基于社會傳感器的網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知與應(yīng)急管理模型研究

朱娜娜+張偉男+韓雙梅+馬海群

摘要： 關(guān)鍵詞： 中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號： 2095-2163（2017）06-0135-04

Abstract： Compared with the traditional Web and information applications， social media has brought a lot of convenience to people's lives. At the same time， it's becoming wider for its direct interaction with the real society and impact on the society， even to a certain extent affects the national security and social stability. Research on network security situational awareness and emergency management based on social sensor will contribute to solve the problem of national security， social development， etc. This paper presents a model of network security situational awareness and emergency management based on social sensors. With the individual social media， the model researches the content such as the sensor data， behavior， emotions， attitudes and other data that are generated by Internet users and perceives security situation of network society and realistic society. In order to solve specific emergencies， it can also be combined with computer simulation system and be guided by realtime data analysis.

0引言

微信、微博、QQ、知乎等各類社會化媒體使得各種真?zhèn)坞y辨的信息得以快速病毒式傳播。海量社會化個體在制造和傳播信息的同時，也作為社會傳感器感知著網(wǎng)絡(luò)社會與現(xiàn)實(shí)社會的安全態(tài)勢，如何整合社會化個體的感知能力和媒體資源的協(xié)調(diào)管理能力，提升面向網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)實(shí)社會危機(jī)事件的應(yīng)急管理能力至關(guān)重要。

社會化媒體出現(xiàn)之前，個體與群體的信息傳播僅在小范圍內(nèi)以人際交流的方式傳播，難以采集分析，而電視、報紙、電臺、門戶網(wǎng)等傳統(tǒng)媒體也只是單向傳播，無法對個體感知進(jìn)行全面的探測與采集。微博、微信等社會化媒體的發(fā)展，用戶自媒體的信息在社交網(wǎng)絡(luò)中自由、開放式流動，用戶實(shí)時快速發(fā)布信息的同時成為了感知社會的傳感器。目前基于社會化媒體開放平臺，研究網(wǎng)絡(luò)社會以及現(xiàn)實(shí)社會的安全和管理問題已經(jīng)成為一個情報學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、管理科學(xué)、社會學(xué)等多學(xué)科交叉的新興研究領(lǐng)域。

1相關(guān)工作

1.1社會化媒體上的社會傳感器相關(guān)研究

1）社會傳感器網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)社會中，每個網(wǎng)民個體都在依據(jù)自己的先驗知識和表達(dá)能力感知并表示著社會活動的方方面面，包括自然災(zāi)害、突發(fā)危機(jī)、交通堵塞、空氣污染等等。這些信息難以用自動化的手段跟蹤采集，因此Wagner[1]等人在2009年提出Human as Sensor（人即傳感器）的觀點(diǎn)，數(shù)十億人構(gòu)成的巨大的傳感器網(wǎng)絡(luò)，覆蓋了世界的政治、經(jīng)濟(jì)、文化、氣候、交通等各個領(lǐng)域。除了對客觀世界的感知之外，還能夠?qū)ξ锢韨鞲衅鳠o法涉及到的人類行為、思想、情感等領(lǐng)域進(jìn)行感知。為了系統(tǒng)地利用文本、圖像、音頻、視頻等信息資源，王飛躍[2]（2004）、王暉[3]（2010）提出了仿照物理學(xué)傳感器信號處理原理，構(gòu)建社會傳感網(wǎng)絡(luò)的思想，通過對社交網(wǎng)絡(luò)中重要節(jié)點(diǎn)的動態(tài)分析，實(shí)現(xiàn)對社會數(shù)據(jù)的全方位、分層次的感知。

2）群體智慧?！禩he Wisdom of Crowds》（2004）一書第一次從“群體智慧”的概念著手，研究如何駕馭群體智慧，最大限度地激勵、整合和應(yīng)用群體智慧，實(shí)現(xiàn)社會個體智力資源的積累和擴(kuò)張。Wikipedia吸引群體協(xié)作共建知識庫，突破個體利益的驅(qū)使，激發(fā)自由、開放的知識集體創(chuàng)作，形成了全球最大的知識庫。Google的流感預(yù)測實(shí)驗利用海量網(wǎng)民的搜索詞進(jìn)行基于群體行為的流感感知與預(yù)測，其準(zhǔn)確率和實(shí)時性超過醫(yī)療領(lǐng)域?qū)＜摇?/p>

