基于模糊模型的網絡社會場系統的安全評估

王 森，魏旭穎

（華東交通大學理學院，江西 南昌330013）

基于模糊模型的網絡社會場系統的安全評估

王 森，魏旭穎

（華東交通大學理學院，江西 南昌330013）

網絡是個虛擬的世界，所有行為都可以用虛擬的身份進行，所以容易滋生詐騙等違法現象，網絡安全引起了人們的普遍關注。現有的網絡安全評估方式可以應用于大多數問題的安全風險測評，都是單一的的安全評估框架，對于網絡安全的評估沒有針對性，并且這些方法更多的是從安全技術、功能和機制的角度來進行評估。文章基于社會軟結構學提出了網絡社會場系統理論，并按照網絡社會場系統論工作的步驟進行分層，結合網絡社會安全特有的性質從社會學的角度出發建立模糊數學模型來評估網絡社會場系統的安全等級，從網絡社會的結構化與完整性的新視角進行網絡安全評估。

場系統論；模糊數學；安全評估

網絡安全問題涵蓋的內容十分廣泛，從廣義概念層面，凡是涉及到網絡上信息的保密性、完整性、可用性、真實性和可控性的相關技術和理論都是網絡安全的研究領域［1］。例如網上購物時填寫的個人賬戶的賬號和密碼、商品訂購信息、填寫的收貨地址和收貨人姓名等信息都可能出現被泄露、篡改、惡意使用等一系列的網絡安全問題。由于愈來愈多的人們精通電腦技術，網絡虛擬行為成為了很多不法分子進行經濟違法行為的又一渠道，密碼被竊，網上銀行卡金額無辜失蹤或減少等案例時有發生，這些安全問題引起了網絡消費者的擔憂和關注。

現有的安全評估方式都是從風險控制角度進行的信息安全評估，通過對安全威脅、漏洞和資產3方面進行測評來得到結果。這些方法更多的是從安全技術、功能和機制角度來進行信息系統的安全評估，這類評估規范有歐洲的ITSEC、加拿大的CTCPEC等［2］。上述這些評估規范可以應用于所有問題的安全評估，大多是單一的的安全評估框架，對于網絡安全的評估沒有針對性，很多指標難以量化。基于社會軟結構學提出網絡社會場系統理論，并按照網絡社會場系統論工作的步驟進行分層，多方面確定各級指標因素的權重并檢驗其合理性，從社會學的角度結合網絡社會安全特有的性質建立模糊數學模型來評估網絡社會場系統的安全等級，從網絡社會的結構化與完整性的新視角進行網絡安全評估。

1 網絡社會場系統論

1.1 社會場系統論的介紹

宇宙存在場，人類社會作為宇宙的一個子集也一定存在場。社會學中的場系統的概念是:場系統由元素和關聯組成［3］。元素是指參與到社會中的所有個體。關聯是指元素能量的發出和接受，指能量場中的廣播式發出和接受，一對一發出和接受是廣播式的特例；元素因為凝聚能量產生自我而成為場系統中的元素，元素因為自己的能量而在引力場中廣播式發出和接受引力。

1.2 網絡社會場系統的概述

網絡社會作為人類社會的一個子集也存在著場系統，這個場系統也由元素和關聯組成，其中元素指參與網絡的每個人，網絡上的各種APP，網站，論壇等；關聯指在這個場系統中的元素得到需求或給出需求，例如有元素在網站上發布信息，另外一個元素在網站上看到了這個信息，則元素與元素在這個場系統中就形成了一種關聯。各種關聯組成各種總線，這些總線傳遞著各個元素需要得到的能量或需要給出的能量。總線可以分為控制總線、信息總線、需求總線。

世界上大部分事物都是有結構的，分層次的。網絡社會場系統也是有結構的，分層次的。網絡社會場系統的結構層次為:①因為連網元素的需求產生網絡結構產品；②網絡結構產品通過總線實現廣播式或點對點式傳輸；③元素存儲網絡工程產品發出的能量；④運行網絡結構產品實現自己的需求。

