Blockchain-based Security Framework for Critical Industry 4.0 Cyber-physical System
由于最近网络攻击的兴起，人们对安全替代方案表示了强烈的关注，这些攻击主要针对工业，医疗或能源生态系统等关键系统。尽管最新的行业基础设施在很大程度上依赖于人工智能驱动的维护，但基于损坏数据的预测无疑会导致生命和资本损失。诚然，不适当的数据保护机制很容易对网络的安全性和可靠性构成挑战。传统的云或可信证书驱动技术的缺点促使我们展示一个独特的基于区块链的框架，以实现安全高效的工业4.0系统。所展示的框架在增强联盟区块链之后消除了长期建立的证书颁发机构，从而减少了数据处理延迟，并提高了具有成本效益的吞吐量。尽管如此，分布式工业4.0安全模型需要合作信任，而不是依赖于单一方，这本质上是在纵容单点故障的成本和威胁。因此，多重签名技术的建议框架完成了多方认证，这证实了其适用于实时和协同的信息物理系统。
2021-06-24 cs.CR
Securing IIoT using Defence-in-Depth: Towards an End-to-End Secure Industry 4.0
工业4.0使用物联网的一个子集，即工业物联网（IIoT），以实现连接性，互操作性和分散性。工业网络的部署很少考虑设计的安全性，但随着连接性的增加，这在智能制造中变得势在必行。工业4.0中OT和IT基础设施的结合增加了传统工业网络之外的新安全威胁。深度防御（DiD）策略通过提供多个防御层来解决这个问题的复杂性，每个防御层都专注于一组特定的威胁。此外，IIoT网络的严格要求需要轻量级加密算法。然而，这些密码必须提供E2E（端到端）安全性，因为数据在到达目的地之前要经过中间实体或中间盒。如果受到攻击，中间盒可能会将易受攻击的信息暴露给潜在的攻击者，如果这些信息在整个路径中没有加密的话。本文分析了工业4.0中最相关的安全策略，主要关注DiD。考虑到这些，它提出了DiD（一种称为基于属性的加密（ABE）的加密算法）和对象安全性（即，OSCORE）以获得E2E安全方法。此分析是开发适合工业4.0的更复杂和轻量级安全框架的关键第一步。
2022-01-14 cs.CR
State of Security Awareness in the AM Industry: 2020 Survey
由于增材制造（AM）在各种应用和商业模式中的日益普及和采用，增材制造（AM）的安全性受到越来越多的关注。然而，在专注于制造业的AM社区和专注于保护这种高度计算机化的制造技术的AM安全社区之间存在重大脱节。为了弥合这一差距，我们调查了America Makes AM社区，共提出了11个与AM安全相关的问题，旨在发现现有的问题、态势和期望。第一组问题旨在发现这些组织中有多少使用AM，外包AM或将AM作为服务提供。然后，我们询问了最大的安全问题，以及对潜在对手可能是谁及其攻击动机的评估。然后，我们继续就任何经历过的安全事件，是否进行了任何安全风险评估，以及参与者的组织是否与外部专家合作以确保AM安全等问题进行了提问。最后，我们询问是否实施了安全措施，如果是，它们是否属于一般的网络安全类别。在来自商业行业、机构和学术界的69名参与者中，有53人完成了整个调查。本文介绍了这项调查的结果，以及提供我们的评估的AM安全态势。答案是一个混合物，我们可以标签为预期，“令人震惊，但并不奇怪，”和完全出乎意料的。假设所提供的答案在某种程度上代表了AM行业的现状，我们得出结论，该行业还没有准备好预防或检测研究文献中已经证明的AM特定攻击。
2022-09-07 cs.CR
SherLOCKED: A Detective-themed Serious Game for Cyber Security Education
游戏化和严肃游戏正逐步被用于许多领域，特别是支持教育。这种游戏提供了一种新的方式来吸引学生的内容，并可以补充更传统的学习方法。这篇文章提出了SherLOCKED，一个新的严重的游戏风格的2D自上而下的益智冒险。该游戏位于本科网络安全课程的背景下，用于巩固学生对基本安全概念的知识（例如CIA三合会，安全威胁和攻击以及风险管理）。SherLOCKED是基于对现有严肃游戏的回顾和对常见游戏化原则的研究而构建的。它随后在本科课程中实施，并与112名学生进行了评估。我们发现这个游戏是一个有效的，有吸引力的和有趣的解决方案，允许学生在讲座中介绍的内容进一步参与。这项研究为使用严肃游戏来支持网络安全学习提供了额外的证据。
2021-07-09 cs.CR cs.CY cs.HC
Individual and Contextual Variables of Cyber Security Behaviour -- An empirical analysis of national culture, industry, organisation, and individual variables of (in)secure human behaviour
本研究基于37,075条记录分析影响网络安全行为的个体与情境变量，发现国家文化、行业和组织文化在情境层面，人口统计与安全特定因素在个体层面均显著影响安全行为，为组织定制安全培训与干预提供了实证依据。
2024-05-29 cs.CR
Cyber-Security Challenges in Aviation Industry: A Review of Current and Future Trends