3）數(shù)據(jù)感知。David Esley， John Kleinberg（2011）在《Network， Crowds， and Market》一書中系統(tǒng)地研究了網(wǎng)絡(luò)、動機(jī)和人群聚合行為?；谏鐣襟w的數(shù)據(jù)感知還包括對社會個體和群體的語言、行為、情感和心理的分析，用戶畫像和群體畫像成為采集用戶和群體信息的關(guān)鍵研究領(lǐng)域。趙妍妍、秦兵等（2010）[4]通過分析海量社會化媒體文本信息，挖掘網(wǎng)民的觀點(diǎn)及其情感傾向，并對外開放了情緒地圖的數(shù)據(jù)可視化平臺。

1.2網(wǎng)絡(luò)安全方面的研究

隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，尤其是Web 2.0下的各類社交網(wǎng)站快速發(fā)展，利用社會化媒體研究網(wǎng)絡(luò)社會的安全問題引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，張永錚、方濱興等（2007）[5]等從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、病毒傳播、敏感內(nèi)容分析、網(wǎng)絡(luò)入侵、防火墻等領(lǐng)域開展了大量的網(wǎng)絡(luò)安全研究，對于網(wǎng)絡(luò)社會安全問題的研究主要集中在敏感內(nèi)容分析方面（包括色情、暴力、反動等信息）。方濱興等（2015）[6]對社會化媒體的關(guān)系和結(jié)構(gòu)特性、社會化媒體中的群體及其行為、社會化媒體中的信息及其傳播三個方面進(jìn)行了詳盡分析。在此基礎(chǔ)上，圍繞該方面的拓展研究，可重點(diǎn)闡析為兩個領(lǐng)域，內(nèi)容如下：endprint

1）事件分析。Becker（2009）提出利用社會化媒體的實(shí)時性和對現(xiàn)實(shí)世界的動態(tài)反映特性，研究社會化媒體事件抽取，分析事件主體、事件、可信度、趨勢，預(yù)測事件的后果和影響面。王娟（2010）[7]針對已有網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知模型缺乏有效的數(shù)據(jù)融合和協(xié)同管理機(jī)制的問題，提出了一種層次化大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢感知模型。

2）網(wǎng)絡(luò)輿情分析。張一文等[8]（2011）認(rèn)為媒體的影響力、政府疏導(dǎo)力、事件性質(zhì)和網(wǎng)民相互作用力共同作用于輿情熱度，因此通過建立四級的指標(biāo)體系來評價非常規(guī)突發(fā)事件的輿情熱度。王國華等[9]（2012）在輿情衍生特性對熱點(diǎn)事件影響的基礎(chǔ)上提出輿情關(guān)聯(lián)，作者認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)輿情熱點(diǎn)事件主要是通過主體、主題、情緒等要素發(fā)生聯(lián)系來生成輿情簇或者輿情集，進(jìn)而來影響輿情的演化。

此外，美國DARPA推出了利用計算機(jī)分析和處理社會輿情的TIA計劃，表明越來越多的國家針對基于海量社會化媒體數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)情報監(jiān)控研究工作已經(jīng)加大了各方面的投入力度。

1.3危機(jī)傳播管理方面的研究

危機(jī)的發(fā)現(xiàn)、傳播監(jiān)控、管理是社會安全管理關(guān)鍵研究領(lǐng)域。在此，給出各領(lǐng)域的研究內(nèi)容綜述如下：

1）危機(jī)發(fā)現(xiàn)。洪宇等[10]（2007）較系統(tǒng)地介紹了面向新聞媒體信息流的話題檢測與跟蹤（TDT）任務(wù)。李恒訓(xùn)（2011）[11]關(guān)于網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)話題發(fā)現(xiàn)的研究涵蓋了新聞、論壇、博客三種平臺，并指出網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)話題檢測的研究方法。Mathioudakis（2010）[12]構(gòu)建的“TwitterMonitor”系統(tǒng)中檢測微博流中頻率異常高的突發(fā)詞（Burst Keywords），而后對突發(fā)詞按照出現(xiàn)在同一微博中次數(shù)聚類來找到新興話題（Emerging Topic）。

2）危機(jī)傳播。Duggan（2004）[13] 從信息發(fā)出者與信息接受者的影響因素入手，構(gòu)建危機(jī)信息傳播模型。Helsloot（2013）[14]從危機(jī)的屬性和社會定位方面入手，定性分析了危機(jī)信息發(fā)出后對不同社會群體的影響。

