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
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
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
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
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
Security Attacks on Smart Grid Scheduling and Their Defences: A Game-Theoretic Approach
在电网中引入先进的通信基础设施为应对气候变化提供了大量新的机会。本文关注的是能源管理系统的安全性，预计将在未来的智能电网中实施。证明了一类基于修改预测需求数据的新型虚假数据注入攻击的存在，并使用模拟场景识别了攻击对典型系统参数的影响。监控策略，公用事业公司可能会采用，以检测攻击提出了一个博弈论的方法来支持公用事业公司的决策过程中，他们的防御资源的分配。根据这些发现，设计并求解了一个通用的安全博弈，揭示了几个纳什均衡策略的存在。这些结果为公用事业公司的实际结果进行了详细讨论，并提出了一项建议，建议如何将通用模型应用到其他场景。
2018-10-17 cs.CR cs.GT
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
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
On Defendability of Security Properties
我们研究了在考虑参与者激励的情况下交互协议的安全性。我们开始正式定义协议的正确性，给出了参与代理的合理性和效用的概念。在此基础上，我们提出了如何评估安全性时，确切的动机是未知的。然后，安全级别可以根据防御者集合来定义，即，一组参与者，只要他们赞成该属性，就可以有效地“捍卫”安全属性。我们提出了一些理论上的刻画下，纳什均衡，双射游戏（在博弈论的标准假设），然后为游戏的非内射的结果，更好地对应于交互协议的可验证协议。最后，我们应用我们的概念来分析公平性的ASW合同签署协议。
2014-04-03 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
IT Security Issues Within the Video Game Industry
IT安全问题是视频游戏行业中每个组织的重要方面。仅在视频游戏行业，您通常可能不会认为安全风险是一个问题。但正如我们在最近的新闻中所看到的那样，没有一家公司能够免受安全风险的影响，无论风险大小。虽然这些组织中的每一个都不会与下一个完全相同，但有一些共同的安全问题可以并且确实影响到每一家视频游戏公司。为了妥善解决这些安全问题，我们选择了目前领先的视频游戏公司之一进行初步安全评估。这一安全评估提供了一个起点，在此基础上确定了帮助减轻这些风险的具体目标和程序。其中包含的信息最初是在案例研究中完成的，但已经被概括为使信息可以很容易地应用于任何视频游戏公司。
2011-11-07 cs.CR cs.CY
Involving Users in the Design of a Serious Game for Security Questions Education
当使用安全问题时，大多数用户仍然会为了记忆的方便而权衡安全性。这是因为大多数用户发现安全问题的强有力答案很难记住。以前的安全教育研究成功地激励用户改变他们对安全问题的行为，通过使用严肃的游戏（即为纯粹娱乐以外的主要目的设计的游戏）。因此，在本文中，我们评估了一个严重的游戏的设计，调查的功能和功能，用户会发现理想的游戏，旨在教育他们提供强大的和难忘的答案安全问题。我们的研究结果表明：（1）即使是安全教育游戏，奖励似乎也能激励用户获得更好的学习体验;（2）包含社交元素的功能（例如，从其他玩家那里获得帮助）似乎不适合与安全问题相关的严肃游戏，因为用户担心他们的熟人可以访问他们的安全问题;（3）即使通常不玩游戏的用户似乎也更喜欢在移动终端上玩安全教育游戏。
2017-10-11 cs.CR cs.CY cs.HC
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
A Communication Security Game on Switched Systems for Autonomous Vehicle Platoons
车对车通信使自主车队能够提高交通效率和安全性，同时通过恒定的间距策略确保车队稳定性。然而，基于通信的控制器容易受到一系列网络攻击。在本文中，我们提出了一个分布式的攻击缓解防御框架的双模控制系统的重新配置方案，以防止受损的排成员通过消息伪造攻击造成碰撞。特别是，我们将其建模为一个切换系统，由一个基于通信的合作控制器和一个基于传感器的本地控制器组成，并推导出实现全局一致指数稳定性（GUES）的条件，以及在排操作的意义上的字符串稳定性。交换决定来自于对攻击者和防御者的互动的博弈论分析。在这个框架中，攻击者充当领导者，选择是否参与恶意活动，防御者在异常检测器的帮助下决定部署哪个控制系统。不完美的检测报告将游戏与不完美的信息联系起来。专用状态约束进一步增强了针对有界但激进的消息修改的安全性，其中有界解决方案仍然可能违反实际约束，例如车辆几乎崩溃。我们的配方独特地将切换系统与安全游戏相结合，以战略性地提高此类自动驾驶汽车系统的安全性。
