基于模型和动态事件触发的多智能体抵御DoS攻击的控制方法

本发明涉及多智能体系统控制领域和恶意网络攻击处理领域，特别是涉及一种多智能体系统应对通信链路间dos攻击的方法。

背景技术：

1、在多智能体系统中需要通过一定的传输网络进行信息交换。相邻智能体之间的信息传输对通信网络的高度依赖将使系统更容易受到恶意攻击的影响。其中最常见的就是拒绝服务攻击，即dos攻击。目前现存的处理dos攻击的方法中，还未有用在单个智能体系统上增加一个数学模型，用计算出的模型状态来处理的。本方法中模型状态用来解决当dos攻击发生时，通信网络受损或者中断，系统控制器无法正常接收邻居智能体的状态信息，从而导致系统行为异常的问题。经过调查研究本发明所提出的一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法是较为新颖的。

2、本发明公布了智能体之间通信的两种方式：公用共享通信网络和专用网络。公用共享通信网络的优点是:成本低。缺点是:安全性不如专用网络。而专用网络不和其他网络共享资源:可以有独立的ip地址空间，可以保证信息传输的安全性，由于信息传输路径是专用的，其优点是:运行稳定，系统安全性好。缺点是:投资巨大。故为了兼顾网络传输安全性和经济合理性，只有当dos攻击作用在公用共享通信网络时，系统才选择用专用网络传输模型状态。其他时间专用网络处于休眠状态，只有公用共享通信网络运行。若不增加一个数学模型，另设一个模型线路，只是在原有系统传输通道另加一个专用网络，则会造成巨大的成本，造成很大的专有网络资源的浪费。因为当公用共享通信网络受到dos攻击时，原有系统状态已然受损，这时状态传输通道再切换为专有网络的话，传输去的将是已受损的状态信息。要想解决这个问题，只有一直启用专用网络，并行使用公用共享通信网络和专用网络，这样的话自然就会造成成本过高，资源浪费。故在智能体系统增加一个数学模型，且设一条模型线路是很有必要，也是很有意义的。

3、在所提出的一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法中，所构建的数学模型是会用实际系统状态更新数学模型状态的，这样可以保证在单次有限的dos攻击持续时间内，控制好模型的精度，每一次的更新都是模型状态的一次校正，保证模型状态不会因自我演化而与实际系统状态产生较大偏离，达到抵御dos攻击的目的。

4、同时在多智能体系统中，智能体的状态和控制信息是通过网络传输来更新的，但在实际情况中，通信网络介质的带宽和传输速率通常是有限的。为了有效利用有限的计算和通信资源，完成各种协同控制任务，开发了一种事件触发机制。本发明采用近年来提出的动态事件触发机制。其可以进一步降低触发频率，同时保证一定的性能，通过引入一个动态阈值参数，相比于静态事件触发机制，更能进一步节约通信资源。

5、近年来，多智能体系统编队控制问题已成为重要的研究课题之一，研究多智能体编队控制的意义在于，它可以提高智能体的协作能力和效率，从而实现更复杂的任务。与单个智能体相比，多智能体系统具有更强的适应性和鲁棒性，可以在不同环境下完成不同的任务。此外，多智能体编队控制还可以提高系统的可靠性和安全性，减少故障和事故的发生。因此，研究多智能体编队控制对于推动智能化技术的发展和应用具有重要的意义。故将发明所提出的采用动态事件触发的多智能体系统中基于模型的抵御dos攻击的方法应用于编队控制是很有意义的。

技术实现思路

1、本发明的目的是公布一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法，在dos攻击造成智能体实际系统状态失真时，建立一个系统数学模型，它被设置为持续跟踪智能体的真实和正确状态，以代替受损的实际系统的状态来进行控制任务，本发明选用的控制任务为编队控制，同时引入动态事件触发机制来节约通信资源。

2、为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法，包括以下步骤：

4、步骤s1：建立一个系统数学模型，并被设置为持续跟踪智能体的真实和正确状态，以代替受损的实际系统的状态；若实际系统的状态未被攻击改变或破坏，就使用实际系统的状态来进行控制行为，并且用实际系统状态来更新数学模型的当前状态，进行一次校准；若检测到攻击时，利用模型的状态来确定智能体的控制行为，并忽略来自网络的破坏信息；

