[发明专利]一种基于Markov微分博弈区块链模型的安全态势感知算法

权利要求书

1.一种基于Markov微分博弈区块链模型的安全态势感知算法，包括以下步骤：

(1)利用通过入侵检测系统对日蚀攻击产生的安全数据进行威胁分析，建立区块链网络拓扑和节点连通性；

(2)结合日蚀攻击下的区块链网络拓扑结构，将整个网络的节点分为四个等级：正常级G，感染级B，巩固级C，破坏级H；并对博弈双方的攻防强度进行分类，用分别表示攻击方的攻击强度，其中，防御者的防御强度用表示，其中，

(3)以微分博弈理论和Markov决策方法为基础，构建了攻击图MAG,将一定时间的区块链网络攻防对抗转化为多阶段且每个阶段持续时间较短的连续攻防过程，构建了基于Markov微分博弈模型在区块链上做态势感知；

(4)利用当前网络各安全等级节点数量、攻击方和防御方的目标函数值(攻防收益)以及目标函数差值来判断当前以及未来区块链系统的安全状态。

2.根据权利要求1所描述的一种基于Markov微分博弈区块链模型的安全态势感知算法，其特征在于：所描述步骤(1)中，根据区块链网络结构，将网络分为主块、挖矿块、攻击块、广播块、防御块，结合日蚀攻击特性，建立区块链网络拓扑和节点连通性。

3.根据权利要求1所描述的一种基于Markov微分博弈区块链模型的安全态势感知算法，其特征在于：所描述步骤(2)中，对其区块链节点的安全等级进行定义，其中L＝{G,B,C,H},分别表示为：正常级G，感染级B,巩固级C，破坏级H。G→B:防御方选择的防御策略失败，区块链节点从安全级跳转到感染级，当前攻击处于潜伏状态，攻击者可利用该感染节点继续攻击相邻节点。G→C:防御者选择的防御策略成功，该区块链节点具有抵抗攻击的免疫能力。B→C:防御者再次制定的防御策略成功，当前感染节点从感染级跳转到巩固级，并且该节点具有抵御攻击的免疫能力。B→H:防御者再次制定的防御策略失败，破坏效果出现。

4.根据权利要求1所描述的一种基于Markov微分博弈区块链模型的安全态势感知算法，其特征在于所描述步骤(3)中，攻击图MAG的构建。决定攻击图的因素有安全状态集合Z、博弈双方集合S、有向边集合E、博弈阶段数K和状态转移概率K，具体定义如下：

(3.1)安全状态集合：区块链节点中所有节点的安全状态用表示,其中为区块链节点的初始状态，用{Z₁,...Z_k,...Z_K}表示区块链节点的结束状态。

(3.2)博弈双方：博弈双方用集合S＝(S_D,S_A)表示，攻击者S_A的目标是攻击正常的区块链节点，使得正常的区块节点为感染节点或破坏节点。防御者S_D为目标是检测并执行防御策略，使得感染节点或破坏节点变为正常节点。

(3.3)E表示有向边集合，攻击方攻击路径的集合。

(3.4)博弈阶段数。用K表示多阶段博弈双方博弈的阶段数，某一个阶段博弈用M(k)表示，k＝{1,2,...,K}，每个阶段的博弈持续时间为[t_start,t_end]，K个阶段且每个阶段持续博弈时间为T的多阶段博弈过程M(k)的时间为[t_k,t_k+T]，且

(3.5)状态转移概率。四个安全等级节点的状态转移概率用P_ij表示，其中P_ij＝(Z_j|Z_i)，表示系统当前状态从Z_i跳转到Z_j。

5.根据权利要求1所描述的一种基于Markov微分博弈区块链模型的安全态势感知算法，其特征在于所描述步骤(4)中，设定目标函数R，并在函数中引入折现因子μ，得到攻击方的目标函数以及防御方的目标函数利用目标函数差值以及各节点安全等级变化综合评估区块链整体安全态势。