2021-09-29 cs.CR cs.GT
On a Generic Security Game Model
为了保护暴露在互联网上的系统免受攻击，需要一个能够与攻击者交战的安全系统。已经尝试将良性和恶意用户与网络管理员之间的参与/交互建模为游戏。在这些作品的基础上，我们提出了一个游戏模型，这是通用的，足以捕捉各种模式的这种互动。该模型有利于不完全信息的随机博弈。由于错误的传感器导致玩家对当前状态的错误感知，信息是不完美的。为了对分布在其他多个状态上的感知误差进行建模，我们使用传感器输出之间的欧几里得距离。我们构建了一个5态游戏来表示管理员与用户的交互。这些状态对应于1）用户在互联网中离开系统，并且在登录到系统之后; 2）具有低权限; 3）具有高权限; 4）当他成功攻击时;以及5）被管理员困在蜜罐中。每个州都有自己的行动集。我们提出了一个独特的感知动作集对应于这些状态的每个不同的信息集的游戏。该模型有利于不完全信息的随机博弈。不完美的信息是由于错误的传感器导致玩家对当前状态的错误感知。为了对分布在状态上的感知误差进行建模，我们使用传感器输出之间的欧几里得距离。一个例子游戏的数值模拟显示的评价奖励的球员和首选的策略。我们还提出了制定战略时，处理多个攻击者和进行合作的条件。
2018-01-18 cs.CR cs.GT
A Review On Game Theory With Smart Grid Security
Tennessee Tech University（田纳西理工大学）
本文综述博弈论在智能电网安全中的应用，梳理不同部门威胁模型及连接攻击者与防御者的博弈求解方法。
2023-04-23 cs.CR cs.GT cs.LG
The Critical Node Game
本研究提出结合博弈论、组合优化与网络安全的关键节点博弈模型及纳什均衡求解算法，可评估云网络安全态势、辅助制定最优防护策略，经真实云网络测试验证有效。
2024-04-16 cs.CR cs.GT math.OC
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
Joint Security-vs-QoS Game Theoretical Optimization for Intrusion Response Mechanisms for Future Network Systems
网络连接使网络基础设施和资产暴露于攻击者可以利用的漏洞。保护网络资产免受攻击需要应用安全对策。然而，采用对抗措施会产生成本，例如金钱成本，以及准备和部署对抗措施的时间和精力。因此，入侵响应系统（IRS）应考虑安全和QoS成本时，动态选择的对策，以解决检测到的攻击。这促使我们制定一个联合安全与QoS优化问题，以选择最佳的对策在IRS。然后将问题转化为匹配博弈模型。考虑到货币成本和攻击覆盖的限制，我们首先推导出理论上的上限问题，然后提出稳定的匹配为基础的解决方案，以解决权衡。所提出的解决方案的性能，考虑不同的设置，验证了一系列的模拟。
2023-03-15 cs.CR cs.GT cs.NI
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
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
PRAGTHOS:Practical Game Theoretically Secure Proof-of-Work Blockchain
本文分析了PoW区块链现有安全模型假设的缺陷，揭示了多种新型攻击方式，并提出了更实用的安全分析框架pRPD及可抵御上述攻击的PoW区块链构建框架PRAGTHOS。
2023-02-13 cs.CR cs.DC cs.GT
QFlip: An Adaptive Reinforcement Learning Strategy for the FlipIt Security Game
Khoury College of Computer Sciences, Northeastern University（东北大学库里计算机科学学院）
高级持续性威胁（APT）的增加带来了对长时间运行的、隐蔽的攻击的鲁棒性的需求，这些攻击规避了现有的加密安全保证。FlipIt是一款安全游戏，在高级场景（如APT）中模拟攻击者-防御者的交互。以前的工作在FlipIt中广泛地分析了非适应性策略，但适应性策略在实际互动中自然出现，因为玩家在游戏中收到反馈。我们将FlipIt游戏建模为马尔可夫决策过程，并引入QFlip，一种基于时间差分强化学习的FlipIt自适应策略。我们证明了我们的新策略对对手使用周期性策略的收敛性的理论结果。我们确认我们的分析实验广泛的评估QFlip对特定的对手。QFlip收敛到最佳的自适应策略周期性和指数对手使用相关的状态空间。最后，我们引入了一个广义QFlip策略与复合状态空间，优于贪婪策略的几个分布，包括周期性和均匀的，没有对手的策略的先验知识。我们还为FlipIt发布了一个OpenAI Gym环境，以促进未来的研究。
