【信息科学与控制工程】

一种基于虚拟目标的目标网络攻击策略

游航航¹，余敏建¹，吕 艳¹，张小强¹，曹晓剑²

(1.空军工程大学空管领航学院， 西安 710051； 2.中国人民解放军94563部队， 山东 威海 264200)

摘要： 提出一种基于虚拟目标的建模方法，对目标网络攻击策略问题进行分析，指出其特点和系统能力的涌现性；对区间数运算进行描述，通过虚拟映射简化系统结构，提出虚拟目标理论，并在此基础上形成攻击策略解算流程；最后，以某区域通信基站组网系统为对象进行验证分析，并与传统方法进行比较。结果表明：本文提出的方法更加贴合实际要求，具有更强的准确性和高效性。

关键词： 目标网络；系统；价值；动态；决策

目标攻击策略是作战决策的基础，正确选择打击目标是“择要精打，体系瘫痪”的关键。目标选择的关键在于通过正确选择突击目标及突击顺序,对敌作战系统实施有效的打击。目标攻击策略的基本理论有“五环攻击法”、链条效应理论、瓶颈效应理论、连累效应理论、层次效应理论、组合理论^[1]等，他们分别从不同的侧重点对目标攻击过程进行指导。基于此，国内外专家学者提出各种目标选择方法。王长春等提出运用复杂网络的理论^[2]，邓志宏等^[3-5]指出目标的价值取决于目标个体价值和目标网络价值，将目标的这两种价值融合在一起，形成了目标的最终价值。雷霆等^[6]将目标选择中的多种约束和多种关联关系进行探索，得到一种有效的目标选择建模方法。David Krackhardt等^[7]提出了基于5个主要关系的PCANS(Precedence, Commitment of resources, Assignment of individuals to tasks, Networks of relations among personnel)模型的元网络方法，用“认知载荷”和“任务排他性”两个指标来衡量网络中行动者的重要程度。在这些方法中，复杂网络理论对目标的个体间的差异性体现不够明显，综合价值建模方法对于目标网络的动态变化考虑不足，多约束多关联建模方法较为复杂，且没有体现作战的阶段性特点。随着信息化技术的发展、武器装备的革新，交战双方目标的体系化特征也越来越明显^[8]。很多情况下，个体价值要依赖于系统得到体现和升华，如预警机的使用等。同时，系统个体之间相互作用，互相协调产生的系统功能涌现，也发挥着重要的作用。

在负荷预测的应用中,一般需要0～24 h内每0.5 h的负荷预测数据,算法取预测日前一天0点～24点一共48个历史数据,加上预测日前一天平均负荷值,最大负荷值,平均气温,数值天气预报的预测日平均气温作为深度神经网络算法的输入数据。输出数据是预测日0点～24点每0.5 h的负荷数据。

1 目标攻击策略基础问题分析

根据研究，给出目标攻击策略的定义如下：根据目标属性以及目标之间的联系性，通过计算，确定在打击行动中各目标个体的轻重缓急。

在打击行动中，最终目的是实现目标系统功能的摧毁，通常需要实施多轮次的打击。传统方法中，经常采用一次性完全决策，是不符合实际要求的。所以，在实际作战中，首要目标被打击之后，次要目标的选取就要根据当前现有的网络结构来进行判断，进行实时的决策。在文献[9]中表述为“利用行动中间结果调整目标”。这一点，对于作战指挥人员决策具有重要意义。

在一个目标系统中，目标个体之间联系复杂紧密，相互作用明显，在很多情况下会涌现出新的特性，特别是在作战系统中，协同、配合、保障等关系突出，更加具备涌现的基础。涌现性分为两种：同质涌现性和异质涌现性^[10]。同质涌现性是指，在原有属性特征基础上的增强和扩大，如雷达系统探测能力的增大；而异质涌现性是指，系统原本不具备的能力属性，在系统内部个体之间的相互作用下，产生了新的功能作用,如雷达系统对隐身飞机的探测能力。

其中T _ci ,T _cj 表示目标系统中相互联系的两个目标个体，C _ij 表示两个相关目标之间的关联性。在此，讨论两个相互关联的目标个体映射到虚拟目标过程中的映射规则。为了简化计算，本文将各个目标平均分配到相关虚拟目标之上作为此映射的规则，即确定映射比例系数为：

本文对目标攻击策略的研究，就是基于系统学思维，在考虑系统中目标个体被移除的情况下，以目标系统整体价值的变化量来衡量目标个体对系统的价值；同时，根据阶段性特征要求，将次要目标的选定放在当前现有的目标系统网络结构中进行，以克服一次性完全决策带来的弊端。

