Теоретико-ігровий підхід до моделювання конфліктних ситуацій у системах кібербезпеки

Бойко Софія Валеріївна

Магістр

БІКСм12214д

125 Кібербезпека

Кафедра інформаційної та кібернетичної безпеки імені професора Володимира Бурячка

Квaлiфiкaцiйнa робота пpисвяченa теоретико-ігровому підходу моделювання конфліктних ситуацій у системах кібербезпеки.

Робота складається зі вступу, трьох розділів, що містять 1 рисунок та 2 таблиці, висновків та списку використаних джерел, що містить __ найменування. Загальний обсяг роботи становить __ аркушів, з яких _ список використаних джерел.

Об’єктом дослідження є процес управління конфліктними ситуаціями в системах безпеки з використанням теоретико-ігрового підходу.

Предметом дослідження є моделі конфліктних ситуацій у сфері кібербезпеки та способи їх врегулювання за допомогою теоретико-ігрового підходу.

Метою дослідження є розширення можливостей в управлінні конфліктними ситуаціями в системах безпеки на основі теоретико-ігрового підходу.

Виходячи з поставленої мети в даній дипломній роботі, до виконання випливають наступні завдання:

- дослідити конфлікт: основні визначення, структура, розвиток;

- сформувати аналіз шляхів впровадження наукових теорій конфліктології у системи інформаційної та кібернетичної безпеки;

- визначити суть теорії ігор;

- представити класифікацію моделей теорії ігор у сфері кібербезпеки;

- розробити моделювання сценаріїв розв’язання конфліктної ситуації «Суб’єкт-Суб’єкт» у системах безпеки за допомогою теорії ігор.

Наукова новизна одержаних результатів. Дослідження пропонує комплексний підхід, що об'єднує основні принципи ігрової теорії та теорії конфліктів для розуміння та моделювання конфліктних сценаріїв у кібербезпеці. Це створює можливість глибокого аналізу взаємодії між різними гравцями та їхніми стратегіями у кіберпросторі для ефективного планування стратегії протидії та запобігання кіберзагрозам.

Практичне значення полягає в обґрунтуванні необхідності та дослідженні можливості впровадження теорії ігор у вирішенні конфліктних ситуацій в системах інформаційної та кібернетичної безпеки. Результати дослідження можуть бути використані у практиці вирішення конфліктних ситуацій в організаціях, слугувати для розробки програмного забезпечення з цієї проблеми, а також в якості навчального матеріалу для студентів спеціальності 125 Кібербезпека та захист інформації.

Апробація результатів дипломної роботи. Основні положення роботи представлені у статті «Теоретико-ігровий підхід до моделювання конфліктів у системах безпеки»; Кібербезпека: освіта, наука, техніка. Том 2, № 22, 2023.

Ключові слова: БЕЗПЕКА, ЗАГРОЗА, ІНФОРМАЦІЯ, ТЕОРІЯ ІГОР, ГРА, ІНФОРМАЦІЙНИЙ КОНФЛІКТ, КІБЕРКОНФЛІКТ, СТРАТЕГІЯ, ГРАВЕЦЬ, ВИГРАШ, СИСТЕМА БЕЗПЕКИ.

ЗМІСТ

ВСТУП 9
Розділ 1. ТЕОРЕТИЧНІ ПІДХОДИ ЗАСТОСУВАННЯ ТЕОРІЇ КОНФЛІКТІВ У СИСТЕМАХ БЕЗПЕКИ 12
1.1 Конфлікт: основні визначення, структура, розвиток 12
1.2 Аналіз шляхів впровадження наукових теорій конфліктології у системи інформаційної та кібернетичної безпеки 20
Висновки до першого розділу 34
Розділ 2. ТЕОРЕТИКО-ІГРОВИЙ ПІДХІД РОЗВ’ЯЗАННЯ КОНФЛІКТНИХ СИТУАЦІЙ У СИСТЕМАХ БЕЗПЕКИ 36
2.1 Суть теорії ігор 36
2.2 Класифікація моделей теорії ігор у сфері кібербезпеки 47
Висновки до другого розділу 62
Розділ 3. МОДЕЛЮВАННЯ СЦЕНАРІЇВ РОЗВ’ЯЗАННЯ КОНФЛІКТНОЇ СИТУАЦІЇ «СУБ’ЄКТ-СУБ’ЄКТ» У СИСТЕМАХ БЕЗПЕКИ ЗА ДОПОМОГОЮ ТЕОРІЇ ІГОР 64
3.1 Постановка завдання 64
3.2. Формальний опис моделі 64
3.3 Розробка сценаріїв 68
Висновки до третього розділу 72
ВИСНОВКИ 74
СПИСОК ВИКОРИСТАНАХ ДЖЕРЕЛ 76