2019-12-21 cs.CR cs.GT cs.LG
Game-Theoretically Secure Distributed Protocols for Fair Allocation in Coalitional Games
本文研究联盟博弈中近似Shapley值的博弈论安全分布式协议，通过引入违规预算模型限制攻击者资源，增加排列采样次数以保障诚实参与者奖励，并给出了高概率和期望极大极小安全性的样本数上下界及实验验证。
2024-12-26 cs.CR cs.GT
Strategic Remote Attestation: Testbed for Internet-of-Things Devices and Stackelberg Security Game for Optimal Strategies
物联网（IoT）设备和应用程序可能存在重大漏洞，这些漏洞可能会被对手利用，造成相当大的伤害。减轻这种威胁的一种重要方法是远程证明，它使防御者能够远程验证设备及其软件的完整性。远程认证有多种方法，每种方法在检测精度和计算成本方面都有其独特的优点和缺点。此外，证明方法可以以多种方式应用，诸如各种级别的软件覆盖。因此，为了最大限度地减少安全风险和计算开销，防御者需要根据设备的特性和潜在的损失，从战略上决定应用哪些证明方法以及如何应用它们。为了回答这些问题，我们首先开发了一个用于物联网设备远程认证的测试平台，这使我们能够测量各种认证方法的检测准确性和性能开销。我们的测试平台集成了两个示例物联网应用程序、基于内存校验和的证明以及各种软件漏洞，这些漏洞允许攻击者将任意代码注入到正在运行的应用程序中。其次，我们模型的问题，找到一个最佳的策略，应用远程认证作为一个Stackelberg安全游戏之间的防御者和对手。我们刻画了防御者在各种特殊情况下的最优证明策略。最后，建立在我们的测试平台的实验结果，我们评估我们的模型，并表明，最佳的战略认证可以导致显着低于天真的基线策略的损失。
2021-09-26 cs.CR cs.GT
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
Advanced Drone Swarm Security by Using Blockchain Governance Game
这项研究有助于基于区块链治理游戏（BGG）变体的先进智能无人机群网络的安全设计，BGG是预测攻击前安全行动时刻的理论游戏模型，以及区块链治理游戏战略联盟（SABGG），这是BGG变体之一，已被调整为构建最佳策略，以基于战略联盟采取初步行动，以保护区块链中的智能无人机-基于Swarm网络智能无人机是人工智能（AI）无人机，能够在没有任何指挥中心的情况下自主操作。SABGG的易于分析的解决方案使我们能够通过提供无人机预防攻击的最佳责任来估计采取初步行动的时刻。这种支持AI的无人机内的先进安全群网络是通过调整SABGG模型设计的。这项研究有助于用户开发一种新的网络架构级安全的智能无人机群，它是基于一个分散的网络。
2022-11-24 cs.CR cs.GT cs.SY
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
Audit Games with Multiple Defender Resources
现代组织（例如，医院、社交网络、政府机构）严重依赖审计来检测和惩罚不适当地访问和披露机密信息的内部人员。最近的工作审计游戏模型之间的战略互动的审计师与一个单一的审计资源和审计Stackelberg游戏，增强相关的研究安全游戏与可配置的惩罚参数。我们显着推广这个审计游戏模型，以考虑多个审计资源，每个资源被限制为审计所有潜在的违规行为的子集，从而使应用程序到实际的审计场景。我们提供了一个FPTAS，计算得到的非凸优化问题的近似最优解。主要的技术新颖性是在设计和正确性证明的优化转换，使建设这个FPTAS。此外，我们的实验表明，这种转换显着加快了一类审计游戏和安全游戏的解决方案的计算。
2015-03-01 cs.CR cs.GT
Enhanced IoV Security Network by Using Blockchain Governance Game
本文讨论了使用区块链治理游戏（BGG）设计增强型车联网中的安全网络。BGG是一个随机博弈的系统模型，旨在寻找最佳策略，为防止攻击者的网络故障做好准备，本文将此博弈模型应用于联网车辆安全。决策参数的分析结果可以预测安全操作的时刻，并提供保留节点数量与备份节点接受概率的最佳组合，以保护联网汽车。这项研究有助于在分散的网络中考虑使用BGG的增强型安全IoV架构。
2021-01-07 cs.CR cs.GT cs.SY
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
BASCPS: How does behavioral decision making impact the security of cyber-physical systems?
