基于AHP的高速公路机电系统安全风险评估模型研究

摘要

随着高速公路机电系统联网的规模日趋庞大，对机电系统安全的要求将越来越高。能否准确的把握系统当前的安全状况是系统建设和运行中的关键点，而准确把握安全现状，需要对系统进行安全风险评估。为保证机电系统建设和运行，研究专门针对高速公路机电系统的评估模型已迫在眉睫。
　　层次分析法是在对复杂的决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上，能对难于完全定量的复杂系统作出决策的模型和方法。也是近年来信息系统安全风险评估领域研究热点和主要方向。
　　本文在分析信息系统安全风险评估领域相关研究的基础上，提出了基于层次分析法的高速公路机电系统安全风险评估模型，通过分析机电系统资产、威胁、脆弱性与安全风险的关系，提出了CAVET评估模型，解决了系统安全风险与各因素问关系的问题。
　　评估模型包括两大部分，首先是在机电系统调研的基础上，构建了机电系统安全风险评估指标体系结构。由于系统庞大，在体系结构的划分中结合了系统分域保护框架的思路，分层次进行划分。然后是在分析层次分析法相关研究的基础上，对层次分析法进行了改进，提出了1～10五标度法，方便调查问卷的设计和提高专家对调查问卷的接受度的同时，也避免了专家的比较判断出现矛盾和混乱，提高了判断矩阵的一致性，使层次分析法能更好的应用于机电系统的安全风险评估中。
　　最后本文通过机电系统安全风险评估示例，将评估模型分别用1～10五标度法、0～2三标度法和1～9标度法对机电系统进行评估，并对结果进行了比较与分析，实践证明了1～10五标度法比经典的1～9标度法和0～2三标度法更适合于机电系统的安全风险评估。并设计了基于层次分析法的高速公路机电系统安全风险评估模型原型系统。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

附表索引

第1章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 研究现状

1.2.1 国内外研究现状

1.2.2 目前研究中存在的问题

1.3 研究内容

1.4 论文结构和章节安排

第2章 机电系统和安全风险评估研究综述

2.1 高速公路机电系统

2.1.1 系统概述

2.1.2 高速公路机电系统特性

2.1.3 机电系统的安全需求

2.1.4 机电系统的安全防护

2.1.5 相应的解决方案及相关术语

2.2 几种经典的算法

2.2.1 直接排序赋值算法

2.2.2 综合相乘法

2.2.3 基于系统综合的风险评估方法

2.3 AHP算法

2.3.1 AHP思维过程

2.3.2 算法优缺点

2.3.3 基本流程

2.4 本章小结

第3章 机电系统安全风险评估指标体系结构

3.1 引言

3.2 机电系统调研概述

3.2.1 通信系统

3.2.2 收费系统

3.2.3 监控系统

3.3 资产的识别

3.4 威胁的识别

3.5 脆弱性的识别

3.6 本章小结

第4章 机电系统安全风险评估模型的构建

4.1 引言

4.2 CAVET基本概念

4.2.1 基本定义

4.2.2 主要思想

4.3 评估模型

4.4 AHP算法的研究与改进

4.4.1 标度的研究

4.4.2 判断矩阵的间接给出法

4.4.3 三种标度的对比

4.5 建立层次结构模型

4.6 权重计算

4.6.1 构造比较矩阵

4.6.2 转换成间接判断矩阵

4.6.3 权重计算与一致性检验

4.7 本章小结

第5章 评估示例和原型系统设计

5.1 机电系统资产评估

5.1.1 网络

5.1.2 系统

5.1.3 数据

5.1.4 物理环境

5.2 机电系统脆弱性评估

5.2.1 物理安全

5.2.2 网络安全

5.2.3 系统安全

5.2.4 应用安全

5.2.5 管理安全

5.3 机电系统威胁评估

5.3.1 应用层安全威胁分析

5.3.2系统层安全威胁分析

5.3.3 网络层安全威胁分析

5.3.4 机房及物理线路层安全威胁分析

5.3.5 管理安全威胁分析

5.4 评估用例比较及评估结果分析

5.4.1 基于1～10五标度的AHP算法结果

5.4.2 基于0～2三标度的AHP算法结果

5.4.3 基于1～9标度的AHP算法结果

5.4.4 结果计算与比较分析

5.5 原型系统设计与实现

5.5.1 系统功能需求

5.5.2 系统设计

5.5.3 核心模块的设计实现

5.5.4 系统应用情况

5.6 本章小结

结论

参考文献

致 谢

附录A 评估用例矩阵表

A．11～10五标度矩阵

A．1.1 资产

A．1.2 脆弱性

A．1.3 威胁

A．20～2三标度矩阵

A．2.1 资产

A．2.2 脆弱性

A．2.3 威胁

A．31～9标度矩阵

A．3.1 资产

A．3.2 脆弱性

A．3.3 威胁

附录B 攻读学位期间参与的项目列表

附录C 攻读学位期间所发表的学术论文目录