艦艇裝備信息安全管理綜合評估方法

劉陽娜，韓云東

(1.中國人民解放軍91550部隊，遼寧 大連 116023;2．海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018)

艦艇裝備信息安全管理綜合評估方法

劉陽娜1，2，韓云東2

(1.中國人民解放軍91550部隊，遼寧 大連 116023;2．海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018)

為合理、有效地進(jìn)行艦艇裝備信息安全管理評估，將層次分析法和灰色系統(tǒng)理論應(yīng)用于艦艇裝備信息安全管理領(lǐng)域，建立了基于多層次灰色關(guān)聯(lián)分析法的艦艇裝備信息安全管理綜合評估模型。運用該模型對某艦艇進(jìn)行裝備信息安全管理的評估，結(jié)果與現(xiàn)實情況吻合較好，表明該方法具有一定的實用價值。

艦艇裝備;信息安全管理;層次分析法;灰色關(guān)聯(lián)度

0 引言

艦艇作為有國際軍種之稱的海上主要作戰(zhàn)力量，其裝備信息安全管理備受國內(nèi)外高度關(guān)注。尤其是在當(dāng)前信息安全問題日益嚴(yán)峻的情況下，如何進(jìn)一步做好艦艇裝備信息安全管理工作，已是各國海軍普遍重視的一個亟待解決的重要問題。開展科學(xué)的評估研究，提供合適的評估方法，是解決這一問題的重要基礎(chǔ)和有效手段。

本文針對艦艇信息安全管理的特點，引入了層次分析法和灰色關(guān)聯(lián)分析法，在確定合理的評估指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，建立灰色關(guān)聯(lián)模型，進(jìn)而對艦艇裝備信息安全管理進(jìn)行綜合評估。

1 艦艇裝備信息安全管理評估指標(biāo)體系

本文從艦艇裝備信息安全管理這個評估總目標(biāo)出發(fā)，本著規(guī)范性、綜合性、靈敏性、互補性、可操作性以及指標(biāo)數(shù)據(jù)的可獲得性的基本原則，在對大量統(tǒng)計指標(biāo)進(jìn)行多輪篩選的基礎(chǔ)上，明確了艦艇裝備信息安全管理的層次結(jié)構(gòu)，進(jìn)而建立了如表1所示的三級指標(biāo)體系。

2 艦船裝備信息安全管理綜合評估模型

2.1 確定指標(biāo)權(quán)重

層次分析法［1］是美國運籌學(xué)家 T．L．Saaty提出的，它采用一定的標(biāo)度把人的主觀判斷進(jìn)行客觀量化，將定性問題進(jìn)行定量分析，是一種簡單又實用的多準(zhǔn)則評價方法。本文應(yīng)用層次分析法確定艦艇裝備信息安全管理指標(biāo)權(quán)重。其步驟如下：

?

1)構(gòu)造判斷矩陣。采用專家調(diào)查法，通過比較同層次指標(biāo)之間相對上層次某因素的重要性，依據(jù)1～9 標(biāo)度法［3］，構(gòu)造兩兩比較矩陣 A=(aij)n×n。

2)求解最大特征值。計算滿足AW=λmaxW的特征根和特征向量，并將特征向量正規(guī)化后得到W=(W1，W2，…，Wn)T，即為所求的n個指標(biāo)對應(yīng)的權(quán)重向量，且W1+W2+… +Wn=1。

2.2 灰色關(guān)聯(lián)分析步驟

灰色關(guān)聯(lián)分析法［5］是灰色系統(tǒng)理論的一個重要內(nèi)容，它通過參考序列與比較序列各點之間的距離分析來確定各序列之間的差異性和相近性，從而找出各因子之間的影響關(guān)系及影響系統(tǒng)行為的主要因子，能很好的處理多指標(biāo)綜合評價問題。本文采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對其進(jìn)行研究。

1)確定比較數(shù)列和參考數(shù)列

對于艦艇裝備信息安全管理的灰色系統(tǒng)評估問題，設(shè)m個待評估對象的每一對象所有指標(biāo)值構(gòu)成一個比較數(shù)列，記作Xi={xi1，xi2，…，xij}，其中，i=1，2，3，…，m表示參評對象的個數(shù);j=1，2，3，…，n表示每個參評對象中的指標(biāo)數(shù)。