2 虚拟目标建模

2.1 区间数的定义与运算法则

定义：

我在知网、万方等平台查询了关于《网店运营》课程的教学改革的学术研究论文，主要的教学改革有如基于校企合作的、基于课赛融合的等，也提出了许多有值得学习和探究的实践改革方法。电商平台规则、运营技术手段的发展变化日新月异，所以，在课程教学中也依然存在一些值得研究的问题。

a =[a ^-,a ⁺]={x |a ^-≤x ≤a ⁺，a ⁺∈R }

(1)

关联目标个体i ,j 之间的关联关系C _ij 的价值表示为V _Cij ，其中分别为其表示的区间数的上下界：

(2)

由于斜坡式码头装卸效率较低，目前已建的斜坡式码头往往不能满足设计吞吐需求。因此，有关专家和学者考虑将沿海深水管桩码头引用至山区内河河流中来，并发挥常规重力式码头结构刚度大、整体稳定性好的优点，与常规的重力式沉箱码头类型相组合，即钢管桁架-沉箱复合式码头。由于该类码头沿江应用较少，还未有大规模的工程实践，因此本文以重庆市江北区经济开发区某实例码头为研究对象，建立三维有限元数值分析模型，对其结构、荷载以及抗滑抗倾稳定性进行详细分析。

[a ^-,a ⁺]+[b ^-,b ⁺]=[a ^-+b ^-,a ⁺+b ⁺]

(3)

[a ^-,a ⁺]-[b ^-,b ⁺]=[a ^--b ⁺,a ⁺-b ^-]

(4)

0∉[b ^-,b ⁺]

(5)

[a ^-,a ⁺]×[b ^-,b ⁺]=[p ,q ]

其中p 、q 的值分别为

(6)

(7)

在推特上，普通人拥有的潜在影响力不亚于政治人物、官方机构和传统媒体。据统计，推特上关注度排名前20的账号中除去身为政治人物的美国前总统奥巴马和现总统特朗普，15个是个人账号，包括演艺明星凯蒂·派瑞、脱口秀主持艾伦·德詹尼斯、足球运动员克里斯蒂亚诺·罗纳尔多等，关注数均在7400万以上，远高于新闻媒体账号中关注数最高的前两名“CNN突发新闻”（关注数5510万）和“纽约时报”（关注数4231万）。虽然上述个人均为公众人物，但反映出个人推特的传播力丝毫不逊于传统话语“建制”。

p =min(a ^-b ^-,a ^-b ⁺,a ⁺b ^-,a ⁺b ⁺)

q =max(a ^-b ^-,a ^-b ⁺,a ⁺b ^-,a ⁺b ⁺)

2.2 虚拟目标理论

在研究复杂问题时候，有时候直接研究会存在困难，难以表达关联个体之间复杂的关系，所以通过映射，将问题A1按照一定的映射规则(根据具体问题确定)，转化为与之具有对应关系且易于考虑的A2，即建立虚拟研究对象，通过对虚拟对象进行研究得到B2，再根据一定的规则，将研究结果映射到研究实体得到B1，从而达到简化研究过程的目的。

爱克发的环保实践，落地于生产运营的每一个细节，而不单单是产品本身，并且大量的工作属于未雨绸缪，这一点尤为令人敬佩。随着我们采访的逐渐深入，感受也越来越深刻。以无锡工厂为例，其是印艺板块在中国唯一的数码印版生产基地，也是爱克发全球6家工厂中最年轻的一家。

本文对目标系统的研究，通过构造虚拟目标，将目标系统中的个体独立化，把对目标系统中的复杂关联个体的研究转化为对虚拟目标的研究，进而得到目标的攻击策略，如图1所示。其中，目标间连线的粗细表示目标之间联系的紧密程度。

图1 虚拟目标理论

2.3 攻击策略生成决策流程

步骤 1： 构造目标系统网络模型。T _i 表示系统中的目标个体，C _ij 表示目标系统中个体之间的关联性大小。目标个体T _i 的价值表示为V _Ti ，其中分别为V _Ti 所表示的区间数的上下界：

(8)

b =[b ^-,b ⁺]={x |b ^-≤x ≤b ⁺，b ⁺∈R }

(9)

步骤 2： 构造虚拟目标，确定映射规则。将原有系统中所有目标个体进行编号，并分别按照两两一组，构造虚拟目标，确保全面性；再根据关联规则，确定映射比例系数。如图2所示。