1. Коллінз Р. Теорія конфлікту в сучасній макроісторичній соціології / Р.Коллінз // Філософська і соціол. думка. 2013. С. 81-98.
2. Пірен М.І. Конфліктологія : підруч. / М.І.Пірен. – К. : МАУП, 2007. 357 с.
3. Скібіцька Л.І. Конфліктологія : навч посіб / Л.І.Скібіцька. – К. : Центр навчальної літератури, 2007. 384 с.
4. Яхно Т.П. Конфліктологія та теорія переговорів : навч. посіб. / Т.П.Яхно, І.О.Куревіна. К. : Центр учбової літератури, 2012. 168 с.
5. Психологія конфлікту:курс лекцій : Навчальний посібник. – Житомир: Вид-во ЖДУ ім. І. Франка, 2013. 112 с.
6. Войцихова А. Природа та соціальна роль конфлікту. Психологія конфлікту та шляхи його розв’язання // Психологічна газета. 2016. № 15. С. 5-9.
7. Нагаєв В.М. Конфліктологія: Навчальний посібник. – К.: Центр навчальної літератури, 2004. 198 с.
8. Пірен М.І. Конфліктологія: Підручник. – К.: МАУП, 2007. 360 с.
9. R. G. Biyashev, S. E. Nyssanbayeva, and Ye. Y. Begimbayeva The Development of a Structural Scheme of National Segment in a Protected Cross-Border Space // Proceedings of the International Conference on Wireless Communications, Network Security and Signal Processing International Conference on Advanced Material Science and Environmental Engineering. – 2016. – P. 250-252.
10. A Game Theoretic Model of Strategic Conflict in Cyberspace. URL : https://www.researchgate.net/publication/2618849....
11. Liu, Y., Comaniciu, C., and Man, H. Modelling Misbehavior in Ad Hoc Networks: A Game Theoretic Approach for Intrusion Detection, International Journal of Security and Networks, Vol 1, 2014. № 3/4, 243–254.
12. Shevchenko Svitlana, Shevchenko Halyna, Zhdanova Yuliia, Spasiteleva Svitlana and Olena Negodenko (2023) Conflict Analysis in the Information Security System: Subject - Subject CEUR Workshop Proceedings., 3421. с. 56-66. ISSN 1613-0073.
13. Бєляков К.І. Інформаційний конфлікт та юридична відповідальність: сутність і співвідношення. Правова інформатика”, № 2(38). 2013. С. 38-46.
14. Cavusoglu, H., Cavusoglu, H., and Zhang, J. Security Patch Management: Share the Burden or Share the Damage? Management Science, Vol 54, № 4, 2008. Р. 657–670.
15. Bilge, L., and Dumitras, T. Before We Knew It: An Empirical Study of Zero-Day Attacks in the Real World, Proc. of the ACM Conf. on Computer and Communications Security, ACM, 2012. Р. 833–844.
16. Begimbayeva E.E. The structural scheme and mechanism for resolving conflicts in cross-border information exchange // III International. sci. conf. "Informatics and applied mathematics", dedicated 80th anniversary of prof. Biyashev R.G. and the 70th anniversary of prof. Aidarkhanov M.B. - Almaty, 2018. P.176-178.
17. Шеренговський, Д.В. Поняття та сутність міжнародного конфлікту в науці про міжнародні відносини. / Д.В. Шеренговський // Актуальні проблеми політики : зб. наук. пр. / редкол. : С. В. Ківалов (голов. ред.), Л. І. Кормич (заст. голов. ред.), Ю. П. Аленін [та ін.] ; МОНмолодьспорт України, НУ ОЮА. Одеса : Фенікс, 2011. Вип. 43. С. 98-108
18. Гірник А. М., Резаненко В. Ф. Концепт «конфлікт» у західній культурі та в культурі традиційних суспільств далекого сходу. НАУКОВІ ЗАПИСКИ НаУКМА. Том 136. Педагогічні, психологічні науки та соціальна робота. 2012. С. 37-42
19. Roy, S., Ellis, C., Shiva, S., Dasgupta, D., Shandilya, V., and Wu, Q. A Survey of Game Theory as Applied to Network Security, Proc. 43rd Hawaii International Conf. on Systems Sciences, IEEE CS, 2010. S. 880–889.
20. Шевченко С.М. Інсайдер та інсайдерська інформація: суть, загрози, діяльність та правова відповідальність / С.М. Шевченко, Ю.Д. Жданова, П.М. Складанний, С.В. Бойко // Кібербезпека: освіта, наука, техніка. 2022, Том 3, № 15. С. 175-185.
21. Коломієць Г.Б. Застосування теорії ігор в оподаткуванні як сфері узгодження суспільних і приватних інтересів. Вісник Хмельницького національного університету 2020, № 4, Том 3, с. 202-205.
22. Ігнатенко О.П. Теоретико-ігровий підхід до проблеми безпеки мереж. Проблеми програмування. 2017. № 3. С. 149-160.
23. Fudenberg, D., and Tirole, J. Game Theory. MIT Press. Hansman, S., and Hunt, R. 2005. A Taxonomy of Network and Computer Attacks, Computers & Security Computers & Security, Vol 24, No 1,1991. S. 31–43.
24. Бурячок В.Л., Шиян А.А. Класифікація технологій для здійснення інформаційно-психологічного впливу на процес раціональної діяльності людини // Сучасний захист інформації. – 2014. – № 1. – С.64–70].
25. J. Jormakka and J. V. E. Molsa. Modelling information warfare as a game. Journal of Information Warfare; Vol. 4(2), 2005.
