本發(fā)明涉及通信安全領(lǐng)域，且更確切地涉及一種基于數(shù)據(jù)融合的多因素通信鏈路安全評估方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)所使用的通信鏈路正在發(fā)生革命性的轉(zhuǎn)變，例如以5g為代表的高頻段無線電通信已應(yīng)用在民航領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)空地之間的信息傳輸。通信鏈路是系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的主要方式，通信質(zhì)量的好壞通常受環(huán)境因素或人為因素的影響。在未來，對于通信質(zhì)量的要求會(huì)隨著技術(shù)的進(jìn)步越來越高，外界因素已經(jīng)成為不可忽略的影響部分之一，因此如何評估自然環(huán)境對于通信鏈路的影響是目前研究的熱點(diǎn)問題。

2、研究通信鏈路的影響評估方法，可以計(jì)算出通信鏈路的安全等級以及外界因素帶來的影響，通過量化外界影響，一方面能了解到通信鏈路的安全狀態(tài)以便采取響應(yīng)的措施，降低外界因素帶來的影響；另一方面，通過預(yù)先評估外界因素帶來的影響，能夠進(jìn)一步提升通信系統(tǒng)的抗干擾能力。

3、主觀方法在本發(fā)明中采用的是層次分析法、d-s證據(jù)理論。

4、客觀方法在本發(fā)明中采用的是灰色關(guān)聯(lián)度法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于主客觀數(shù)據(jù)融合的多因素通信鏈路安全評估方法，通過灰色關(guān)聯(lián)度方法、d-s證據(jù)論、層次分析法結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)矩陣在風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中的應(yīng)用，對通信鏈路中存在的不確定性因素、指標(biāo)進(jìn)行分析，確定權(quán)重，計(jì)算體系的風(fēng)險(xiǎn)值。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、s1：建立通信鏈路安全評價(jià)模型，建立過程如下，首先提煉出通信鏈路的安全性指標(biāo)，接著分析影響通信鏈路安全性指標(biāo)的外界因素，最后建立考慮多因素條件的通信鏈路安全評價(jià)模型。此體系模型用于分析通信鏈路在外界干擾下的防御能力，對于外界影響進(jìn)行安全性評估和預(yù)防。

4、s2：對整理出的多因素指標(biāo)進(jìn)行預(yù)處理，按照能否利用客觀數(shù)據(jù)進(jìn)行衡量的條件實(shí)現(xiàn)指標(biāo)分類。

5、s3：利用不同方法對多影響因素指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其中對于可以度量的指標(biāo)主要采用以下三類方法：

6、收集并分析影響指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)；

7、使用仿真軟件來獲得特定場景下的模擬數(shù)據(jù)；

8、搭建實(shí)驗(yàn)場景進(jìn)行實(shí)地測量；

9、難以度量的指標(biāo)采用專家主觀評價(jià)的方式獲取數(shù)據(jù)。

10、s4：使用主客觀相結(jié)合的方法對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行安全性分析，得到外界因素對于通信鏈路安全性指標(biāo)的權(quán)重、影響程度和風(fēng)險(xiǎn)值。

11、s5：綜合多因素的權(quán)重和影響得到通信鏈路受外界環(huán)境影響的綜合安全風(fēng)險(xiǎn)值。

12、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，由研究人員分析通信鏈路的安全性指標(biāo)并構(gòu)建通信鏈路的評價(jià)體系，由研究人員制作評分表或調(diào)查問卷并發(fā)布；由相關(guān)領(lǐng)域的專家組進(jìn)行打分得到主觀數(shù)據(jù)。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，對于無法采用客觀數(shù)據(jù)的評價(jià)指標(biāo)，根據(jù)建立好的識(shí)別框架：

14、u＝{影響程度小，影響程度一般，影響程度大}；

15、邀請數(shù)位專家給出每個(gè)指標(biāo)在所有識(shí)別框架子集下的基本概率分配函數(shù)；對于每個(gè)指標(biāo)和對應(yīng)的識(shí)別框架子集，利用dempster融合規(guī)則依次兩兩融合專家給出的基本概率分配函數(shù)，最終得到每個(gè)指標(biāo)在所有識(shí)別框架子集下的基本概率分配函數(shù)，取基本概率分配函數(shù)最大值對應(yīng)的子集為該指標(biāo)的最終影響評語；將最終影響評語轉(zhuǎn)化為影響性評價(jià)等級。