母亲背着我翻山越岭地去找郎中。有些药要去县里抓回来，有些药引子得四处去寻。至今，我还记得有一味药引是铁屑，有一味是朱砂，为这两样东西，母亲每次都要在城里转几家铺子才能弄到。

图2 虚拟目标构造

实际运用时，肯定式只用于文言句式中：此不过一时之不舒服，到底克胜过去，所得之无碍慧力，岂万金可买[得]哉！否定式没有用例。因为这类可能补语表示的是考虑到后果。是否可以实行某个动作，否定式用于警告、规劝或提醒对方不能做某个动作(如果实行某个动作，就会产生消极后果)。“买”这个动作实现一般都是经过考虑之后做出的决定，因此实际运用时不用这类可能补语形式。

(10)

其中D _i 为目标i 的节点关联度，即与目标i 相关联的目标个数。

步骤 3： 确定虚拟目标的价值。定义虚拟目标N _ij 价值为V _Nij ，其价值函数为V _Nij =f (T _i ,T _j ,C _ij )，通过映射比例系数确定虚拟目标价值表达式为：

V _Nij =k _Ci V _Tci +k _Cj V _Tcj +V _Cij

(11)

步骤 7： 计算所有目标个体的系统贡献值，根据E _k 的大小，确定当前目标系统中最重要目标K ，E _k 越大，目标重要度越高。

(12)

步骤 5： 依次求得目标k 毁伤后的目标系统价值其中k 依次取值1，2，…，n 。

(13)

步骤 6： 确定目标k 对系统的贡献值E _k 。通过目标系统价值变化前后的差值来表示。

(14)

注意： 在求目标个体对系统的贡献值时，如果存在孤立目标(此种情况多出现在目标网络中被破坏若干目标个体之后)，其贡献值就等于目标属性价值，而非零。

步骤 4： 确定目标系统价值V _S 。其中n 为目标系统中目标个体的数量。

其实，无论男人怎样挑剔，女人也无法成为对方爱慕的每一个样子，反而在不断的比较之中，蹉跎了那段原汁原味、同甘共苦的爱情。“比较”是最犀利的打压，也是最确定的败局，只有尊重并接纳妻子的优点和不足，才能走向更完满的结局。

步骤 8： 判断目标K 是否毁伤，如果毁伤则进一步判断任务是否结束，如果没有，则根据现有系统网络结构，重复上述步骤2、3、4、5、6、7，判断当前剩余系统网络结构中最重要目标K ′，进行新一轮的打击行动。

综合上述分析，目标攻击策略流程如图3所示。

3 案例分析

为了进一步证明该建模方法的有效性，本文针对某区域通信基站组网系统进行验证，该系统内部个体之间网络连通系统模型如图4所示。

为两个区间数，并根据其定义，给出如下区间数的运算公式^[13]：

图3 目标攻击策略流程框图

图4 某区域通信基站组网系统模型

为了减少数据误差，本文所有的数据都使用区间数来表示。区间上下界的相对大小反应相关属性的重要程度；区间跨度的大小反应区间信息的不确定性，区间跨度越大，不确定性越高。其中必须打击的目标重要性指标为100，禁止打击的目标重要性指标为0。本文各通信基站的属性价值由相关专家根据情报部门的信息直接给出。数据只是为了证明方法的有效性以及相关关系和动态变化，存在人为因素及其他因素的影响，但不影响问题的研究，赋值情况如表1所示。

目标系统中各个个体连接复杂，在定量分析中，要保证分析结果的全面性，需要充分考虑各个个体之间的联系，通常进行完全的两两关联，分析之间的联系，然后根据目标属性及具体任务需求，确定约束关系，筛选后得到目标的虚拟映射需求，构造虚拟目标，并根据情报信息，由专家对联边价值指标区间进行赋值，各联边价值如表2所示。

表1 各目标个体属性价值

表2 各联边价值

进一步，根据各虚拟目标相应映射规则，对虚拟目标进行研究，并通过式(10)、式(11)确定虚拟目标价值。将问题简化研究之后，完成了虚拟目标理论的第1步。第2步，将虚拟目标价值通过一定的映射规则，重新映射到各目标实体上，根据式(12)、式(13)、式(14)确定目标个体的系统贡献值如表3所示。

由此得到目标个体的系统贡献值的区间数指标，根据文献[10]中的方法，计算得到区间数大小指标向量如式(15)所示：

δ =(3,9,14,15,5,6,7,13,12,8,10,3,1,10,16,2)

(15)

