王 豐，孫 江，林 瑜

（海軍航空大學(xué)，山東 煙臺(tái) 264001）

0 引言

信息化條件下，自動(dòng)化指揮系統(tǒng)［1-4］（C4ISR）是以計(jì)算機(jī)和電子設(shè)施設(shè)備為網(wǎng)絡(luò)核心，具有控制、指揮、通信、預(yù)警、偵察、探測(cè)以及監(jiān)視等功能的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是一體化聯(lián)合作戰(zhàn)控制指揮的神經(jīng)中樞。其在現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭中的作用越來越明顯，各種外界因素、不確定性因素和多變性攻擊時(shí)刻威脅著C4ISR 系統(tǒng)的安全和系統(tǒng)效能。如何在復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境下實(shí)時(shí)感知C4SIR 網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)，精準(zhǔn)綜合評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)威脅，確保C4ISR系統(tǒng)的安全穩(wěn)定就顯得尤為重要。

本文通過構(gòu)建C4ISR 網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，在此基礎(chǔ)上，利用云理論［5］、可拓學(xué)理論［6-7］和主客觀綜合賦權(quán)法等，構(gòu)建C4ISR 網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的綜合評(píng)估方法。與單純的可拓識(shí)別方法［8］相比，該方法既能考慮定性評(píng)價(jià)指標(biāo)，又能考慮定量評(píng)價(jià)指標(biāo)，而且還能全面兼顧各安全級(jí)別關(guān)于各評(píng)價(jià)指標(biāo)量值邊界的模糊性和離散性問題。為C4ISR 網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的綜合評(píng)估提供了一個(gè)新思路和新途徑，為有針對(duì)性地尋找安全評(píng)估中的弱項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)提供了理論參考支持，也豐富了可拓學(xué)和其他領(lǐng)域?qū)W科的交叉融合發(fā)展。

1 云理論和可拓學(xué)相關(guān)介紹

1.1 可拓學(xué)理論

可拓學(xué)［6］是由蔡文提出的一門原創(chuàng)性橫斷學(xué)科，以形式化模型，研究探討事物的拓展性及解決矛盾問題的智能化處理思路和途徑。其包括基元理論、可拓集理論、可拓邏輯和可拓方法等。并與信息科學(xué)、工程科學(xué)、管理科學(xué)等領(lǐng)域交叉，取得了一些研究成果。物元理論是可拓學(xué)研究的基礎(chǔ)理論。一般用有序的三元組

1.2 云理論

云理論是李德毅院士在模糊數(shù)學(xué)和概率論的基礎(chǔ)上提出的一個(gè)模型，能夠?qū)崿F(xiàn)定性指標(biāo)和定量值間的相互轉(zhuǎn)換，很好地解決了評(píng)估方法中，定性指標(biāo)賦值的隨意性和模糊性。正態(tài)云模型是多個(gè)分布形態(tài)中的一種云，是在正態(tài)分布與正態(tài)隸屬函數(shù)基礎(chǔ)上形成的一個(gè)新模型，在多個(gè)領(lǐng)域都有較好的應(yīng)用。

1.3 可拓云物元模型

2 網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的可拓云綜合評(píng)估

2.1 流程圖

繪制C4ISR 網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的可拓云綜合評(píng)估的流程，如圖1 所示。

圖1 C4ISR 網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的可拓云綜合評(píng)估流程

2.2 可拓云綜合評(píng)估的步驟

2.2.1 篩選評(píng)估指標(biāo)

2.2.2 構(gòu)建可拓云物元模型

依據(jù)C4ISR 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在某段時(shí)間內(nèi)的評(píng)估指標(biāo)數(shù)據(jù)，結(jié)合專家組經(jīng)驗(yàn)、建議，由專家組給出某段時(shí)間內(nèi)安全態(tài)勢(shì)評(píng)估的5 個(gè)等級(jí)，分別記為十分危險(xiǎn)（SD），危險(xiǎn)（D），中等（M），較高（JH），很高（HH）。利用已有文獻(xiàn)資料，對(duì)安全態(tài)勢(shì)評(píng)估各等級(jí)的邊界值進(jìn)行統(tǒng)一量化處理，得到表1。