将信息和通信技术（信通技术）工具纳入航空业的机械设备引起了安全问题。系统的一体化程度越高，就越脆弱，因为驱动系统的信通技术工具和软件存在固有的脆弱性。随着电子飞机和智能机场的概念得到完善和实施，安全问题变得更加突出。根据上述情况，本文对过去20年来航空业的网络安全事件进行了审查。其本质是了解常见的威胁行为者，他们的动机，攻击类型，经常受到攻击的航空基础设施，然后将这些进行匹配，以便深入了解航空部门的网络安全现状。审查表明，该行业的威胁主要来自高级持续性威胁（APT）组织，这些组织与一些国家行为者合作窃取知识产权和情报，以提高其国内航空航天能力，并可能监视，渗透和颠覆其他国家的能力。航空业最常受到攻击的部分是信息技术基础设施，最突出的攻击类型是恶意黑客活动，目的是利用已知的恶意密码破解技术（如蛮干攻击、字典式攻击等）获得未经授权的访问。该综述进一步分析了航空业存在的不同攻击面、威胁动态、并利用这些动态来预测行业网络攻击的未来趋势。其目的是为网络安全专业人员和航空利益相关者提供信息，以便采取积极行动，保护这些关键基础设施免受网络攻击，以实现最佳的客户服务导向型行业。
2021-07-10 cs.CR
Serious Games for Cyber Security Education
网络钓鱼是一种在线身份盗窃，旨在从受害者那里窃取用户名、密码和网上银行详细信息等敏感信息。需要考虑将网络钓鱼教育作为应对这种威胁的一种手段。这本书的重点是设计和开发一个手机游戏原型作为教育工具，帮助计算机用户保护自己免受网络钓鱼攻击。游戏设计框架的元素，以避免网络钓鱼攻击被用来解决游戏设计问题。手机游戏的设计旨在通过激励来增强用户的回避行为，以保护自己免受网络钓鱼威胁。一个有声思维的研究进行了，随着前和后测试，通过开发的手机游戏原型来评估游戏设计框架。研究结果显示，在测试后的评估中，参与者的网络钓鱼规避行为有了显着改善。此外，研究结果表明，参与者的威胁感知，保障有效性，自我效能，感知的严重性和感知的敏感性因素的积极影响威胁回避行为，而保障成本有负面影响。
2016-10-29 cs.CR cs.CY
Non-additive Security Games
我们研究了非可加效用函数下的安全博弈。
2016-09-21 cs.CR cs.GT
Contextualizing Security and Privacy of Software-Defined Vehicles: A Literature Review and Industry Perspectives
Institute for Informatics and Telematics, CNR（意大利国家研究委员会信息与遥测研究所）；School of Computing, Clemson University（克莱姆森大学计算机学院）；Department of Computer Science, Università di Pisa（比萨大学计算机科学系）；Department of Electrical and Computer Engineering, Clemson University（克莱姆森大学电气与计算机工程系）；School of EECS, Washington State University（华盛顿州立大学电气、计算机与系统工程院）；TeCIP Institute, Sant’Anna School of Advanced Studies（圣安娜高等学院TeCIP研究所）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文通过文献综述和行业调查，分析软件定义车辆的安全与隐私问题，提出安全框架，强调解决混合关键性架构挑战、部署分层安全机制及整合隐私保护技术，以加强智能交通系统中的网络安全和V2X韧性。
2026-05-02 cs.CR cs.OS
Information Security Games: A Survey
介绍了博弈论和信息安全的一些基本知识。然后调查文献的一个子集，我们确定未来的研究机会。
2021-03-03 cs.CR cs.GT
Security and Safety Aspects of AI in Industry Applications
Institute of Embedded Systems（嵌入式系统研究所）；ZHAW School of Engineering（苏黎世应用科技大学工程学院）
在这篇相对非正式的讨论论文中，我们总结了机器学习中安全和安全领域的问题，这些问题将在未来五到十年内影响工业部门。近年来，使用神经网络分类的各种产品，最常用于视觉相关应用，但也用于预测性维护，已被研究并应用于实际应用中。然而，关于安全和安全相关领域的潜在问题的报告，例如对抗攻击，已经使早期采用者感到不安，并有可能阻碍该技术的更大规模采用。现实世界适用性的问题在于能够评估应用这些技术的风险。在这篇讨论论文中，我们描述了到达一个机器学习的神经网络分类器的过程，指出该工作流程中的安全和安全漏洞，并在适当的情况下引用相关研究。
2022-07-16 cs.AI cs.CR
Cyber Security Educational Games for Children: A Systematic Literature Review
本研究通过系统性综述2010-2024年68篇论文中的91款儿童网络安全教育游戏，发现其有积极学习成果但存在设计流程与方法学严谨性等关键差距，提出了结合自下而上和自上而下的混合设计评估等未来研究方向。
2025-08-24 cs.CR cs.CY cs.HC
Game Theory Meets Network Security: A Tutorial at ACM CCS
当今信息系统日益普遍的连通性对安全性提出了新的挑战。传统的安全性在保护明确定义的目标（如机密性、完整性、可用性和真实性）方面已经取得了很大的进展。然而，随着攻击的日益复杂和系统的复杂性，使用传统方法的保护可能成本过高。从战略和决策的角度理解安全，需要新的视角和新的理论基础。博弈论提供了一个自然的框架来捕捉攻击者和防御者之间的对抗和防御互动。它提供了一个安全性的定量评估，安全结果的预测，和一个机制设计工具，可以使安全的设计和扭转攻击者的优势。本教程概述了博弈论的各种方法，包括不完全信息博弈，动态博弈，机制设计理论，为网络安全科学提供现代理论基础。本教程还将讨论CCS社区可以解决的开放问题和研究挑战，并为在网络安全，经济学，博弈论和决策理论之间建立多学科桥梁做出贡献。