所以目标攻击策略结果如下所示：

小徐向他的同事吹嘘我，说我曾上过电视台的一个鉴宝节目。他的同事听后，就一口一个马老师地叫我。小徐和他的同事抽了一根烟，就走了。我把他们送出门，本想一直把他们送到楼下，让老陈难堪一下，又觉得没那个必要，就回屋了。和老陈那种人是较不得真的。他只是喜欢多管闲事，并无什么恶意。

T ₁₅>T ₄>T ₃>T ₈>T ₉>T _11,14>T ₂>

T ₁₀>T ₇>T ₆>T ₅>T _12,1>T ₁₆>T ₁₃

粮食安全是我国当前尤为关注的问题，同时也是国家农产品发展的关键点。我国是农业大国，也是粮食生产进口和出口大国。非洲东部及中西部地区，都是缺少粮食的地区，而我国的农业从古代开始发展，历史悠久，而且地域辽阔，积累起的种植技术和种植经验，对其他国家的农作物发展有促进作用，对保障粮食安全起了重要作用。

表3 目标个体的系统贡献值

为了进一步证明该方法的有效性，运用多种方法进行计算和比较，实验结果如表4所示，No.1，No.2，No.3，No.4分别代表虚拟目标法，一次性完全排序法，节点中心度法和性价比法。其中节点中心度法中采用度中心性(Degree Centrality)作为评价指标，性价比法中，运用公式进行性价比计算^[13]。通过结果可知，前三种方法中，目标15、4都排在前两名的位置，这说明该方法结果的准确性和有效性；同时，对于一次性完全排序方法来说，缺少实时性，没有根据实际环境态势的动态变化实时调整，不符合实际情况，具体体现在目标打击决策的排序3和4的差别，对于本文方法，第三轮应打击的为目标8，而一次性完全排序中是目标3。对于节点中心度法来讲，过于强调节点的连通情况与关键路径情况，缺乏对目标属性的考虑；性价比法中要准确给出各个目标的破击代价比较困难，并且会对结果产生较大的影响。

表4 各类算法目标攻击策略实验结果

续表(表4)

4 结论

本文提出的基于虚拟目标的目标网络攻击策略，综合考虑目标属性与目标系统个体间的关联，克服以往研究中片面考虑目标属性或目标关联的缺陷；考虑系统涌现性，运用目标个体对系统的贡献值来衡量目标个体在系统中的价值，避免目标属性与目标关联的机械结合；根据目标网络实时结构动态调整行动方案，使结果更加符合实际特征，相比传统方法更加准确有效。在后续的研究中，将针对目标联系性的多级层次关系和多样化的关联类型进行完善。

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A Target Network Attack Strategy Based on Virtual Target

YOU Hanghang¹, YU Minjian¹, LYU Yan¹, ZHANG Xiaoqiang¹, CAO Xiaojian²

(1.Air Traffic Control And Navigation College, Air Force Engineering University, Xi’an 710051, China; 2.The No. 94563^th Troop of PLA, Weihai 264200, China)

Abstract : A modeling method based on virtual targets is proposed. The problem of target network attack strategy is analyzed, and its characteristics and emergent properties of system capability are pointed out. The interval number operation is described, the system structure is simplified through virtual mapping, the virtual target theory is put forward, and on this basis the attack strategy solution process is formed. The network system of a regional communication base station is taken as an object for verification and analysis, and the method is compared with the traditional method. The results show that the method proposed in this paper is more in line with the actual requirements and has stronger accuracy and efficiency.

Key words : target network；system；value；dynamic；decision-making

本文引用格式： 游航航，余敏建,吕艳，等.一种基于虚拟目标的目标网络攻击策略[J].兵器装备工程学报，2019,40(8):170-174.

Citation format :YOU Hanghang, YU Minjian, LYU Yan, et al.A Target Network Attack Strategy Based on Virtual Target[J].Journal of Ordnance Equipment Engineering,2019,40(8):170-174.

中图分类号： E917

文献标识码： A

文章编号： 2096- 2304( 2019) 08- 0170- 05

收稿日期： 2018-12-23；修回日期： 2019-01-20

基金项目： 国家自然科学基金项目(61472441)

作者简介： 游航航(1994—)，男，硕士，主要从事作战筹划与智能决策研究。

通讯作者： 余敏建(1963—)，男，教授，主要从事领航筹划与指挥引导自动化研究，E-mail:1019473043@qq.com。

doi: 10.11809/bqzbgcxb2019.08.033

(责任编辑 杨继森)

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