论信息物理系统安全中的有限理性：博弈论分析及其在智能电网保护中的应用
计算机科学与博弈论
2016-10-10 v1 信息论
math.IT
摘要
本文研究了一个信息物理系统（CPS）的通用模型，该模型刻画了攻击从信息层向物理系统的扩散。特别地，提出了一种博弈论方法来分析一个防御者与一个攻击者在CPS上的交互。在该博弈中，攻击者对CPS的若干信息组件发起网络攻击，以最大化对物理系统的潜在危害，而系统运营商则选择防御若干信息节点以挫败攻击并最小化对物理侧的潜在损害。所提出的博弈明确考虑了攻击者和防御者可能具有不同的计算能力和对系统不同程度的了解这一事实。为刻画攻击者和防御者的这种有限理性，本文发展了一种受认知层级理论行为框架启发的新方法。在此框架中，假设防御者面对的攻击者可能具有不同的思考层级，反映其对系统的了解程度和计算能力。为求解该博弈，刻画了每种攻击者类型的最优策略，并计算了防御者面对这些不同类型时的最优响应。这一通用方法被应用于考虑广域保护及能源市场影响的智能电网安全。数值结果表明，当考虑攻击者的有限理性时，偏离纳什均衡策略是有益的。此外，结果表明，当面对具有高计算能力的攻击者时，防御者偏离纳什均衡的动机减弱。
引用
@article{arxiv.1610.02110,
title = {On Bounded Rationality in Cyber-Physical Systems Security: Game-Theoretic Analysis with Application to Smart Grid Protection},
author = {Anibal Sanjab and Walid Saad},
journal= {arXiv preprint arXiv:1610.02110},
year = {2016}
}