16、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，對于采用客觀數(shù)據(jù)的評價(jià)指標(biāo)，采用灰色關(guān)聯(lián)度方法，計(jì)算所述評價(jià)指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)，將灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)轉(zhuǎn)化為影響性評價(jià)等級。

17、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)矩陣方法包括可能性評價(jià)等級、影響性評價(jià)等級；所述可能性評價(jià)等級和所述影響性評價(jià)等級相同，均包括一級、二級、三級。

18、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述評價(jià)指標(biāo)由準(zhǔn)測層指標(biāo)構(gòu)成，所述準(zhǔn)則層指標(biāo)包括完整性、機(jī)密性和可用性；所述準(zhǔn)則層由指標(biāo)層構(gòu)成；所述完整性包括人為錯(cuò)誤、電磁干擾、傳輸數(shù)據(jù)被修改；所述機(jī)密性包括鏈路損壞/故障、惡意軟件/病毒；所述可用性由環(huán)境變化和天氣條件構(gòu)成；所述環(huán)境變化包括運(yùn)行高度、城市環(huán)境、非城市環(huán)境；所述天氣條件包括降雨、濕度變化、雷暴天氣

19、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，本發(fā)明采用層次分析法結(jié)合專家主觀數(shù)據(jù)計(jì)算所有指標(biāo)的權(quán)重；根據(jù)所述評價(jià)指標(biāo)的相對重要程度進(jìn)行打分；根據(jù)所得分值構(gòu)建判斷矩陣；對所述判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)；根據(jù)所得判斷矩陣計(jì)算評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量，并歸一化權(quán)重向量。

20、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，構(gòu)建判斷矩陣的方法包括采用1、3、5、7、9及其倒數(shù)的方法構(gòu)建判斷矩陣。

21、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量的求解方法包括：將所述判斷矩陣的每一列元素除以對應(yīng)列元素的和，得到歸一化后的加權(quán)判斷矩陣；根據(jù)所述加權(quán)判斷矩陣進(jìn)行特征值分解，得到最大特征值；將最大特征值代入加權(quán)判斷矩陣，并解出對應(yīng)的最大特征向量；對最大特征向量進(jìn)行歸一化處理得到權(quán)重向量；

22、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)的方法包括：計(jì)算一致性指標(biāo)ci(一致性指數(shù))和cr(一致性比率)；當(dāng)一致性比率時(shí)，判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)，否則判斷矩陣未通過一致性檢驗(yàn)，需要重新構(gòu)建判斷矩陣并重新求得權(quán)重向量；

23、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述s5的風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算步驟包括：使用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法計(jì)算出方案層指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)值；使用分層加權(quán)求和的方法計(jì)算出綜合風(fēng)險(xiǎn)值。

24、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述使用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算過程為：通過實(shí)測或查閱文獻(xiàn)的方法得到不同評價(jià)指標(biāo)的可能性評價(jià)等級；根據(jù)所述的可能性評價(jià)等級與影響性評價(jià)等級相乘得到方案層指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)值。

25、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述使用分層加權(quán)求和的方法計(jì)算出綜合風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算過程為：對于每個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)包含的方案層指標(biāo)，將方案層指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)值與其相應(yīng)的權(quán)重值相乘的結(jié)果相加可得到每個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)在方案層指標(biāo)影響下的安全風(fēng)險(xiǎn)值；對于目標(biāo)層包含的準(zhǔn)則層指標(biāo)，將準(zhǔn)則層指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)值與其權(quán)重值相乘的結(jié)果相加可得到通信鏈路的綜合風(fēng)險(xiǎn)值。

26、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)矩陣法對通信鏈路進(jìn)行評價(jià)的條件為：若風(fēng)險(xiǎn)值處于一到三之間，則通信鏈路威脅可接受；若風(fēng)險(xiǎn)值處于三到六之間，則通信鏈路威脅需緩解；若風(fēng)險(xiǎn)值處于六到九之間，則通信鏈路威脅不可接受；

