）的结构定义为一个七要元：

ＦＰＡＮ＝（Ｐ，Ｔ，Ｄ，Ｉ，Ｏ，Ｆ，θ）。

其中，Ｐ＝｛ｐ

１

，ｐ２，…，ｐｎ｝是一个库所的有限集合，其中

的任一库所ｐ

ｉ表示攻击阶段；Ｔ＝｛ｔ

１

，ｔ２，…，ｔｍ｝是一

个变迁的有限集合，其中的任一变迁ｔ

ｊ

表示攻击过

程；Ｐ∩Ｔ＝7，Ｐ∪Ｔ≠8；Ｉ：Ｐ→Ｔ为输入矩阵，Ｉ＝｛δ

ｉｊ

｝，δｉｊ为逻辑量，δｉｊ∈｛０，１｝，当ｐｉ是ｔｊ的输入时，δｉｊ＝１，

当ｐ

ｉ不是ｔ

ｊ

的输入时，δ

ｉｊ

＝０，ｉ＝１，２，…，ｎ，ｊ＝１，２，…，

ｍ；Ｏ：Ｔ→Ｐ为输出矩阵，Ｏ＝｛γｉｊ｝，γｉｊ为逻辑量，γｉｊ∈

｛０，１｝，当ｐｉ是ｔｊ的输出时，γｉｊ＝１，当ｐｉ不是是ｔｊ的

输出时，γ

ｉｊ

＝０，ｉ＝１，２，…，ｎ，ｊ＝１，２，…，ｍ；Ｉ，Ｏ为ｎ×ｍ

阶矩阵，Ｆ为检测估计权值矩阵，Ｆ＝ｄｉａｇ（μ

１

，μ２，…，

μｍ），μｊ∈［０，１］为模糊规则ｔｊ的置信度，表示该节点

在攻击过程中的满足程度、攻击可能性、代价等，Ｄ＝

｛ｄ１，ｄ２，…，ｄｎ｝为一个命题集合，｜Ｐ｜＝｜Ｄ｜，ｄｉ与ｐｉ一一

对应，为攻击阶段的ｐ

ｉ

系统状态等的描述，θ０为初

始状态的命题可信度矩阵，θ０＝（θ０ｄ１，…，θ０ｄｎ）Ｔ，θ０ｄｉ是命

题ｄ

ｉ

的初始逻辑状态，θ０

ｄｉ

为［０，１］区间的模糊数，表

示命题ｄ

ｉ

的真实程度，用来描述系统状态。

ＦＰＡＮ中的库所可以表示为三要元（ｐｋ，・ｐｋ，

ｐｋ・），・ｐｋ和ｐｋ・分别是ｐｋ的输入变迁集和输出变迁

集，・ｐ

ｋ

反映了导致ｐ

ｋ

这一攻击阶段之前的攻击过

程；ｐ

ｋ

・反映了ｐｋ这一攻击阶段的下一步攻击过程。

若・ｐ

ｋ

＝8，则ｐｋ为攻击起点，并将ｐｋ称作起始库所；

若ｐ

ｋ

・＝8，则ｐｋ为攻击最终目标，并将ｐｋ称作顶上

库所或目标库所。变迁可以表示为三要元（ｔ

ｋ

，・ｔｋ，

ｔｋ・），・ｔｋ和ｔｋ・分别是ｔｋ的输入库所集和输出库所

集，分别反映了ｔ

ｋ

这一攻击过程中系统的前后状态

变化，・ｔ

ｋ

≠8，为攻击前提集合，ｔｋ・≠8，为攻击结果

集合。一般情况下，网络攻击的ＦＰＡＮ表示可按如基于ＦＰＮ的模糊攻击图模型及生成算法研究

黄光球，乔坤，朱华平

（西安建筑科技大学管理学院，陕西西安７１００５５）

摘要：以模糊Ｐｅｔｒｉ网（ＦｕｚｚｙＰｅｔｒｉｎｅｔ，ＦＰＮ）理论为基础，定义了一种面向检测的新型网络攻击模型ＦＰＡＮ，提出

了ＦＰＡＮ的生成算法，并通过实验验证了算法的正确性，该模型比攻击树（ＡｔｔａｃｋＴｒｅｅ）更能够反映各个步骤之间的

关系，可重用性也更强，具有较好的实用性。

关键词：模糊Ｐｅｔｒｉ网；攻击树；攻击建模；入侵检测

中图分类号：ＴＰ３１文献标识码：Ａ文章编号：１０００－７１８０（２００７）０５－０１６２－０４

ＡｐｐｒｏａｃｈｔｏＦｕｚｚｙＡｔｔａｃｋＮｅｔＢａｓｅｄｏｎＦｕｚｚｙＰｅｔｒｉＮｅｔａｎｄ

ｉｔｓＧｅｎｅｒａｔｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍ

ＨＵＡＮＧＧｕａｎｇ－ｑｉｕ，ＱＩＡＯＫｕｎ，ＺＨＵＨｕａ－ｐｉｎｇ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｘｉ′ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００５５，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎＦｕｚｚｙＰｅｔｒｉｎｅｔ（ＦＰＮ），ａｎｅｗｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ－ｏｒｉｅｎｔｅｄｎｅｔｗｏｒｋａｔｔａｃｋｍｏｄｅｌｎａｍｅｄＦｕｚｚｙＰｅｔｒｉ－ｎｅｔ

ＡｔｔａｃｋＮｅｔ（ＦＰＡＮ）ｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｍｏｄｅｌ，ａｇｅｎｅｒａｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅ

ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅａｔｔａｃｋｔｒｅｅ，ｔｈｉｓｍｏｄｅｌｃａｎｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｅａｃｈ

ｓｔｅｐｏｆｔｈｅａｔｔａｃｋ；ｉｔｓｒｅｕｓａｂｉｌｉｔｙａｎｄｕｓａｂｉｌｉｔｙａｒｅａｌｓｏｇｏｏｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｕｚｚｙｐｅｔｒｉｎｅｔ；ａｔｔａｃｋｔｒｅｅ；ａｔｔａｃｋｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｉｎｔｒｕｓｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎ

收稿日期：２００６－０６－１８