表1 安全態(tài)勢(shì)各評(píng)估指標(biāo)的等級(jí)界限值

其中，d 的值要根據(jù)戰(zhàn)場環(huán)境和作戰(zhàn)目標(biāo)對(duì)各評(píng)估指標(biāo)的具體要求，由專家組進(jìn)行調(diào)整給出。

2.2.3 確定權(quán)重系數(shù)

為了客觀、準(zhǔn)確刻畫各評(píng)估指標(biāo)對(duì)C4ISR 系統(tǒng)整體安全態(tài)勢(shì)的影響程度，利用AHP 方法、G1 方法和熵值法結(jié)合得到各評(píng)估指標(biāo)的綜合權(quán)重系數(shù)［16］。

2.2.4 計(jì)算關(guān)聯(lián)度

表2 安全態(tài)勢(shì)評(píng)估的可拓云物元模型

全部關(guān)聯(lián)度組成綜合評(píng)估矩陣，如下

2.2.5 確定評(píng)估級(jí)別

利用式（7），計(jì)算出待評(píng)估C4ISR 系統(tǒng)關(guān)于各級(jí)別的隸屬度。

由于關(guān)聯(lián)度式（5）計(jì)算過程中存在的隨機(jī)性，采用多次計(jì)算的方法，以減弱其隨機(jī)性。即利用公式得到綜合隸屬度。

根據(jù)隸屬度最大原則，確定C4ISR 系統(tǒng)整體安全態(tài)勢(shì)的級(jí)別［7-8，15］。若

則C4ISR 系統(tǒng)整體安全態(tài)勢(shì)的級(jí)別為j 級(jí)。

3 實(shí)例分析

通過對(duì)某C4ISR 模擬訓(xùn)練系統(tǒng)近8 次仿真訓(xùn)練中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究其安全態(tài)勢(shì)，給出安全態(tài)勢(shì)評(píng)估的級(jí)別。

表3 經(jīng)過處理后的各評(píng)估指標(biāo)量值

由于保密要求，關(guān)于6 個(gè)評(píng)估指標(biāo)的量值已經(jīng)過相關(guān)處理，詳細(xì)量值如表3 所示。

安全態(tài)勢(shì)各評(píng)估指標(biāo)的級(jí)別界限值仍然為表1。

利用式（2）～式（4），經(jīng)過對(duì)正態(tài)云模型的期望值Ex、熵En和超熵He的值，構(gòu)造出可拓元物元模型，如表4 所示。

利用式（5）～式（6），計(jì)算得到該C4ISR 系統(tǒng)的綜合評(píng)估矩陣［7-8，15］D 為

表4 某C4ISR 系統(tǒng)安全的可拓云物元模型

利用式（7）～式（9），并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行100 次計(jì)算，得到綜合隸屬度，分別為

根據(jù)分析結(jié)果，可以為C4ISR 系統(tǒng)安全態(tài)勢(shì)的評(píng)估提供一個(gè)新思路和新方法。也可以為決策者尋求安全態(tài)勢(shì)的弱項(xiàng)提供理論支撐。

4 結(jié)論

本文在分析影響C4ISR 系統(tǒng)安全態(tài)勢(shì)各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的基礎(chǔ)上，利用逐步線性回歸模型，篩選出C4ISR 系統(tǒng)安全態(tài)勢(shì)的評(píng)估指標(biāo)。并以此為基礎(chǔ)，將人工智能領(lǐng)域中的云理論和可拓學(xué)中的物元模型相結(jié)合，構(gòu)建了一種安全態(tài)勢(shì)級(jí)別評(píng)估的全新方法和思路。該方法既能實(shí)現(xiàn)定量評(píng)估指標(biāo)取值的準(zhǔn)確刻畫，又能考慮到定性評(píng)估指標(biāo)取值的隨機(jī)性和模糊性問題。是云理論和可拓學(xué)理論在C4ISR 系統(tǒng)安全態(tài)勢(shì)級(jí)別評(píng)估中的全新嘗試和應(yīng)用。實(shí)例分析結(jié)果也表明了該方法的有效性和可操作性。