我们研究了由多个相互依赖的子系统组成的大规模网络物理系统（CPS）的安全性，每个子系统由不同的防御者管理。防御者投入安全预算的目的是阻止网络攻击蔓延到其关键资产。我们将防御者的安全投资决策建模为安全博弈。虽然以前的工作已经使用安全游戏来分析这样的情况下，我们提出了行为安全游戏，其中后卫表现出的人类决策的特征，已被确定为在行为经济学代表典型的人类认知偏见。这一点很重要，因为我们目标系统中的许多关键安全决策都是由人类做出的。我们通过一个受控受试者实验为我们的行为模型提供了经验证据。然后，我们表明，行为决策导致一个次优的模式相比，非行为决策的资源分配。我们说明了行为决策的影响，使用两个代表性的现实世界中相互依赖的CPS。特别是，我们确定了防御者的安全预算的可用性和分布，防御者之间的相互依赖程度，以及协作防御策略，由于行为决策的安全结果的次优程度的影响。在这种情况下，行为决策的不利影响是最严重的适度的国防预算。此外，行为次优决策的影响被放大的程度属于不同的防御者的子网络之间的相互依赖性的增加。我们还观察到，自私的防御决策与行为决策一起显着增加安全风险。
2020-04-07 cs.CR cs.GT
Slot Games for Detecting Timing Leaks of Programs
在本文中，我们描述了一种方法来验证程序的安全信息流，除了直接和间接流的秘密信息可以通过隐蔽定时信道泄漏。也就是说，一个程序的两个计算，如果只在高安全性输入上有差异，就不能通过低安全性输出和定时差异来区分。我们攻击这个问题，通过使用老虎机游戏语义的定量分析程序。我们展示了如何插槽游戏模型可以用于执行一个精确的安全分析的程序，考虑到程序的外延和内涵属性。这种方法的实用性自动验证也显示。
2013-07-17 cs.CR cs.GT cs.PL
A Quantal Response Analysis of Defender-Attacker Sequential Security Games
本文研究双站点防御者-攻击者序贯安全博弈中防御者有限理性对安全投资的影响，通过量子响应均衡分析行为偏差，并量化其相对于无偏差最优解的低效性。
2024-08-02 cs.CR cs.GT cs.SY
Repeated-Game Security for Restaking-Based Verifiable Inference
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
本文针对基于再质押的可验证推理协议，发现其单轮罚没条件高估安全性，提出结合历史挑战、声誉加权罚没与质押归属的机制，可降低重复博弈偏差利润，减少审计率。
2026-08-11 cs.CR cs.GT
Security Games with Ambiguous Beliefs of Agents
Institute for Advanced Studies in Basic Science（基础科学高级研究所）；University of Zanjan（赞詹大学）
目前，基于Dempster-Shafer算法和基于均匀随机概率的算法是解决安全博弈的首选方法，防御者能够识别攻击者，只有策略是模糊的。然而，这种模型是低效的情况下，资源是有限的，攻击者的身份和他们的策略是模糊的。本研究的目的是找到一个更有效的算法，以指导防御者在选择外部代理与合作的两个模糊性。我们设计了一个实验，在这个实验中，防御者被迫与外部代理人接触，以最大限度地保护他们的目标。我们引入了两个重要的概念：目标保护过程中每个代理的行为和目标保护过程中的容忍阈值。从这些，我们提出了一个算法，由每个防守者应用，以确定最好的潜在助手（S）与合作。实验结果表明，该算法比基于Dempster-Shafer的算法更安全。
2015-08-09 cs.AI cs.CR cs.GT
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
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
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
On the Trade-Off Between Transparency and Security in Adversarial Machine Learning
University of Waterloo（滑铁卢大学）
本研究探讨对抗性机器学习中透明度与安全性的冲突，通过可迁移对抗样本攻击的实证与博弈论分析，发现防御者模型的模糊性有利，仅知晓防御状态就可能损害安全性，揭示两者权衡及博弈论的应用价值。
2025-11-14 cs.CR cs.GT cs.LG
Game-Theoretic Malware Detection