用灰色關(guān)聯(lián)方法進(jìn)行綜合評價時，選取各指標(biāo)中的最優(yōu)值作為比選標(biāo)準(zhǔn)，參考數(shù)列記為X0={x01，x02，…，x0j}。

2)無量綱化處理指標(biāo)值

由于各個評估指標(biāo)的含義和目的不同，因而指標(biāo)值通常具有不同的量綱和數(shù)量級，為了進(jìn)行比較，須對最優(yōu)指標(biāo)值和各個參評對象指標(biāo)值按下式進(jìn)行無量綱化處理，以減少隨機因素的干擾。

3)計算關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)理論，以無量綱化后的比較數(shù)列與參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)度作為評價管理狀況優(yōu)劣的準(zhǔn)則。在指標(biāo)上的關(guān)聯(lián)系數(shù)為

其中，(i=1，2，…，m;j=1，2，…，n);ρ為分辨系數(shù)，ρ∈(0，1)，一般取值為0.5。其意義是削弱最大絕對差數(shù)值太大引起的失真，提高關(guān)聯(lián)系數(shù)之間的差異顯著性。

由以上分析可得m×n個指標(biāo)關(guān)聯(lián)系數(shù)構(gòu)成的矩陣為

灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣中，每個行向量的元素表示各指標(biāo)與其參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)程度。根據(jù)前述得出的n個評價指標(biāo)權(quán)重W，則計算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣中各元素在行向量加權(quán)關(guān)聯(lián)度

從而得到灰色關(guān)聯(lián)度的綜合評價的列向量為

2.3 綜合評估

在實際的灰色關(guān)聯(lián)評估問題中，某一個指標(biāo)常常又包括若干個子指標(biāo)，這樣的評估問題就要用多層次評估方法來解決。多層次灰色關(guān)聯(lián)評估，實質(zhì)上就是單層次灰色關(guān)聯(lián)評估的多次應(yīng)用［6］。對艦艇裝備信息安全管理評估而言，具體方法為：先將第3層指標(biāo)進(jìn)行單層次灰色關(guān)聯(lián)綜合評估，得到評判結(jié)果R3;然后將R3作為上層次(第2層次)的指標(biāo)矩陣A中的1個列向量，進(jìn)行第2層的單層次灰色關(guān)聯(lián)綜合評估，得到評判結(jié)果R2;最后進(jìn)行第一層指標(biāo)的綜合評估，得到綜合評估結(jié)果R。比較R中各元素大小，值越大，表明相應(yīng)參評對象的裝備信息安全管理狀況越好。

3 實例分析

本文擬對4艘艦艇裝備信息安全管理進(jìn)行綜合評價，版面所限，從隸屬于二級指標(biāo)“通信安全”的三級指標(biāo)開始評價，其他同理可得。

3.1 第3層次綜合評價

按照層次分析法的要求，由軍事院校、科研機構(gòu)、水面艦艇作戰(zhàn)部隊專家對各個層次指標(biāo)特征按照重要程度進(jìn)行比較打分。三級指標(biāo)“信號安全”、“外部通信設(shè)備安全”和“內(nèi)部通信設(shè)備安全”的判斷矩陣為

通過計算，其權(quán)重向量、判斷矩陣最大特征值和一致性檢驗指標(biāo)分別為：W=(0.260，0.634，0.106);λmax=3.040;CR=0.034＜0.1，該判斷矩陣和權(quán)重向量均可接受。

表2為二級指標(biāo)“通信安全”下的三級指標(biāo)數(shù)據(jù)。關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣為：關(guān)聯(lián)度為

?

3.2 第2層次綜合評價

二級指標(biāo)“環(huán)境安全”、“通信安全”、“載體安全”、“裝備維修及檢查”的判斷矩陣為

通過計算，其權(quán)重向量、判斷矩陣最大特征值和一致性檢驗指標(biāo)分別為：W=(0.125，0.375，0.375，0.125);λmax=4.000;CR=0 ＜0.1，該判斷矩陣和權(quán)重向量均可接受。

表3為一級指標(biāo)“艦艇裝備信息安全的物理安全”下的二級指標(biāo)對應(yīng)的關(guān)聯(lián)度。關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣為

關(guān)聯(lián)度為

?

