卫星移动通信网络拓扑结构脆弱性分析与评估技术研究

admin · 发表于 2025-1-11 22:50:24

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雅宝题库解析：
针对军民用卫星移动通信网络在提高网络管理安全性方面的迫切需求，开展了这种网络的拓扑结构脆弱性分析和评估技术研究。在借鉴计算机网络已有的网络拓扑结构分析方法的基础上，结合卫星移动通信网络自身的特点，提出了适合卫星移动通信网络的节点重要性评价技术、网络攻击图的生成技术，进而提出了利用攻击路径危害程度来评估卫星移动通信网络拓扑结构脆弱性的方案。最后，在仿真平台中利用一种具有反馈机制的可视化模型实现了脆弱性评估过程的可视化。1、阐述了论文的研究对象，研究了卫星移动通信的网络结构及安全性特点。提出了一种通用可扩展式网络节点模型，通过“节点ID、节点类型、节点存在时段、相邻节点ID、节点介数、节点重要性、节点漏洞和节点扩展属性”等八个属性来描述这种网络的拓扑结构特点，支持计算机形式化分析。2、提出了一种基于网络关联性的节点重要性评价算法。研究了网络拓扑中各个节点重要性的依赖关系，从节点承担的网络通信任务的角度探讨了节点的重要程度除了跟它所处的位置有关外，还受限于其相邻节点的重要性。定义了节点重要性贡献矩阵（NICM）的概念，并使用节点的介数作为节点重要性初值。利用NICM来对各个节点的重要性进行一次重新分配，能够精确地评价网络中各个节点的重要性。这种方法摒弃了传统的利用逐个移除节点来分析其重要性的思路，不涉及网络可能被分割的题目，适合在卫星移动通信网络中的应用。3、提出了一种基于性能状态空间的卫星移动通信网络攻击图生成算法。剖析了攻击图理论在网络攻击分析方面的优势及其在卫星移动通信网络中应用的局限性。计算机网络中常使用攻击者权限状态作为生成攻击图的状态空间，而对卫星网络的攻击效果无法用权限提升来描述。定义了虚拟的性能节点（VPN）的概念，利用所关注的若干系统性能指标来代替攻击者权限，构成攻击图的状态空间，使攻击图理论能够应用到卫星网络且便于攻击效果分析。针对使用休斯网管协议及其衍生产品的卫星通信网络，建立了7条性能指标及7类攻击方法。本算法首次解决了卫星网络攻击图的生成题目。4、进一步提出了卫星移动通信网络的拓扑结构脆弱性评估算法。分析了卫星移动通信网络中，传统的攻击图分析方法在确定攻击成功概率和攻击危害程度方面的局限性。攻击者作为智能主体在攻击方法的选择上具有一定的倾向性，引入了攻击选择概率的概念；而攻击路径的危害程度，可以用攻击路径上涉及的网络节点的重要性和虚拟性能节点中的性能下降程度来综合衡量。结合攻击图对攻击路径的分析和所涉及节点的重要性，首次提出了有效的卫星移动通信网络的拓扑结构脆弱性定量评估算法。5、设计了卫星移动通信网络拓扑结构脆弱性评估的仿真平台。通过符合泊松分布的用户流量模型来模拟真实网络中的用户行为；通过网络攻击效果的可视化技术来表现各类攻击的实际危害程度。实现了卫星移动通信网络拓扑结构脆弱性评估过程的可视化模型，实验人员可以根据感知结果重新配置攻击规则，实现同脆弱性评估算法的交互，可改善评估结果。最后，对论文内容进行了总结，并指出了需要进一步深入研究的若干题目。

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