2018-08-24 cs.CR
Human Behaviour as an aspect of Cyber Security Assurance
尽管安全实践在行业内应用多年，但仍有许多与网络安全有关的违规行为被公布。本文旨在成为研究网络安全保证过程的许多文章中的第一篇。这篇文章是根据目前有关网络安全保证的研究以及人为因素对网络安全保证的影响而编写的。这项工作的目的是根据文献综述的结果，确定将受益于进一步研究和开发的网络安全要素。本文中概述的结果表明，网络安全领域需要关注已建立的行业领域，以受益于有效的实践，如人为可靠性评估，以及改进的验证方法，如统计质量控制，以获得真正的保证。本文提出了一个框架的开发，该框架将基于定义和可重复的量化，特别是与提供或不打算对网络安全态势产生负面影响的人类方面任务的范围有关。
2016-01-15 cs.CR cs.CY
Pedagogic Challenges in Teaching Cyber Security -- a UK Perspective
网络安全已成为英国，美国和全球许多其他国家的国家关注的问题。大学对此做出了反应，推出了许多网络安全学位课程。在本文中，我们探讨了这些学位的结构，特别强调了学者对他们的教学所面临的挑战。我们探讨了有关学生的期望和CSI效应在学生进入网络安全的问题。我们强调科学与工具的辩论，重点关注学生/行业和教授学位课程的学者之间的一些教学紧张关系。网络安全受到许多道德问题的影响，在大学环境中尤为如此。我们分析了网络安全中的一些伦理教学相关问题。本文将是感兴趣的行业专业人士以及有兴趣探索网络安全相关学位课程的形状，味道和结构的学者，以及教授这些学位的学者所面临的挑战。
2022-12-13 cs.CR cs.CY
Security Game with Non-additive Utilities and Multiple Attacker Resources
人们对研究安全游戏有很大的兴趣，这些游戏用于对涉及关键基础设施、金融系统安全、政治活动和公民保障的各种系统上的攻击和防御的相互作用进行建模。然而，现有的安全博弈模型通常假设附加效用函数，或者攻击者只能攻击一个目标。这样的假设导致易于处理的分析，但错过了当前复杂网络中不同目标之间存在的关键固有依赖关系。在本文中，我们推广了经典的安全博弈模型，允许非可加的效用函数。我们还允许攻击者能够攻击多个目标。我们从理论的角度研究这样一个一般的安全博弈，并提供一个统一的观点。特别是，我们表明，每个安全游戏是等价于一个组合优化问题的集合系统$\varepsilon$，其中包括后卫的纯策略空间。我们使用的关键技术是基于变换，投影的多面体，和椭球方法。这项工作解决了安全博弈领域的几个开放性问题，并显着扩展了安全博弈的多项式可解类和NP难类的最新技术。
2017-01-30 cs.CR cs.GT
Quantitative Models of Imperfect Deception in Network Security using Signaling Games with Evidence
欺骗在通信和网络安全的许多交互中起着关键作用。被称为“廉价谈话信号游戏”的博弈论模型捕捉了欺骗性互动的动态和信息不对称性质。但信号游戏本质上是模仿不可察觉的欺骗。在本文中，我们研究了一个信号博弈模型，在该模型中，接收方可以检测到欺骗与一定的概率。该模型嵌套传统的信号博弈和完全信息Stackelberg博弈作为特例。我们提出了纯策略完美贝叶斯纳什均衡的游戏。然后，我们说明这些分析结果与应用程序的主动网络防御。证据的存在迫使大多数人采取诚实的行为，并消除了一些纯策略均衡。它总是有利于被欺骗的玩家，但令人惊讶的是，有时也有利于欺骗的玩家。
2017-10-16 cs.CR
Changing users' security behaviour towards security questions: A game based learning approach
回退身份验证用于检索忘记的密码。安全问题是用于执行回退身份验证的主要技术之一。在本文中，我们提出了一个严肃的游戏设计，使用系统生成的安全问题，目的是提高后备身份验证的可用性。为此，我们采用了流行的图片为基础的“4图片1字”手机游戏。这个游戏之所以被选中，是因为它使用了图片和线索，之前的心理学研究发现这对帮助记忆至关重要。这个游戏要求用户选择与给定图片相关的单词。然后，我们通过添加有助于最大化以下记忆检索技能的功能来定制这个游戏：（a）语言提示-通过提供语言描述的提示，（b）空间提示-通过保持图片的相同顺序，（c）图形提示-通过为每个挑战显示4个图像，（d）游戏的交互性/参与性。
2017-09-24 cs.CR cs.HC
A Security Case Study for Blockchain Games
区块链游戏是一种新兴的娱乐模式。然而，由于区块链技术的不成熟和开发人员的不成熟，区块链游戏仍然存在安全问题。在这项工作中，我们分析了区块链游戏架构，并揭示了可能的破解渗透方法。我们扫描了600多个商业区块链游戏，分别从Web服务器和智能合约的角度总结了安全概述。我们还对区块链游戏进行了三个案例研究，以展示详细的漏洞检测。
2019-06-13 cs.CR cs.MM
The current state of security -- Insights from the German software industry
