面向电磁脉冲攻击的弹性网络高效设计——弹性光网络案例研究
网络与互联网体系结构
2021-11-10 v1
摘要
电信网络已成为我们日常生活中不可或缺的一部分,为商业、教育、医疗、金融、娱乐和社交等重要领域提供支持。同时,要求其持续不间断运行,而众多新威胁与攻击场景不断涌现。国际安全组织警告核武或电磁脉冲(EMP)攻击的可能性日益增加,此类攻击对传输网络也极具破坏性。在此背景下,我们研究面向EMP攻击的弹性网络高效设计,其中所需保护级别由多路径路由与军用级掩体(保护整个网络节点的先进电磁辐射弹性方法)的实施来提供。形式上,我们定义并研究了弹性光网络(EON)中的掩体选址、路由与频谱分配(BLRSA)问题。在问题目标中我们处理两个准则——网络弹性(由每次潜在攻击的平均丢失流量衡量)与频谱使用。针对该问题,我们提出整数线性规划(ILP)模型与两种专用启发式——1S-RSA与2S-RSA。随后,我们开展了分为三部分的广泛数值实验:(i)所提方法的调参,(ii)与参考方法对比,(iii)现实案例研究——高效的EMP弹性网络设计。案例研究中我们分析所提保护方案的收益与成本。此外,我们还分析三种现实网络拓扑对EMP攻击的脆弱性并识别其关键节点。研究证明了所提方法的高效性,并表明其可节省此类攻击无保护情况下高达90%的丢失流量。
引用
@article{arxiv.2103.16683,
title = {On the Efficient Design of Network Resilient to Electro-Magnetic Pulse Attack -- Elastic Optical Network Case Study},
author = {Róża Goścień},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.16683},
year = {2021}
}