3.3 第1層次綜合評價

一級指標(biāo)“艦艇裝備信息安全管理的軟件安全”、“艦艇裝備信息安全管理的物理安全”和“艦艇裝備信息安全管理機制”的判斷矩陣為

通過計算，其權(quán)重向量、判斷矩陣最大特征值和一致性檢驗指標(biāo)分別為：W=(0.500，0.250，0.250);λmax=3.000;CR=0＜0.1，該判斷矩陣和權(quán)重向量均可接受。

表4為總目標(biāo)下的一級指標(biāo)對應(yīng)的關(guān)聯(lián)度。關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣為

關(guān)聯(lián)度為

?

3.4 結(jié)果分析

比較最后總的關(guān)聯(lián)度向量R中的各元素的大小，得艦艇裝備信息安全管理評估的優(yōu)劣順序為：{單位3、單位1、單位4、單位2}。

4 結(jié)語

艦艇裝備信息安全管理評估，是一項很有研究意義的課題。本文建立了艦艇裝備信息安全管理評估指標(biāo)體系，并構(gòu)建了艦艇裝備信息安全管理評估模型。同時吸收了層次分析法和灰色關(guān)聯(lián)分析法的特點，保證了定性分析的科學(xué)性和定量分析的精確性。最后通過實例驗證了該方法有效性和可操作性，從而為明確艦艇裝備信息安全管理狀況提供了重要依據(jù)。

［1］王蓮芬，徐樹柏．層次分析法［M］．天津：天津大學(xué)出版社，1988．

［2］鄧聚龍．灰色控制系統(tǒng)［M］．武漢：華中理工大學(xué)出版社，1997．

［3］孫海濤，熊鷹，謝海燕，等．層次分析法在潛艇總體性能評估中的應(yīng)用與改進(jìn)［J］．中國艦船研究，2009，4(6)：38 －41，47．

SUN Hai-tao，XIONG Ying，XIE Hai-yan，et al．Analytic hierarchy process in the assessment of submarine overall performance［J］．Chinese Journal of Ship Research，2009，4(6)：38－41，47．

［4］王劍欽，張偉華，馬潤年．基于指數(shù)表度和灰色理論的空軍通信能力評估模型［J］．空軍工程大學(xué)學(xué)報，2009，10(5)：64－69．

WANG Jian-qin， ZHANG Wei-hua， MA Run-nian．Evaluation model of air force communication capability based on index scale and grey theory［J］．Journal of Air Force Engineering University，2009，10(5)：64－69．

［5］韓學(xué)平，芮筱亭，趙革．多目標(biāo)排序的層次分析與灰色關(guān)聯(lián)法［J］．火力與指揮控制，2009，34(9)：80－83．

HAN Xue-ping，RUI Xiao-ting，ZHAO Ge．The analytic hierarchy process and the grey relevancy method on the multi-decision-making targets［J］．Fire Control＆ Command Control，2009，34(9)：80 －83．

［6］張守華，孫兆輝，祝志明．層次灰色方法在科研項目評估中的應(yīng)用研究［J］．系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2005，27(10)：1744－1747．

ZHANG Shou-hua，SUN Zhao-hui，ZHU Zhi-ming．Study on hierarchy gray method applied in science research project appraisal［J］．Systems Engineering and Electronics，2005，27(10)：1744－1747．

Comprehensive evaluation method of information security management in warship equipment

LIU Yang-na1，2，HAN Yun-dong2
(1．No．91550 Unit of PLA，Dalian 116023，China;2．Dalian Naval Academy，Dalian 116018，China)

Based on analytical hierarchy process and gray relation analysis，a comprehensive evaluation model of information security management in warship equipment is built，and basic procedures of the model is described．The real example shows that the proposed model is not only brief and effective，but also have practical value．

warship equipment;information security management;analytical hierarchy process;grey correlation degree

U674

A

1672－7649(2012)05－0125－04

10.3404/j.issn.1672－7649.2012.05.030

2011－05－12;

2012－04－03

劉陽娜(1979－)，女，博士，工程師，研究方向為交通信息工程與控制。