本文通过访谈20家德国软件公司，对比文献中的安全开发理论与实际实施情况，发现企业虽日益重视安全，但相关技术常未完全融入正式标准化流程，为后续深入研究提供了基础。
2024-03-27 cs.CR
Security Certification in Payment Card Industry: Testbeds, Measurements, and Recommendations
大规模的支付卡行业（PCI）涉及各种实体，如商家，发行银行，收单银行和卡品牌。确保处理支付卡信息的所有实体的安全性是一项具有挑战性的任务。PCI安全标准委员会要求所有实体遵守PCI数据安全标准（DSS），该标准规定了一系列安全要求。然而，很少有人知道如何以及PCI DSS在实践中执行。在本文中，我们采取了测量的方法来系统地评估PCI DSS认证过程中的电子商务网站。我们开发了一个电子商务Web应用程序测试平台BuggyCart，它可以灵活地添加或删除35个PCI DSS相关的漏洞。然后，我们使用测试平台来检查PCI扫描仪的能力和局限性以及认证过程的严格性。我们发现，安全标准与其现实世界的执行之间存在着惊人的差距。我们测试的6个PCI扫描仪都不完全符合PCI扫描指南，向仍然存在重大漏洞的商家颁发证书。为了进一步检查真实世界电子商务网站的合规状况，我们构建了一个新的轻量级扫描工具，名为PciquickerLite，并扫描了不同行业的1，203个电子商务网站。结果证实，86%的网站至少有一个PCI DSS违规行为，应该取消他们的资格。我们深入的准确性分析还表明，PciuberkerLite的输出比w3af更精确。我们与PCI安全理事会联系，分享我们的研究成果，以改善实践中的执行情况。
2020-02-07 cs.CR
QUDOS: Quorum-Based Cloud-Edge Distributed DNNs for Security Enhanced Industry 4.0
采用深度神经网络（DNN）的分布式机器学习算法被广泛用于工业4.0应用，例如智能制造。DNN的层可以映射到位于云、边缘和车间的不同节点上，以保护隐私。通过DNN输入和处理的数据质量对于关键任务（如检查和质量控制）至关重要。分布式数据验证网络（DDVN）用于验证数据的质量。然而，当攻击发生时，它们容易出现单点故障。本文提出了QUDOS，这是一种增强分布式DNN安全性的方法，该方法由DDVN使用法定人数支持。所提出的方法允许在DNN产生输出时检测或排除由于攻击而损坏的单个节点。在评估DNN的安全性方面，考虑了诸如腐败因子和攻击成功概率等参数。一个模拟研究表明，如果损坏的节点的数量小于一个给定的阈值，在一个仲裁决策，QUDOS方法总是防止攻击。此外，研究表明，增加仲裁的大小比增加层数对安全性有更好的影响。QUDOS的一个优点是它增强了DNN的安全性，而不需要对算法进行任何修改，因此可以应用于其他类型的问题。
2021-11-09 cs.CR
Machine Learning Security in Industry: A Quantitative Survey
EPFL（洛桑联邦理工学院）；QuantPi（QuantPi公司）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；CISPA Helmholtz Center of Information Security（CISPA亥姆霍兹信息安全中心）；University of Cagliari（卡利亚里大学）
尽管有大量关于机器学习安全性的学术工作，但对机器学习系统在野外发生的攻击知之甚少。在本文中，我们报告了139个行业从业者的定量研究。我们分析攻击的发生和关注，并评估影响威胁感知和暴露的因素的统计假设。我们的研究结果揭示了对部署的机器学习的现实攻击。在组织层面上，虽然我们在样本中没有发现威胁暴露的预测因素，但实施防御的数量取决于暴露于威胁或成为目标的预期可能性。我们还提供了从业者对个人机器学习攻击相关性的回复的详细分析，揭示了复杂的问题，如不可靠的决策，商业信息泄露和模型中的偏见。最后，我们发现在个人层面上，关于机器学习安全性的先验知识会影响威胁感知。我们的工作为更多关于对抗性机器学习的实践研究铺平了道路，但也为监管和审计提供了见解。
2023-03-10 cs.CR cs.CY cs.LG
A Serious Game Design: Nudging Users' Memorability of Security Questions
安全问题是用于恢复密码的技术之一。安全问题的主要局限性是用户发现很难记住强有力的答案。这导致用户为了提高可记忆性的便利而权衡安全性。先前的研究发现，增加乐趣和享受可以提高记忆力，从而提供更好的学习体验。因此，我们实证研究是否一个严重的游戏有可能提高安全问题的强答案的记忆力。对于我们的严肃游戏，我们改编了流行的“4张图片1个单词”手机游戏，因为它使用了图片和线索，心理学研究发现这对帮助记忆很重要。我们的研究结果表明，提出的严重的游戏可能会提高安全问题的答案的记忆性。这种潜在的可记忆性改进最终可能有助于减少回退身份验证中可用性和安全性之间的权衡。
2017-09-24 cs.CR cs.HC
Modelling and Analysis of Network Security - an Algebraic Approach
博弈论已被应用于研究网络安全。但不同的安全场景通常通过不同类型的游戏建模，并以特定的方式进行分析。在本文中，我们提出了一个代数方法建模和分析统一的几种类型的网络安全游戏。该方法基于通信系统传值演算的概率扩展，将其作为概率传值演算的生成模型。我们的方法给出了一个统一的框架，称为PVCCSG为基础的安全模型，通过完美和完全或不完全信息博弈建模的安全场景。然后，我们提出了一个统一的算法来计算纳什均衡策略的网络安全游戏的PVCCSG为基础的安全模型。该算法首先为每个基于PVCCSG的安全模型生成一个迁移系统，然后通过图论抽象和互模拟最小化来简化该迁移系统。然后，逆向归纳法，这是只适用于有限树模型，可以用来计算所有的纳什均衡策略的（可能是无限的）安全游戏。该算法的实现，也可以调整平滑计算其社会最优策略。该方法的有效性和效率进一步证明了四个详细的案例研究，从网络安全领域。