26. L. Carin, G. Cybenko, and J. Hughes. Quantitative evaluation of risk for investment efficient strategies in cybersecurity: The queries methodology. IEEE Computer, 2008.
27. P. Liu, W. Zang, and M. Yu. Incentive-based modeling and inference of attacker intent, objectives, and strategies. ACM Transactions on Information and System Security (TISSEC), 2005.
28. Y. Liu, C. Comaniciu, and H. Man. A bayesian game approach for intrusion detection in wireless ad hoc networks. ACM International Conference Proceeding Series; Vol. 199, 2006.
29. K. Lye and J. Wing. Game strategies in network security. Proceedings of the Foundations of Computer Security, 2002.
30. C. Xiaolin, T. Xiaobin, Z. Yong, and X. Hongsheng. A markov game theory-based risk assessment model for network information systems. International conference on computer science and software engineering, 2008.
31. T. Alpcan and T. Baser. An intrusion detection game with limited observations. Proc. of the 12th Int. Symp. on Dynamic Games and Applications, 2006.
32. K. C. Nguyen, T. Alpcan, and T. Basar. Security games with incomplete information. Proc. of IEEE Intl. Conf. on Communications (ICC), 2009.
33. K. C. Nguyen, T. Alpcan, and T. Basar. Security games with incomplete information. Proc. of IEEE Intl. Conf. on Communications (ICC), 2009.
34. M. Bloem, T. Alpcan, and T. Basar. Intrusion response as a resource allocation problem. IEEE Conference on Descision and Control, 2006.
35. Z. Chen. Modeling and defending against internet worm attacks. PhD Dissertation at Georgia Institute Of Technology, 2007.
36. T. Alpcan and L. Pavel. Nash equilibrium design and optimization. International Conference on Game Theory for Networks, GameNets, 2009.
37. X. You and Z. Shiyong. A kind of network security behavior model based on game theory. Proceedings of the Fourth International Conference on Parallel and Distributed Computing, Applications and Technologies, 2003.
38. T. Alpcan and T. Baser. A game theoretic analysis of intrusion detection in access control systems. Proc. of the 43rd IEEE Conference on Decision and Control, 2004.
39. A. Patcha and J. Park. A game theoretic approach to modeling intrusion detection in mobile ad hoc networks. Proceedings of the 2004 IEEE workshop on Information Assurance and Security, 2004.
40. E. Bursztein and J. Goubalt-Larrecq. A logical framework for evaluating network resilience against faults and attacks. Lecture Notes in Computer Science; Vol. 4846, 2007.
41. W. Sun, X. Kong, D. He, and X. You. Information security problem research based on game theory. International Symposium on Publication Electronic Commerce and Security, 2008.
42. W. Sun, X. Kong, D. He, and X. You. Information security investment game with penalty parameter. The 3rd International Conference on Innovative Computing Information and Control, 2008
43. S. N. Hamilton, W. L. Miller, A. Ott, and O. S. Saydjari. The role of game theory in information warfare. Proceedings of the 4 th information survivability workshop (ISW2001/2002), 2002.
44. S. N. Hamilton, W. L. Miller, A. Ott, and O. S. Saydjari. Challenges in applying game theory to the domain of information warfare. Proceedings of the 4th Information survivability workshop (ISW-2001/2002), 2002.
45. A. Chakrabarti and G. Manimaran. Internet infrastructure security: A taxonomy. IEEE Network, 16:13, November 2002.
46. Cavusoglu, H., and Zhang, J. 2008. Security Patch Management: Share the Burden or Share the Damage? Management Science, Vol 54, No 4, 2008. S. 657–670.
47. Шиян А.А. Теоретико-ігровий аналіз раціональної поведінки людини та прийняття рішень в управлінні соціально-економічними системами. – Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2009. – 414 с.
48. Борель E. La théorie du jeu les équations intégrales á noyau symétrique //Comptes Rendus de l'Académie. 1921. Вип. 173. С. 1304 – 1308
49. Mi, Yan, et al. "Optimal network defense strategy selection method: a stochastic differential game model." Security and Communication Networks 2021 (2021): 1-16.
50. Huang, Shirui, et al. "Markov differential game for network defense decision-making method." IEEE Access 6 (2018): 39621-39634.
51. Kumar, Rajesh et al. “Effective Analysis of Attack Trees: A Model-Driven Approach.” Fundamental Approaches to Software Engineering (2018).
52. Nguyen, Thanh Hai et al. “Multi-Stage Attack Graph Security Games: Heuristic Strategies, with Empirical Game-Theoretic Analysis.” Proceedings of the 2017 Workshop on Moving Target Defense (2017).