1.3 人類社會場系統總線與網絡社會場系統總線的對應關系

人類社會場系統總線與網絡社會場系統總線對應關系如表1所示。

表1 兩類總線對應關系表Tab.1 Corresponding relationships of two total lines

2 模糊綜合評價模型

2.1 概述

模糊綜合評價法是一種基于模糊數學的綜合評價方法，該綜合評價法根據模糊數學的隸屬度理論把定性評價轉化為定量評價，即用模糊數學對受到多種因素制約的事物或對象做出一個總體的評價［4］。模糊集合理論的概念于1965年由美國自動控制專家查德（L A Zadeh）教授提出，用以表達事物的不確定性。模糊綜合評價法首先設定各級評價因素，其次確定評價值與評價因素值之間的對應關系；這是一種定性和定量相結合的，系統化、層次化的分析方法。

2.2 方法介紹

建立網絡社會場系統的模糊綜合評價模型的方法是:①將網絡社會場系統中涉及到的無限個元素進行分類，劃分成有限類的元素，便于研究；②建立評價指標分層結構和比較矩陣，來表述每一層次中各要素對其上層要素的相對重要程度；③進行一致性檢驗來判斷比較矩陣的設置是否合理；④進行模糊評價計算并根據最大隸屬度原則得到網絡社會場系統的安全評估結果。

3 模糊綜合評價法實施過程

現以網絡場系統的局部江西省的網絡購物體系為例進行模糊綜合評價，我們假設各類網站都是合法經營的，遵守網絡法制的。

3.1 元素分類

網絡社會場系統的元素一般是無限的，如果我們研究時把每個元素以及它對應的關聯都找到再研究它們，則場系統的研究會進行不下去。所以我們先用離散數學中劃分集合元素的方法把網絡社會這個場系統中的元素劃分類別，這樣無限的元素因為變成有限的類而讓研究由無限變成了有限。因此我們將江西省的網絡購物場系統中的元素劃分為:①通過網絡接受或發出信息的元素，記為:mi；②網絡社會中的各種網絡產品元素，記為:ni；③ 運行網絡產品所需要的輔助產品元素，記為:pi；④ 運行網絡產品所需要的實體支撐元素，記為:qi；

3.2 建立評價指標

網絡安全性評估的關鍵問題是確定安全評價指標［5］，現將江西省的網絡購物場系統安全評價指標劃分為3個等級（poor，average，good）。

針對網絡社會場系統特有的性質，運用模糊綜合評價法，將網絡社會場系統安全評價指標劃分層次如圖1所示。

圖1 網絡社會場系統安全評價指標體系Fig.1 Security evaluation factors of the social network field system

3.3 建立比較矩陣

所謂比較矩陣昰以矩陣的形式來表述每一層次中各要素對其上層要素的相對重要程度［6］。為了使各因素之間進行兩兩比較得到量化的比較矩陣，引入1～9的標度，見表2所示。

表2 標度值表Tab.2 Scale value table

總線傳輸的結構產品有權重，也就是有重要性的大小，權重的確定由發出網絡結構產品和有機會得到這個網絡結構產品的元素共同決定，例如權威網站上發布的信息一定比個人在網絡上發布的信息可信度高。

我們對業內專家進行了咨詢，根據專家的經驗，以及調研得到的數據，給出江西省的網絡購物場系統第二層四個元素的比較矩陣X，信息元素下第三層的比較矩陣Y，產品元素下第三層的比較矩陣y，輔助產品元素下第三層的比較矩陣Z，實體支撐元素下第三層的比較矩陣z

3.4 一致性檢驗

其中A為比較矩陣w0為A的歸一化矩陣。

同理可計算出判斷矩陣Bi（i=1，2，3，4）

用一致性指標進行檢驗

其中:CR為一致性比率；RI為平均隨機一致性指標，如表3所示。

表3 平均隨機一致性指標Tab.3 Average random consistency index

1）對于判斷矩陣A。

表示A的不一致程度在容許范圍內，此時可用A的特征向量代替權向量。

2）同理，對于判斷矩陣B1，B2，B3，B4利用上述原理均通過一致性檢驗。

因此說明上述比較矩陣的設置是合理的、有效的。所以我們可以得到江西省的網絡購物場系統安全評價指標體系中各項指標的權重見表4。

表4 網絡社會場系統安全評價指標權重Tab.4 Security evaluation index weights of the social network field system