恶意软件攻击代价高昂。为了减轻此类攻击，组织部署了恶意软件检测工具，以帮助他们检测并最终解决这些威胁。虽然只运行最好的可用工具并不能提供足够的潜在攻击覆盖范围，但运行所有可用工具在财务成本和计算资源方面都是非常昂贵的。因此，一个组织通常运行一组工具，在有限的预算下最大限度地提高其覆盖范围。然而，一个组织应该如何选择这一套？攻击者是有策略的，他们会改变自己的行为，优先利用确定性工具选择留下的漏洞。为了避免留下这种容易被利用的空隙，防御者必须选择一个随机集合。在本文中，我们提出了一种方法来计算一个最佳的随机化的大小有界的集可用的安全分析工具，通过建模攻击者和安全分析师之间的关系，作为一个领导者-追随者Stackelberg安全游戏。我们通过将来自VirusTotal数据集的信息与来自国家漏洞数据库的更详细的报告相结合来估计模型的参数。在实证比较中，我们的方法在广泛的假设下优于一组自然基线。
2022-01-07 cs.CR cs.GT
Game Theory in Distributed Systems Security: Foundations, Challenges, and Future Directions
本文提出将博弈论与分布式系统安全结合，以应对关键基础设施和个人计算系统日益增长的攻击威胁，并分类阐述了短期与长期的研究挑战。
2024-05-28 cs.CR cs.DC cs.GT
Simulation of Attacker Defender Interaction in a Noisy Security Game
Drexel University（德雷塞尔大学）
在网络安全环境中，维护者往往受其检测技术的支配，并受制于个别分析人员所掌握的信息和经验。为了给防御者一个优势，重要的是要了解攻击者的动机和他们可能的下一个最佳行动。作为对这种行为建模的第一步，我们引入了一个安全游戏框架，该框架模拟了在嘈杂环境中攻击者和防御者之间的相互作用，重点关注在具有完全知识和可观察性的游戏变体中驱动攻击者和防御者做出决策的因素，知道参数但没有状态的可观察性（“部分知识”）和零知识或可观察性（“零知识”）。我们证明了对攻击者做出正确假设的重要性，因为结果存在显着差异。此外，在攻击者结果方面，假阳性和真阳性之间存在可测量的权衡，这表明在真阳性也较高的条件下，更容易出现假阳性的环境可能是可接受的。
2022-12-08 cs.AI cs.CR cs.GT
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
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
Six Potential Game-Changers in Cyber Security: Towards Priorities in Cyber Science and Engineering
网络科学和工程所涵盖的研究领域在这个时候是广泛的和不明确的。随着各国政府和研究界越来越认识到这些学科的重要性、紧迫性和技术丰富性，出现了一个优先事项问题：哪些具体的研究分领域应成为关注和供资的重点？在本文中，我们指出一种方法来回答这个问题。我们探讨了最近一次研讨会的结果，该研讨会假设了未来15年内可能在网络安全领域发生的游戏规则改变者或破坏性变化。我们认为，这样的游戏规则改变者可能是有用的，在集中研究社区的注意力在高优先级的主题。事实上，如果一个剧烈的、重要的变化可能发生，我们难道不应该把我们的研究工作集中在与这种变化有关的现象的性质和后果上吗？我们说明了每一个游戏规则改变者的例子，相关的当前研究，然后提供建议，推进网络科学和工程方面的六个游戏规则改变者。
2015-11-02 cs.CR
Strategic Attack & Defense in Security Diffusion Games
安全游戏模拟了保护一组目标的防御者和试图捕获它们的攻击者之间的对抗。这些游戏的一个变体假设目标之间的安全相互依赖性，促进攻击的蔓延。到目前为止，只考虑了攻击的随机传播。在这项工作中，我们介绍了一个版本的安全游戏，其中攻击者战略性地驱动整个攻击的蔓延，节点之间的互连影响其敏感性被捕获。我们发现，当攻击扩散是策略性的时，在无传染和随机传染的情况下有效的策略不再可行。虽然在前一种情况下，可以有效地找到攻击者的最佳策略，但在后一种情况下，对于任意网络来说，这样做是一个NP完全问题。然而，对于一些简单的网络结构，如集团，星，树，我们表明，它是可能有效地找到双方球员的最佳策略。对于任意网络，我们研究和比较各种启发式策略的效率。与以前的作品没有或随机传染，我们发现，基于中心的防御往往是有效的，当攻击的传播是战略性的，特别是基于Shapley值的中心性措施。
2019-12-16 cs.CR cs.SI physics.soc-ph
Verified Correctness and Security of mbedTLS HMAC-DRBG
