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计算机科学 > 密码学与安全

arXiv:2508.00478 (cs)
[提交于 2025年8月1日 ]

标题: CyGATE:用于补丁策略优化的博弈论网络攻击防御引擎

标题: CyGATE: Game-Theoretic Cyber Attack-Defense Engine for Patch Strategy Optimization

Authors:Yuning Jiang, Nay Oo, Qiaoran Meng, Lu Lin, Dusit Niyato, Zehui Xiong, Hoon Wei Lim, Biplab Sikdar
摘要: 现代网络攻击通过多个阶段展开,要求防御者在不确定性下动态优先处理缓解措施。 虽然博弈论模型能够捕捉攻击者与防御者的互动,但现有方法通常依赖静态假设,并缺乏与实时威胁情报的整合,限制了其适应性。 本文提出了CyGATE,这是一个博弈论框架,通过大型语言模型(LLMs)结合检索增强生成(RAG)来建模攻击者与防御者的互动,以增强战术选择和补丁优先级排序。 应用于双智能体场景,CyGATE将网络冲突建模为跨网络杀伤链阶段的部分可观测随机游戏(POSG)。 两个智能体都使用信念状态来应对不确定性,攻击者根据不断变化的风险和观察到的对手行为调整战术,防御者重新优先处理补丁。 该框架的灵活架构可扩展至涉及协作攻击者、协作防御者或包含多个利益相关者的复杂企业环境的多智能体场景。 在动态补丁调度场景中评估,CyGATE有效优先处理高风险漏洞,通过动态威胁整合提高适应性,在不确定性下通过预判攻击者行动实现战略远见,并通过优化资源使用提高效率。
摘要: Modern cyber attacks unfold through multiple stages, requiring defenders to dynamically prioritize mitigations under uncertainty. While game-theoretic models capture attacker-defender interactions, existing approaches often rely on static assumptions and lack integration with real-time threat intelligence, limiting their adaptability. This paper presents CyGATE, a game-theoretic framework modeling attacker-defender interactions, using large language models (LLMs) with retrieval-augmented generation (RAG) to enhance tactic selection and patch prioritization. Applied to a two-agent scenario, CyGATE frames cyber conflicts as a partially observable stochastic game (POSG) across Cyber Kill Chain stages. Both agents use belief states to navigate uncertainty, with the attacker adapting tactics and the defender re-prioritizing patches based on evolving risks and observed adversary behavior. The framework's flexible architecture enables extension to multi-agent scenarios involving coordinated attackers, collaborative defenders, or complex enterprise environments with multiple stakeholders. Evaluated in a dynamic patch scheduling scenario, CyGATE effectively prioritizes high-risk vulnerabilities, enhancing adaptability through dynamic threat integration, strategic foresight by anticipating attacker moves under uncertainty, and efficiency by optimizing resource use.
主题: 密码学与安全 (cs.CR) ; 人工智能 (cs.AI)
MSC 类: 91A10, 91A43, 68T01, 94A60
ACM 类: C.2.0; I.2.6; K.6.5
引用方式: arXiv:2508.00478 [cs.CR]
  (或者 arXiv:2508.00478v1 [cs.CR] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.00478
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI(待注册)

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来自: Yuning Jiang [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2025 年 8 月 1 日 09:53:06 UTC (3,973 KB)
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