2016-06-15 cs.CR
Adversarial Machine Learning -- Industry Perspectives
Microsoft（微软公司）
根据对28家组织的采访，我们发现行业从业者没有配备战术和战略工具来保护、检测和应对对其机器学习（ML）系统的攻击。我们利用采访中的见解，并列举了在传统软件安全开发的背景下，在保护机器学习系统方面的差距。我们从两个角色的角度撰写本文：开发人员/ML工程师和安全事件响应者，他们的任务是在设计，开发和部署ML系统时保护ML系统。本文的目标是让研究人员在对抗ML时代修改和修改工业级软件的安全开发规范。
2021-03-19 cs.CR cs.CY cs.LG
Stochastic Games for Security in Networks with Interdependent Nodes
本文研究了通信和计算机网络中安全和入侵检测的随机博弈论方法。具体来说，攻击者和防御者在节点网络上参与两人游戏，这些节点的安全资产和漏洞是相关的。这样的网络可以使用加权有向图来建模，其中边表示节点之间的影响。该博弈可以表述为非合作的零和或非零和随机博弈。然而，由于节点之间的相关性，如果某些节点被攻破，其余节点的有效安全资产和脆弱性通常不会保持不变，这导致了复杂的系统动力学。我们研究的存在性，唯一性和结构的解决方案，并提供数值例子来说明我们的模型。
2010-03-11 cs.CR cs.GT
On the complexity of sabotage games for network security
该研究针对动态网络安全的对抗破坏问题，细化并扩展破坏博弈模型，将其转化为可达性问题以引入现实约束，分析新增限制对计算复杂度的影响，为鲁棒防御机制开发提供理论支撑。
2023-12-20 cs.CC cs.CR
Closing the Price of Anarchy Gap in the Interdependent Security Game
在互联系统中，用户的可靠性和安全性取决于所有用户在安全方面的集体努力。因此，战略用户对安全技术的投资通常被建模为公共利益问题，称为相互依赖安全（IDS）游戏。这类博弈的均衡往往是低效的，因为自私的用户会搭别人贡献的正外部性的便车。在本文中，我们提出了一种机制，实现社会最优均衡IDS游戏通过一个消息交换过程中，用户提交的安全投资和税收/价格配置文件的建议。该机制与现有解决方案的不同之处在于：（1）它导致社会最优的投资水平，关闭IDS游戏中的无政府状态无政府代价差距，（2）它适用于用户相互依赖的一般模型。我们进一步考虑了个人理性的问题，在许多资源分配问题中，这往往是一个微不足道的条件，并认为，在正外部性的情况下，不参与和搭别人投资的便车的动机会使个人理性在设计机制时更难满足。
2014-08-26 cs.CR cs.GT
Catcher-Evader Games
计算博弈论解决方案的算法最近已被应用到一些安全领域。然而，许多技术开发的安全游戏的紧凑表示不扩展到{ \em贝叶斯}安全游戏，这使我们能够模拟攻击者的类型的不确定性。在本文中，我们介绍了一个一般的框架{ \em捕手逃避}游戏，可以捕获贝叶斯安全游戏以及其他游戏的兴趣。我们表明，计算Stackelberg策略是NP-难的，但给出了一个算法，计算的纳什均衡，在实验中表现良好。我们还证明了这些游戏的纳什均衡满足{ \em可扩展性}属性，所以均衡选择不是一个问题。
2016-04-16 cs.CR cs.GT
Bridging the Gap: A Study of AI-based Vulnerability Management between Industry and Academia
本文通过基于讨论的研究识别出工业界难以采用学术AI漏洞管理模型的三大障碍，并提出未来方向以提升研究的实际可用性并促进产学协同。
2024-05-03 cs.CR cs.SE
Partially-Observable Security Games for Automating Attack-Defense Analysis
网络系统通常包含由于各种原因而在网络中保持未修复的漏洞，例如缺乏修补程序或知识来修复它们。由于存在此类残余漏洞，网络管理员应通过应用适当的对策来适当地对恶意活动做出反应或主动预防恶意活动，以最大限度地降低攻击者发起攻击的可能性。在本文中，我们提出了一个随机博弈论的方法来分析网络安全和综合防御策略，以保护网络。为了支持部分观察下的分析，其中一些攻击者的活动是不可观察或不可检测的防御者，我们构建了一个片面的部分可观察的安全游戏，并将其转化为一个完美的游戏进行进一步的分析。我们证明，这种转换是健全的安全游戏的子类和逻辑rPATL中指定的属性的子集。我们实现了一个完全自动化我们的方法的原型，并通过在现实生活中的网络上进行实验来评估它。
2022-11-02 cs.CR cs.FL
Adaptive MTD Security using Markov Game Modeling
大型云网络由分布式网络和计算元素组成，这些元素处理关键信息，因此安全性是任何环境的关键要求。不幸的是，评估这样的网络的安全状态是一项具有挑战性的任务，并且安全专家过去使用的工具，例如分组过滤、防火墙、入侵检测系统（IDS）等，提供反应式安全机制。在本文中，我们介绍了一种基于移动目标防御（MTD）的主动安全框架，用于监控攻击，它可以让我们识别和推理针对云网络中存在的软件漏洞的多阶段攻击。我们制定的多阶段攻击的情况下，作为一个两个球员的零和马尔可夫游戏（攻击者和网络管理员之间）的攻击图。通过利用通用漏洞评分系统（CVSS）中的专家知识获得奖励和转移概率。我们的框架确定了攻击者的最佳策略，并采取对策，以确保这种攻击策略总是被检测到，从而迫使攻击者使用一个次优的策略，成本更高。
