关键基础设施网间脆弱性分析与保护

第1章绪论

1.1关键基础设施保护的核心科学问题

1.2关键基础设施保护研究的核心挑战

1.3关键基础设施保护的研究进展

1.3.1国家战略层面上的总进展

1.3.2对基础设施网络的认知和理解

1.3.3基础设施风险管理的相关研究概述

1.3.4相互依赖关键基础设施的建模与仿真

1.3.5外部威胁下工程系统的可靠性研究

1.3.6网络脆弱性阻断分析及智能攻击研究

1.3.7研究进展评述

1.4本书的主要内容与结构

第2章关键基础设施保护的行为建模框架

2.1关键基础设施的网间脆弱性

2.1.1脆弱性

2.1.2复杂工程系统的脆弱性

2.1.3物理层之间的相互依赖与脆弱性

2.1.4数字层的依赖与脆弱性

2.2关键基础设施的可靠性

2.2.1可靠性

2.2.2基础设施系统的多态性与可靠性

2.3关键基础设施保护的攻防博弈行为建模框架

2.3.1基础设施外部威胁不确定性分类与攻击策略

2.3.2基础设施的组件攻防行为建模

2.3.3关键基础设施系统的攻防关联响应行为建模

2.3.4行为建模框架的参数选择与特定化

2.4本章小结

第3章关键基础设施的网络属性与绩效测量

3.1关键基础设施的基本拓扑结构

3.1.1电力网络的拓扑结构

3.1.2电信网络的拓扑结构

3.1.3其他城市生命线系统的拓扑结构

3.2关键基础设施的网络属性测量

3.3网络绩效的测量

3.3.1不同类型的网络与绩效测量

3.3.2网络连通性测量

3.3.3变动运送成本下的网络绩效测量

3.3.4不同测量方式的比较

3.4本章小结

第4章离散型基础设施系统的脆弱性分析与保护

4.1离散型基础设施的运作优化与脆弱性分析介绍

4.1.1离散型基础设施的运作优化

4.1.2离散型基础设施的脆弱性分析

4.2离散型基础设施系统的攻防博弈分析

4.2.1离散型基础设施系统同时行动攻防博弈模型

4.2.2离散型基础设施系统序贯行动攻防博弈模型

4.2.3脆弱点组合与最优保护策略的甄别困境

4.3基于启发式的基础设施保护策略甄别方法

4.3.1总体的思路

4.3.2破除组合困境的基本思想

4.3.3启发式基础设施保护策略甄别算法

4.4应用：某供应链终端设施系统的攻防博弈分析

4.4.1最优设施运作地点的确定

4.4.2脆弱性分析

4.4.3序贯行动攻防博弈分析及其均衡

4.4.4同时行动攻防博弈分析及其均衡

4.5本章小结

第5章网络型基础设施系统的脆弱性分析与保护

5.1网络的解构

5.2基于确定阻断的基础设施网络脆弱性评价模型

5.2.1基于网络连通性的脆弱性评价模型介绍

5.2.2基于网络流重新分布的脆弱性分析模型

5.3基于确定阻断的网络型基础设施攻防博弈模型

5.3.1网络型基础设施系统同时行动攻防博弈模型

5.3.2网络型基础设施系统序贯行动攻防博弈模型

5.3.3应用：某互联网主干网络的攻防博弈分析

5.4基于随机阻断后果的网络型基础设施攻防博弈分析

5.4.1基于随机阻断后果的基础设施网间脆弱性分析模型

5.4.2自然灾害下网络型基础设施的保护规划模型

5.4.3自适应威胁下网络型基础设施的保护规划模型

5.5网络型基础设施攻防博弈蒙特卡洛模拟演化算法

5.5.1模型求解的基本思路

5.5.2脆弱性分析模型蒙特卡洛模拟算法

5.5.3自然灾害型保护规划蒙特卡洛模拟算法

5.5.4自适应威胁型保护规划蒙特卡洛模拟算法

5.6应用：西气东输天然气网络的脆弱性分析与保护规划

5.6.1西气东输工程简介

5.6.2西气东输天然气主干网络的拓扑属性分析

5.6.3自然灾害威胁下西气东输网络的保护规划

5.6.4自适应威胁下西气东输网络的保护规划

5.7本章小结

第6章多重基础设施系统的脆弱性分析与保护

6.1基于外界不确定性驱动的多重基础设施网间脆弱性分析

6.1.1列昂惕夫投入—产出模型

6.1.2构造列昂惕夫对偶系统对多重基础设施进行建模

6.1.3构造列昂惕夫系统的对偶问题

6.1.4相互关联基础设施系统的动态方程

6.1.5与Haimes失效容量输入—输出模型的对比

6.1.6仿真模型

6.1.7仿真示例

6.2基于网络流的多重基础设施网间脆弱性分析

6.3相互关联基础设施系统间的依赖关系

6.4数据结构的构造

6.4.1单个基础设施网内的结构描述

6.4.2基础设施网间依赖结构的描述

6.4.3约束条件

6.5多重基础设施网络运作模型

6.6多重基础设施网络智能攻击模型

6.7多重基础设施网间保护模型

6.8本章小结

参考文献

《关键基础设施网间脆弱性分析及保护》由科学出版社出版。《关键基础设施网间脆弱性分析与保护》旨在为关键基础设施保护方案的制订提供一整套定量化的分析方法。通过重点围绕关键基础设施保护的资源分配、外部威胁与系统服务水平之间的三元动态关系，在博弈论的框架下，运用数学规划、网络分析、蒙特卡洛模拟和计算机仿真相结合的方法，对关键基础设施网络的脆弱性分析和保护规划问题进行建模与仿真研究，提出了关键基础设施保护的行为建模框架，给出了不同类型的基础设施系统攻防博弈模型及其求解算法。