5、步骤s2：铺设两种通信网络：公用共享通信网络和专用网络，作为智能体之间的通信路径；

6、步骤s3：在多智能体系统中使用动态事件触发机制，并把模型线路接入系统；

7、步骤s4：构建攻击检测装置，检测dos攻击是否发生；

8、步骤s5：根据是否检测到攻击来切换智能体状态传输线路，若未发生攻击时实际系统线路要进行模型的状态更新；

9、步骤s6：将智能体系统整体封装好之后，用以做dos攻击下的编队控制。

10、本发明的基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法，当通信网络受到dos攻击时，影响到了控制器正常接收邻居的状态信息，这时通过在智能体系统中，构建一个数学模型用来计算模型状态(这个状态逼近于未受攻击的实际系统的状态)，把模型状态通过专用网络传入控制器，由此来实现智能体的各种行为。模型的启用与否取决于攻击检测装置对dos攻击的检测，未检测到攻击时模型线路处于关闭状态，采用实际系统线路(连接公用共享通信网络)来传输数据，并进行模型状态的更新，对模型进行校准。

11、本发明中对于模型的更新校准，以及模型状态的误差分析有着详细的说明。在有限制的单次dos攻击持续时间内，采用模型状态去进行控制行为，是在误差允许范围内的。

12、本发明的控制方法还可用于含有动态事件触发机制的多智能体系统的编队控制，使其足以应对作用于共享通信网络上的dos攻击，顺利完成编队任务。

13、采用本发明的技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

14、公用共享通信网络的优点是：成本低。缺点是：安全性不如专用网络。而专用网络不和其他网络共享资源，可以有独立的ip地址空间，可以保证信息传输的安全性。由于信息传输路径是专用的，其优点是：运行稳定，系统安全性好。缺点是：投资巨大。故为了兼顾网络传输安全性和经济合理性，只有当dos攻击作用在公用共享通信网络时，系统才选择用专用网络传输模型状态。其他时间专用网络处于休眠状态，只有公用共享通信网络运行。若不增加一个数学模型，另设一个模型线路，只是在原有系统传输通道另加一个专用网络，则会使得成本巨大，造成很大的专有网络资源的浪费。因为当公用共享通信网络受到dos攻击时，原有系统状态已然受损，这时状态传输通道再切换为专有网络的话，传输去的将是已受损的状态信息。要想解决这个问题，只有一直启用专用网络，这样的话自然就会造成成本过高，资源浪费。故在智能体系统增加一个数学模型，且增设一条模型线路是很有必要，也是很有意义的。

15、由此本发明所述的方法，本发明无论是在经济性、安全性，还是实用性、可靠性上都具有很高的推广价值。

技术特征：

1.一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法，其特征在于，智能体i的实际系统的动力学模型表示为：

3.根据权利要求1所述的一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法，其特征在于，引入一个随机变量来描绘dos攻击(拒绝服务攻击)的发生。

4.根据权利要求1所述的一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法，其特征在于，智能体系统由采样器、事件发生器、存储器、控制器、执行器、系统数学模型、攻击检测装置组成。

5.根据权利要求1所述的一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法，其特征在于，智能体之间通信的两种路径的切换，取决于攻击检测装置对于dos攻击的检测，若检测到dos攻击发生，则传输智能体状态采用模型线路，走专用网络；反之不采用模型线路，走公用共享通信网络。

6.根据权利要求1所述的一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法，其特征在于，用实际系统状态更新数学模型状态的目的在于：在单次有限的dos攻击持续时间内，控制好模型的精度，每一次的更新都是模型状态的一次校正，保证模型状态不会因自我演化而与实际系统状态产生较大偏离。

7.根据权利要求1所述的一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法，其特征在于，dos攻击作用于公用共享通信网络。

8.根据权利要求1所述的一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御dos攻击的控制方法，其特征在于，用以实现实物编队控制的智能体为麦克纳姆轮小车。

技术总结
本发明公开了一种基于模型和动态事件触发的多智能体抵御DoS攻击的控制方法。包括以下步骤：当通信网络受到DoS攻击时，影响到了控制器正常接收邻居的状态信息，这时通过在智能体系统中，构建一个数学模型用来计算模型状态(这个状态逼近于未受攻击的实际系统的状态)，把模型状态通过专用网络传入控制器，由此来实现智能体的各种行为；当通信网络未受到攻击DoS攻击时，用实际系统状态去进行控制行为，并且用此状态去更新模型状态，对模型进行校准。模型的启用与否取决于攻击检测装置对DoS攻击的检测，未检测到攻击时模型线路处于关闭状态。本发明还将此方法用于含有动态事件触发机制的多智能体系统的编队控制，使其足以应对作用于共享通信网络上的DoS攻击，顺利完成编队任务。

技术研发人员：杨艳萍,李骄阳,沈波
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14