2018-11-01 cs.CR
Interdependent Defense Games: Modeling Interdependent Security under Deliberate Attacks
我们提出了相互依存的防御（IDD）游戏，一个计算博弈论的框架，研究方面的相互依存的风险和安全性在多智能体系统下故意的外部攻击。我们的模型建立在相互依赖的安全（IDS）游戏，模型由于愈合和Kunreuther认为风险的来源是一个固定的randomizedstrategy。我们调整IDS游戏来模拟攻击者的故意行为。我们定义了攻击者的纯策略空间和效用函数，并为防御者推导出适当的成本函数。我们提供了一个完整的混合策略纳什均衡（MSNE）的特征，并设计了一个简单的多项式时间算法来计算所有这些，IDD游戏的一个重要子类。此外，我们提出了一个随机实例生成器（一般）IDD游戏的基础上的一个版本的现实世界的互联网派生的自治系统（AS）图（约27K节点和100K边），并提出了有前途的实证结果，使用一个简单的学习算法来计算（近似）MSNE在这样的游戏。
2012-10-16 cs.CR cs.GT
High-Security Hardware Module with PUF and Hybrid Cryptography for Data Security
针对工业4.0背景下制造业网络攻击（如中间人攻击）威胁数据安全的问题，研究提出搭载PUF认证与混合加密的FPGA基HSM方案，提升了工业网络安全指标，保障工业机器关键数据安全。
2024-09-16 cs.AR cs.CR
A Game-Theoretic Foundation for Bitcoin's Price: A Security-Utility Equilibrium
本文提出结构性博弈论模型，通过理性预期安全-效用纳什均衡（RESUNE）将比特币价格与内生网络安全相联系，证明均衡存在性及稳定性条件，并揭示价格对需求的稳定效应需压倒安全反馈，同时提出VAR模型检验减半等预测并分解价值构成。
2025-08-11 cs.CR
On the Cost of Security Compliance in Information Systems
信息和通信技术的不断发展引发了一场新的工业革命，称为工业4.0。这场革命涉及网络物理生产系统（CPPS），它由智能网络物理系统组成，这些系统可以在生产环境中自主适应。目前，工业环境中的机器通常没有连接到互联网，因此需要点对点连接才能访问设备。通过工业4.0，这些设备应该能够通过与外部世界的连接进行远程访问以进行智能维护。然而，这种连接为可能的网络攻击打开了大门，从而提出了为这些环境提供安全性的问题。因此，本文采用了一种基于六西格玛的自适应方法，通过研究安全标准来解决这个安全问题。收集安全需求，并将其映射到众所周知的安全标准中的控件，形成一个目录。此目录包括用于检查用例的解决方案的安全性的评估信息，还包括到实现成本估计方法的链接。因此，本文的成果展示了如何通过实现安全标准控制来确保工业4.0用例的安全，以及如何估计由此产生的实施成本。
2019-05-15 cs.CR
Comparing Decision Support Approaches for Cyber Security Investment
在投资网络安全资源时，信息安全管理人员必须遵循有效的决策策略。我们称之为网络安全投资挑战。在本文中，我们考虑了三种可能的决策支持方法，为安全管理人员应对这一挑战。我们认为基于博弈论，组合优化和两者的混合的方法。我们的建模首先是建立一个框架，在这个框架中，我们可以调查网络安全控制在保护被视为商品威胁目标的不同资产方面的有效性。在博弈论方面，我们考虑了两人之间的控制游戏的安全管理人员谁必须选择不同的实施水平的网络安全控制，和商品攻击者谁选择不同的目标进行攻击。纯博弈论方法论是一个包含所有控制和所有威胁的大型博弈。在混合方法中，将各个控制博弈的博弈解及其直接成本（例如财务成本）与背包算法相结合，以获得最佳投资策略。组合优化技术包括一个多目标多选择背包为基础的战略。我们比较这些方法的案例研究，是建立在SANS的顶部关键控制。这项工作的主要成就是突出了网络安全不同投资方法的弱点和优势，它们相互作用的好处，以及间接成本对网络安全投资的影响。
2015-02-19 cs.CR cs.GT
A Security Risk Assessment Method for Distributed Ledger Technology (DLT) based Applications: Three Industry Case Studies
本研究提出一种分布式账本技术应用的安全风险评估方法，并构建威胁数据库，通过三个案例验证其有效性，旨在提升组织对DLT应用网络安全的评估能力。
2024-11-07 cs.CR cs.SE
ACE of Spades in the IoT Security Game: A Flexible IPsec Security Profile for Access Control
受限环境的身份验证和授权（ACE）框架在物联网中提供细粒度的访问控制，其中设备资源受限且连接有限。ACE框架定义了单独的配置文件来指定实体如何确切地交互以及使用什么安全和通信协议。本文提出了一种新的ACE框架，它规定了客户端如何建立一个安全的资源服务器的VPN通道，上下文使用ACE框架来执行授权访问远程资源。该配置文件可以通过直接配置或通过标准IKEv2协议建立IPSec安全关联。我们为Contiki OS提供了ACE配置文件的第一个开源实现，并在资源受限的Zolertia Firefly平台上进行了测试。我们的实验性性能评估证实，物联网配置文件及其操作模式是负担得起的，也可部署在受限的物联网平台上。