27、實(shí)施本發(fā)明時(shí)，具有以下有益效果：

28、本發(fā)明(發(fā)明方法)，通過主客觀相結(jié)合的方法在風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中的應(yīng)用，可以對風(fēng)險(xiǎn)評估過程中出現(xiàn)的部分指標(biāo)客觀數(shù)據(jù)缺失等不確定因素進(jìn)行分析。

29、克服了通信鏈路評估主觀性強(qiáng)、通信系統(tǒng)差異性大的缺點(diǎn)，為從不同角度評判通信鏈路安全性提供一種新方法。

30、通過設(shè)置準(zhǔn)則層指標(biāo)，以通信鏈路完整性、機(jī)密性和可用性等安全性指標(biāo)進(jìn)行考慮?？紤]了外界因素發(fā)生的可能性以及帶來的影響，分析更為全面。

技術(shù)特征：

1.一種基于數(shù)據(jù)融合的多因素通信鏈路安全評估方法，其特征在于，實(shí)現(xiàn)通信鏈路在外界復(fù)雜環(huán)境下的安全評估，方法包括:

2.根據(jù)權(quán)利要求1步驟4中所述，其特征在于：采用主觀方法計(jì)算出所有指標(biāo)的權(quán)重，所述主觀方法包括層次分析法(ahp)、模糊綜合評價(jià)法(fuzzy?comprehensiveevaluationmethod)、d-s證據(jù)論等；本發(fā)明中采用層次分析法計(jì)算權(quán)重的步驟具體如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述構(gòu)建判斷矩陣的方法為采用標(biāo)度1、3、5、7、9及其倒數(shù)的方法構(gòu)建判斷矩陣；標(biāo)度1代表兩個(gè)因素相比，具有相同重要性；標(biāo)度3代表兩個(gè)因素相比，一個(gè)因素比另一個(gè)因素稍微重要；標(biāo)度5代表兩個(gè)因素相比，一個(gè)因素比另一個(gè)因素明顯重要；標(biāo)度7代表兩個(gè)因素相比，一個(gè)因素比另一個(gè)因素強(qiáng)烈重要；標(biāo)度9代表兩個(gè)因素相比，一個(gè)因素比另一個(gè)因素極端重要；標(biāo)度2、4、6、8代表上述重要程度的中間值，倒數(shù)標(biāo)度代表兩個(gè)因素交換位置后的重要程度；所述構(gòu)建判斷矩陣的方法為選取方案層中的第i個(gè)和第j個(gè)影響指標(biāo)進(jìn)行比較，將對應(yīng)的標(biāo)度填入判斷矩陣的aij元素中，此時(shí)aij代表因素i相對于因素j的重要程度；當(dāng)i＝j(luò)時(shí)，選取的因素相同，此時(shí)因素的標(biāo)度為1。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述影響因素指標(biāo)的權(quán)重向量的求解方法包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)的方法包括：計(jì)算一致性指數(shù)ci和一致性比率cr；所述一致性指數(shù)衡量了決策者在比較過程中的一致性程度。較低的一致性指數(shù)表明比較結(jié)果更加一致，而較高的一致性指數(shù)可能意味著比較結(jié)果存在一定程度的不一致性；所述一致性比率是一致性指數(shù)與隨機(jī)一致性指數(shù)(random?index，ri)的比值，用于進(jìn)一步評估比較結(jié)果的一致性；所述隨機(jī)一致性指標(biāo)是用于計(jì)算一致性比率的重要參數(shù)；隨機(jī)一致性指標(biāo)是一個(gè)常數(shù)，它根據(jù)判斷矩陣的維度確定；隨機(jī)一致性指標(biāo)的值用于評估判斷矩陣的一致性，從而確定決策者的比較是否合理；隨機(jī)一致性指標(biāo)的值通常是在ahp文獻(xiàn)中提供的，可以在相關(guān)的ahp參考文獻(xiàn)或標(biāo)準(zhǔn)中找到，下表給出了各階判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)值；

