本发明涉及利用博弈论和非线性规划方法,针对系统存在拒绝服务攻击时,确定基于信噪干扰比的多通道功率分配方法。
背景技术:
随着科技的发展,无线通讯网络被广泛的应用于数据的传输。然而,由于无线网络的应用,使得系统极易受到对手的攻击。所以,网络安全问题在无线网络通讯中占有重要的地位。此外,由于需要传输的数据量较大,需要通过多个通道同时传输。如果此时考虑存在网络攻击的情况,为了更好的保证传输安全,需要考虑每个通道功率分配的问题。
对于存在网络攻击的功率分配问题,防守方的目的是在总功率有限的情况下,保证尽可能多的数据能够安全传输;而攻击方的目的是尽可能的阻断数据的传输,并且尽可能多的消耗系统能量。因此,该问题可以采用博弈论的方法来解决。然而,如果博弈双方采取行动策略有先有后,而且双方所知的信息是不完全的,这时候如何选择最优的策略需要进一步的深入研究。
本发明提出了一种基于stackelberg博弈和非线性优化的方法,解决了系统存在拒绝服务攻击时的多通道功率问题。
技术实现要素:
本发明目的在于提出一种系统存在拒绝服务攻击时,如何针对多通道进行功率分配的问题。本发明的技术方案实施如下:
(1)建立多通道传输和攻击模型;
(2)针对不完全信息博弈情况,为攻防双方选择合适的回报函数;
(3)通过求解非线性优化问题,设计博弈双方的最优策略。
本发明的优势在于:
适用于解决存在网络攻击时的功率分配问题,具有很高的应用价值。此外,本发明还能够解决存在不完全信息情况下攻防双方的博弈问题,为攻防双方的策略选择问题提供了相应的解决方法。
具体实施方式
为使本发明的技术实施方案更加清楚明白,以下给出具体的实施方式:
(1)建立多通道传输和攻击模型
假设所有通道存在独立加性高斯白噪声,由于干扰存在,数据包可能会丢失。因此,可以下面的采用信噪比来描述该情况:
其中,
如果考虑传输通道受到对手的拒绝服务攻击,则采用下面的信噪干扰比来描述:
其中,θi为攻击方分配到第i个通道的攻击功率;βi为攻击方第i个通道的增益。
(2)针对不完全信息博弈情况,为攻防双方选择合适的回报函数
情况一:假设防守方仅仅知道攻击是否存在的概率,而不是准确的知道是否存在。也就是说,用户仅仅知道环境中存在白噪声的概率为γ,而存在网络攻击的概率为1-γ。所以,攻防双方可以选择如下的回报函数:
其中,
情况二:以上的分析假设攻防双方已知对方的总功率,如果防守方仅仅以概率γi知道攻击方的总功率
因此,攻击者的策略集变为
(3)通过求解非线性优化问题,设计博弈双方的最优策略
情况一:定义
假设有l个通道防守方分配的功率不为零,并且定义
其中,
假设给定防守方的策略λ,那么攻击方的最优策略为:
其中,
值得注意的是,为了设计攻击方的最优策略,需要先计算
考虑到
其中,
情况二:定义
通过求解上面的优化问题,得到防守方的最优策略λ以后,通过计算下面的优化问题可以得到攻击方的最优策略:
该优化问题的解可以通过优化控制理论的kkt条件给出:
其中,
需要指出的是,方程(18)也可以采用和算法1相同的计算方法求解。