2018-08-14 cs.CR
An Industry Interview Study of Software Signing for Supply Chain Security
本研究通过访谈18位安全从业者，探讨软件签名在供应链安全中的实践挑战，提出精细化工厂模型，并指出技术、组织与人员障碍及专家分歧。
2025-03-27 cs.CR cs.SE
Security Games with Decision and Observation Errors
我们研究两个玩家的安全游戏，可以被视为序列的非零和矩阵游戏的攻击者和防守者。游戏的演变是基于一个随机的虚拟游戏过程。参与者不能访问彼此的收益矩阵。每个人都必须观察对方的行动，直到现在，并根据对这些观察的最佳反应来执行所产生的行动。然而，当通过通信网络玩游戏时，有几个实际问题需要考虑：首先，玩家可能会时不时地犯随机决策错误。第二，玩家对彼此先前行动的观察可能是不正确的。玩家将根据他们所掌握的信息来弥补这些错误。我们研究了这种情况下博弈的收敛性，并在一些温和的假设下，当双方都被限制在两个行动时，建立收敛到平衡点。
2010-03-14 cs.CR cs.GT
"False negative -- that one is going to kill you": Understanding Industry Perspectives of Static Analysis based Security Testing
本研究通过对20名不同背景从业者的半结构化访谈，探究开发者对SAST工具的认知、期望与挑战，得出17项关键发现并提出未来研究方向，为SAST工具优化提供依据。
2024-06-18 cs.CR cs.SE
Mitigating the Curse of Correlation in Security Games by Entropy Maximization
University of Southern California（南加州大学）
在Stackelberg安全游戏中，防御者试图随机分配有限的安全资源，以保护关键目标免受攻击。在本文中，我们研究了一个基本的，但未被探索的，在安全游戏，我们称之为\emph{Curse of Correlation}（CoC）的现象。具体而言，我们观察到不同目标的保护状况之间存在着不可避免的相关性。这种相关性是一个至关重要的问题，特别是在保护区巡逻等\emph{spatio-temporal}领域，攻击者可以监视某些区域的巡逻人员，然后使用这种相关性推断他们的巡逻路线。为了缓解这个问题，我们建议设计熵最大化防御策略的时空安全游戏，经常遭受CoC。我们证明了该问题一般是P-困难的.然而，它承认有效的算法在动机良好的特殊设置。我们的实验表明，最大熵算法比以前的算法显着的优势。一个可扩展的实现我们的算法目前正在部署前测试集成到FAMS软件，以改善美国联邦空警的调度。
2018-01-03 cs.AI cs.CR cs.GT
In Numeris Veritas: An Empirical Measurement of Wi-Fi Integration in Industry
本文通过挖掘WiGLE众包数据库，构建首个包含1,087个高置信度工业Wi-Fi网络的数据集，实证揭示了工业Wi-Fi采用增长与安全配置薄弱并存的现状，为工业无线安全研究提供数据基础和实用见解。
2025-09-21 cs.CR
When to Invest in Security? Empirical Evidence and a Game-Theoretic Approach for Time-Based Security
时机博弈的目的是确定最佳防御策略，以对抗具有以隐形方式破坏系统的技术能力的战略攻击者。出现的关键问题是攻击何时发生，以及何时应启动防御性移动以将系统资源重置为已知的安全状态。在我们的工作中，我们研究了一个更复杂的场景，称为基于时间的安全性，其中我们结合了三个主要概念：保护时间，检测时间和反应时间。保护时间表示攻击者成功执行攻击所需的时间。换句话说，保护时间代表系统对攻击的固有弹性。检测时间是防御者检测到系统被破坏所需的时间。反应时间是防御者重置防御机制以重新创建安全系统状态所需的时间。在本文的第一部分中，我们研究了VERIS社区数据库（VCDB）并筛选了其他数据源，以深入了解安全事件和响应的实际时间。虽然我们能够获得有关安全漏洞时间的一些因素的分布，但我们评估了收集时间相关数据的最新技术水平。在本文的第二部分中，我们提出了一个两个玩家的游戏，它捕获了概述的基于时间的安全的情况下，两个玩家根据一个周期性的策略移动。我们仔细地开发了由此产生的支付函数，并提供定理和数值结果，以帮助防御者计算最佳的时间来重置防御机制，考虑保护时间，检测时间和反应时间。
2017-06-06 cs.CR
Bridging the Bubbles: Connecting Academia and Industry in Cybersecurity Research
在网络安全领域，特设行业解决方案和学术研究解决方案的开发和应用之间存在明显的脱节。工业界和学术界在如何开发网络安全问题的解决方案方面是否存在哲学上的差异。学术界和工业界可以做些什么来弥合这一差距，加快有效的网络安全解决方案的开发和使用？本文件概述了跨学科专家就这一专题进行交流后确定的最关键差距和解决办法。有关讨论于二零二二年十一月以网络研讨会“弥合泡沫：连接网络安全研究的学术界和行业”的形式举行，作为Rogers Cybersecure Catalyst网络研讨会系列的一部分。小组成员包括来自学术界和工业界的研究人员以及来自工业和商业发展的专家。本次交流的主要结论和建议得到了本文件中关于这一主题的相关科学文献的支持。开发和生命周期管理中的不同方法和时间框架、知识转移和沟通方面的挑战以及项目成功的异构指标都是评估主题领域的例子。