6.根據(jù)權(quán)利要求1步驟4中所述，其特征在于：采用主觀方法計(jì)算出難以度量的指標(biāo)的影響程度；本發(fā)明采用d-s證據(jù)論(dempster-shafer?evidence?theory)計(jì)算影響程度的步驟如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基本概率分配函數(shù)，其特征在于：基本概率分配函數(shù)表示依據(jù)當(dāng)前環(huán)境對于u的子集成立的一種信任度量。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的邀請專家給出每個(gè)指標(biāo)的基本概率分配函數(shù)，其流程如下：專家基于主觀判斷對識(shí)別框架u的子集進(jìn)行信任分配，得到每個(gè)子集對應(yīng)單個(gè)指標(biāo)的基本概率分配函數(shù)；其中規(guī)定空集對應(yīng)的基本概率分配函數(shù)為0，所有子集的基本概率分配函數(shù)之和為1。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的dempster融合規(guī)則，其計(jì)算公式如下：

10.根據(jù)權(quán)利要求1步驟4所述，采用客觀方法計(jì)算出可以度量的指標(biāo)的影響程度，客觀方法包括熵權(quán)法(entropyweightmethod)、灰色關(guān)聯(lián)度分析法(grey?relationalanalysismethod)、topsis法、熵權(quán)法等權(quán)重計(jì)算方法；本發(fā)明中灰色關(guān)聯(lián)度分析法計(jì)算影響程度的示例步驟如下：

11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的由最終影響評語到影響性評價(jià)等級的轉(zhuǎn)化過程，其轉(zhuǎn)化規(guī)則為：影響性評價(jià)等級分為一級～三級，識(shí)別框架中的評語按照影響程度由低到高分別轉(zhuǎn)化為影響性評價(jià)等級一級、二級、三級。按照上述的轉(zhuǎn)化規(guī)則，將最終影評語轉(zhuǎn)化為影響性等級。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的影響性評價(jià)等級轉(zhuǎn)化過程，其過程為：影響性評價(jià)等級分為一級～三級，每個(gè)等級對應(yīng)取值在0～1且無交集的區(qū)間，影響性評價(jià)等級為灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)位于的區(qū)間等級。

13.根據(jù)權(quán)利要求1步驟5中所述指標(biāo)的可能性評價(jià)等級，在本發(fā)明的實(shí)施例中，通信鏈路的安全性評估被視為一個(gè)多因素問題，需要考慮諸多評價(jià)指標(biāo)；為了確定這些指標(biāo)的可能性評價(jià)等級，可以采用以下步驟：

14.根據(jù)權(quán)利要求1步驟5所述采用分層加權(quán)求和的方法計(jì)算綜合風(fēng)險(xiǎn)值，其計(jì)算過程為：方案層指標(biāo)的可能性評價(jià)等級與影響程度值相乘得到方案層指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)值；對于每個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)包含的方案層指標(biāo)，將方案層指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)值與其相應(yīng)的權(quán)重值相乘的結(jié)果相加可得到每個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)在方案層指標(biāo)影響下的安全風(fēng)險(xiǎn)值；對于目標(biāo)層包含的準(zhǔn)則層指標(biāo)，將準(zhǔn)則層指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)值與其相應(yīng)的權(quán)重值相乘的結(jié)果相加可得到通信鏈路的綜合風(fēng)險(xiǎn)值。

15.根據(jù)權(quán)利要求1步驟5所述采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法評估通信鏈路受到的外界威脅，其判斷條件為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于主客觀數(shù)據(jù)源融合的多因素民航通信鏈路安全指標(biāo)評估方法，包括以下步驟：1)建立通訊鏈路安全性評價(jià)指標(biāo)；2)構(gòu)建考慮多個(gè)因素的通信鏈路安全評價(jià)模型；3)根據(jù)因素指標(biāo)量化的難易程度，選擇不同的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行安全評估；4)根據(jù)因素指標(biāo)的類型，選擇不同的評價(jià)方法計(jì)算評價(jià)體系多層指標(biāo)權(quán)重和底層因素指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)值；5)融合指標(biāo)權(quán)重和指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算通信鏈路在多個(gè)外界因素下的綜合風(fēng)險(xiǎn)值，從而實(shí)現(xiàn)對通信鏈路傳輸過程的安全性進(jìn)行評估的目的。本發(fā)明通過多個(gè)視角利用主客觀相結(jié)合的方法評估通信系統(tǒng)的安全性，為通信技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提供了科學(xué)、有效的評估手段。

技術(shù)研發(fā)人員：周航,龍澤宇,秦亞龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國民航大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9