我们已经正式的HMAC-DRBG（NIST 800- 90 A）的功能规范，我们已经证明了它的密码安全性-它的输出是伪随机的-使用混合游戏为基础的证明。我们还证明了mbedTLS实现（C程序）正确地实现了这个功能规范。该证明与现有的C编译器正确性证明相结合，以保证端到端的机器语言程序具有强伪随机性。所有的证明（混合游戏，C程序验证，编译器，以及它们的组成）都在Coq证明助手中进行机器检查。我们的证明是模块化的：混合游戏证明适用于任何满足我们功能规范的HMAC-DRBG实现。因此，我们的功能规范可以作为高保证参考。
2017-08-28 cs.CR
The False Allure of "Security by Obscurity": A Game-Theoretic Approach
University of Bristol（布里斯托大学）；New York University（纽约大学）
该研究针对“通过隐蔽实现安全”的争议，构建博弈论模型证明，在均衡状态下，隐蔽系统比开放系统更易受成功攻击，为安全领域的传统共识提供了理论支撑。
2026-10-12 cs.CR cs.CY cs.GT
Markov Game Modeling of Moving Target Defense for Strategic Detection of Threats in Cloud Networks
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
大规模云网络中关键数据的处理和存储需要可扩展的安全解决方案。事实证明，部署所有可能的安全措施都会消耗宝贵的计算和网络资源，而这些资源是云服务提供商的主要卖点。因此，最近有兴趣发展移动目标防御（MTD）机制，帮助一个优化的联合目标，最大限度地提高安全性，同时确保对性能的影响最小化。通常，这些技术将隐形对手的多阶段攻击问题建模为单步攻击检测游戏，使用图连接性度量作为衡量性能的启发式方法，从而（1）丢失了为大型云网络设计的图论模型中固有的有价值信息，以及（2）提出了某些对性能具有不对称影响的策略。在这项工作中，我们利用云网络的攻击图中的知识来制定零和马尔可夫博弈，并使用通用漏洞评分系统（CVSS）来为这个游戏提供有意义的实用价值。然后，我们表明，放置检测机制对对手的最佳策略相当于计算混合最小最大均衡的马尔可夫博弈。我们将使用我们的方法获得的收益与目前用于云网络安全的其他技术进行比较，从而显示其有效性。最后，我们强调了如何将该方法用于一个小型的真实云系统。
2019-02-28 cs.AI cs.CR cs.GT
Security Through Entertainment: Experiences Using a Memory Game for Secure Device Pairing
基于辅助或带外（OOB）通信（诸如音频、视觉或触觉信道）的无线设备的安全“配对”是一个成熟的研究方向。然而，先前的工作表明，这种配对方法可能容易出现不同形式的人为错误，这些错误可能直接或间接地转化为中间人攻击。为了解决这个问题，我们提出了一个一般的方向，使用计算机游戏配对。由于游戏是一种流行的娱乐手段，我们的假设是，它们可以作为一种激励用户，使配对过程愉快的，从而提高可用性，以及安全性，配对过程。我们考虑配对的新兴用例，其中涉及两个不同的用户，每个用户拥有他或她自己的设备（例如，Alice和Bob将他们的智能手机配对以进行社交互动）。我们开发的“爱丽丝说，”配对游戏的基础上流行的记忆游戏西蒙（说），并讨论了潜在的设计挑战。我们还提出了一个初步的评估爱丽丝说，通过可用性研究，并证明其可行性方面的可用性和安全性。我们的研究结果表明，总体而言，Alice Says被认为是一种有趣和愉快的设备配对方式，证实了我们的假设。然而，与我们的直觉相反，Alice Says配对的相对较慢的速度被发现是一个令人担忧的原因，并提示需要设计更快的配对游戏。我们提出了几种可以改善这一问题的方法。此外，我们还讨论了其他几个缺乏最佳解决方案的安全问题，并提出了如何利用娱乐来改善目前已开发的解决方案的想法。
2010-05-06 cs.CR cs.HC
ExploitFlow, cyber security exploitation routes for Game Theory and AI research in robotics
Alpen-Adria-Universität Klagenfurt（克拉根福阿尔卑斯-亚德里亚大学）；Alias Robotics（Alias机器人公司）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Johannes Kepler University Linz（林茨约翰内斯·开普勒大学）
本文提出由AI和博弈论驱动的模块化库ExploitFlow以自动化网络安全利用，实验表明基于强化学习的EF智能体优于暴力与人类专家，并针对其局限性提出了以EF为核心的自动化渗透测试框架Malism。
2023-08-04 cs.CR cs.RO