2023-02-27 cs.CR
Systematic Review of Cybersecurity in Banking: Evolution from Pre-Industry 4.0 to Post-Industry 4.0 in Artificial Intelligence, Blockchain, Policies and Practice
The University of Sheffield（谢菲尔德大学）
本综述回顾了银行业网络安全从工业4.0前到工业4.0后的演进，重点评估了人工智能与区块链等技术的应用，并分析了当前面临的高成本、可扩展性及网络犯罪威胁等挑战，提出了未来发展建议。
2025-02-27 cs.AI cs.CE cs.CR
An Enclave-based TEE for SE-in-SoC in RISC-V Industry
SoC中的安全元件（SE）在工业中的采用越来越多。物联网设备中的许多应用程序都绑定到SE，因为它提供了强大的加密功能和物理保护。虽然SE-in-SoC为软件程序提供了强大的隔离，但它也给PCB板制造带来了更高的设计复杂性和成本。此外，SE-in-SoC可能仍然存在安全问题，例如恶意软件安装和用户冒充。在这项工作中，我们采用TEE，一种硬件支持的安全技术，用于保护SE in SoC和RISCV。特别是，我们构建了各种隔离应用程序和操纵SE的飞地，使用RISC-V提供的固有安全原语。使用硬件和软件协同设计，该解决方案确保了应用程序之间的可信执行和安全通信。通过强制SE由受信任的飞地控制并使RISC-V核心对侧信道攻击具有弹性，进一步保护了SE的安全性。
2022-08-07 cs.AR cs.CR
SoK: Tools for Game Theoretic Models of Security for Cryptocurrencies
近年来，加密货币引起了学术界和工业界的广泛关注。加密货币的一个有趣方面是它们在协议层面明确考虑激励措施。了解如何将其纳入用于设计加密货币的模型中已经激发了大量的工作，但仍然存在许多开放的问题，目前的系统很少能很好地处理与激励相关的问题。这个问题的出现是由于密码学和分布式系统安全之间的差距，它处理传统的安全问题，忽略了明确的考虑激励，和博弈论，最好的处理涉及激励的情况。有了这项工作，我们的目标是提供一个系统化的工作，涉及到这个问题，考虑论文，将博弈论与密码学或分布式系统，并讨论它们如何可以相关。这给出了可用工具的概述，我们在已经提出或实施的现有基于区块链的系统的背景下，研究了它们在实践中的（潜在）用途。
2020-02-21 cs.CR cs.GT
Towards a Game-Theoretic Security Analysis of Off-Chain Protocols
链下协议是解决区块链技术固有的可扩展性问题的最有前途的方法之一。其核心思想是让各方只在链上进行一次交易，以在它们之间建立一个通道，然后利用产生的通道路径在链下执行任意多个点对点交易。虽然在链下协议的证明技术方面已经取得了重大进展，但现有的方法并没有在其设计的核心中捕获博弈论激励，这导致忽视了过去的虫洞攻击等重要攻击向量。在这项工作中，我们通过引入第一个博弈论模型，对链下协议的原则性博弈论安全分析迈出了第一步，该模型具有足够的表达力来推理其安全性。我们提倡使用扩展形式博弈（EFG），并介绍了两个EFG实例来捕获闪电网络的关闭和路由的安全属性。具体来说，我们对关闭协议进行了建模，该协议依赖于惩罚机制来抑制各方在链上上传旧的通道状态。此外，我们建模的路由协议，从而正式表征虫洞攻击，一个漏洞，破坏了基于费用的激励机制的闪电网络。
2022-10-24 cs.CR cs.GT
Mind the Gap: Securely modeling cyber risk based on security deviations from a peer group
本文提出利用隐私增强技术安全聚合同行数据，引入防御差距指数，构建行业网络风险模型，帮助组织评估风险并与同行比较。
2024-02-06 cs.CR cs.CY econ.GN
The propagation game: on simulatability, correlation matrices, and probing security
这项工作是为研究人员在侧信道攻击，对策分析和探测安全领域。它报告的形式化的可模拟性的分类属性，我们认为这将提供一个有用的工具，在从业者的工具箱。形式化使我们能够以一种更简单的方式重新审视一些现有的定义（如探针隔离非干扰），该方式对应于\prop{}类别的图形语言中的\textit{erase morphisms}的传播。从理论的角度来看，我们揭示了概率定义的可模拟性和基于矩阵的光谱方法。这可能意味着，在实践中，可以建立潜在的更好的工具。读者会发现一个不同的，也许不那么做作的，可模拟性的定义，这可能使新的形式的推理。这项工作不包括拟议工具的任何实际实施，这是留给今后的工作。
2023-03-01 cs.CR
A Game-Theoretic Approach for Security Control Selection
针对安全控制组合选择难题，本文提出基于博弈论的两人零和单次博弈方法，结合代数形式体系处理控制依赖，在预算约束下依据攻击者画像选控，经金融系统四场景验证可辅助安全决策。
2024-10-30 cs.CR cs.GT