3.5 模糊綜合評價計算與結果分析

其中:w0為比較矩陣A的歸一化矩陣；w1為隸屬關系矩陣；w為模糊向量。

綜合評估結果說明該評判指標體系下江西省網絡購物安全場系統的質量等級為poor的隸屬度是0.155，質量等級為average的隸屬度是0.178，質量等級為good的隸屬度是0.667.根據最大隸屬度原則，其質量等級為good。

結果分析:江西省網絡購物安全場系統的質量等級為good，但是隸屬程度只有0.667，要想使得隸屬程度提高，我們分析模糊綜合評價計算［8］的過程中的顯著性指標可知江西省需要提高2級指標中信息總線的安全系數，即要提高網絡購物中產品說明、評價信息、網絡購物成員的交流和用戶體驗等信息的可靠性與真實性。

4 結束語

隨著互聯網技術的不斷升級，網絡的不斷普及，互聯網與人類的關系越來越密切，形成了關系網中龐大的網絡社會。所以研究網絡社會的安全對人類具有普遍的現實意義。

1）為了科學全面的評價網絡社會的安全等級，提出網絡社會場系統的理論，在場系統理論的基礎上借助模糊綜合評價的方法建立了網絡安全多級綜合評價指標體系。

2）從實踐角度來看，利用評估模型，還有大量復雜的工作有待進一步探討。例如:判斷矩陣的給出很大程度上依賴人們的經驗，主觀因素的影響很大，因此，我們可以進一步結合大數據分析法來提高判斷矩陣的準確度［9］。把人類社會場系統論類比到網絡社會場系統論，這其中的細節區別有待進一步探討。一致性檢驗至多只能排除思維過程的嚴重非一致性，卻無法排除決策者個人可能存在的嚴重片面性［10］，基于這點我們可以進一步建立二次收斂模型來降低專家意見的隨機性和主觀性，解決專家綜合意見的協調和權重的合理分配問題，使評價結果更加科學。

［1］胡勇．網絡信息系統風險評估方法研究［D］．成都:四川大學，2007:35－39.

［2］段志強．基于模糊方法的網絡安全綜合評價［J］．中國水運，2012（7）:85－86．

［3］劉海東．社會軟結構學［M］.廣州:暨南大學出版社，2013.

［4］WU TIANSHUI，ZHAO GANG．A Novel Risk Assessment Model for Privacy Security in Internet of Things by Security of Information System［J］.Wuhan University Journal of Natural Sciences，2014（9）:398-404．

［5］徐燕，鐘德明．基于模糊評價方法的網絡安全評價研究［J］．測控技術，2009，28（2）:79－82．

［6］徐其昌，胡列格．基于模糊理論的供應網絡風險評估［J］．交通科技與經濟，2011，13（3）:79－81．

［7］陳水利，李敬功，王向公．模糊集理論及其應用［M］．北京:科學出版社，2005．

［8］EL－RASHIDY R A，GRANT－MULLER S M．An assessment method for highway network vulnerability［J］．Journal of Transport Geography，2014，34（2）:34－43．

［9］CHIU C H，WEN T H，CHIEN L C，et a1．A probabilistic spatial dengue fever risk assessment by a threshold－based－quantile regression method［J］．Plos One，2014（9）:26－31．

［10］冀永強.層次分析法（AHP）權重向量計算及其應用分析［J］．城市經濟，2015（12）:47－49.

Security Assessment of Social Network Field Systems Based on Fuzzy Mathematical Mode

Wang Sen，Wei Xuying
（School of Science，East China Jiaotong University，Nanchang 330013，China）

Network is a virtual world where all behaviors can be used to cover up the virtual identity，so it is easy to breed fraud and other illegal phenomena.More and more network security has aroused widespread concern.The existing security assessment methods，applied to most security assessment problems，are simplex framework for security assessment and not targeted at network security，which are used to assess security from the technical，functional and mechanism perspectives.Based on soft structure of sociology，this paper proposes social network field system theory，divides social network into levels according to procedures in the theory of social network field system.By combining unique nature of the social network security，based on the fuzzy mathematical mode，it conducts the network security assessment in view of the network structure and integrity.

theory of field system；fuzzy mathematics；security assessment

O29

A

1005-0523（2016）05-0132-07

（責任編輯 姜紅貴）

2016－04－25

王森（1969—），男，教授，研究方向為網絡安全。