3）危機(jī)管理。對于危機(jī)發(fā)生之后的傳播管理，唐鈞（2004）[15]指出以全流程信息管理為基礎(chǔ)、以危機(jī)信息通訊為途徑、以危機(jī)信息管理機(jī)制為平臺，全面構(gòu)建政府危機(jī)信息管理系統(tǒng)。董竟（2006）[16]認(rèn)為科學(xué)完善的危機(jī)信息管理機(jī)制能夠預(yù)防謠言的擴(kuò)散。

1.4基于社會化媒體的網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)急管理方面的研究

主要從應(yīng)急影響因素、應(yīng)急資源、應(yīng)急仿真和應(yīng)急決策方面開展研究。迄至目前，現(xiàn)已推出的主流成果可得研究分類設(shè)計內(nèi)容如下：

1）應(yīng)急影響因素。Drabek（2014）[17]認(rèn)為，有效的應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急決策、多主體的應(yīng)急決策方式、智能型的應(yīng)急指揮中心、完善的多主體應(yīng)急演練模式均影響多主體應(yīng)急協(xié)同效率。

2）應(yīng)急資源。Cheu等人[18]（2008）研究應(yīng)急服務(wù)配置來保護(hù)及服務(wù)重要交通基礎(chǔ)設(shè)施。Huang等人（2013）[19]研究了應(yīng)急資源配置的不確定性建模方法。

3）應(yīng)急仿真和應(yīng)急決策。Levy等（2007）[20]提出應(yīng)用群體網(wǎng)絡(luò)分析法（GANP）進(jìn)行應(yīng)急決策。英國科波拉軟件公司在2005年推出的實(shí)時可視化分析網(wǎng)絡(luò)民意的系統(tǒng)，有利于直觀把握網(wǎng)絡(luò)輿情的安全態(tài)勢。Subrahmanian（2007）[21]指出，社會文化建模已開始應(yīng)用于安全和反恐決策預(yù)警中。在社會公共安全領(lǐng)域，中國科學(xué)院自動化研究所情報安全信息學(xué)研究團(tuán)隊與國家相關(guān)業(yè)務(wù)部門合作，基于ACP方法研發(fā)了大規(guī)模開源情報獲取與分析處理系統(tǒng)，對社會情報進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控、分析、預(yù)警以及決策支持與服務(wù)。由于社會系統(tǒng)的復(fù)雜性，涉及大規(guī)模計算所需的建模、分析、算法和仿真環(huán)境正在逐步發(fā)展。

綜上所述，針對社會化媒體的網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)管研究已經(jīng)成為情報學(xué)、社會學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、傳播學(xué)、管理學(xué)等多個學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但是對于網(wǎng)絡(luò)危機(jī)事件的傳播、監(jiān)管、應(yīng)急的研究多采用定性分析的方法，缺少數(shù)據(jù)實(shí)證；部分基于問卷或定向數(shù)據(jù)采集的定量研究，其數(shù)據(jù)規(guī)模難以反映事件的真實(shí)情況。而從計算機(jī)角度出發(fā)，對網(wǎng)絡(luò)危機(jī)事件的數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析的研究往往只關(guān)注分析方法、分析模型本身，缺少對于該方法和模型在應(yīng)急管理領(lǐng)域的應(yīng)用研究，學(xué)科交叉融合的深度并不充分?；诓┛汀⑽⒉┑染W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)感知的研究，通常數(shù)據(jù)來源于比較單一的媒體平臺或開放平臺，受平臺特征影響易產(chǎn)生數(shù)據(jù)偏置。為此，本文從計算機(jī)科學(xué)、情報科學(xué)和管理科學(xué)相交叉的角度，提出一種整合社會化媒體、領(lǐng)域開放平臺等多源海量數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知及應(yīng)急管理模型。

2基于社會傳感器的網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知及應(yīng)急管理方案設(shè)計以網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知和提高危機(jī)應(yīng)急處理能力為目標(biāo)，探索社會化媒體、門戶、論壇、電視、報紙、廣播、“天眼”視頻監(jiān)控系統(tǒng)等各類開放數(shù)據(jù)源的整合，建立跨媒體資源協(xié)同應(yīng)急處理的理論和方法，研究可得設(shè)計方案內(nèi)容如下。

2.1構(gòu)建基于社會化媒體的社會傳感器數(shù)據(jù)采集平臺

1）針對微博、門戶網(wǎng)、論壇、人人網(wǎng)等社會化媒體，建立分布式用戶數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時爬取網(wǎng)絡(luò)中的文本、圖像、音視頻等數(shù)據(jù)。

2）針對數(shù)據(jù)開發(fā)分詞、詞性標(biāo)注、句法分析、語義分析、情感分析等數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)。

3）基于分析后的數(shù)據(jù)，分析用戶性別、年齡、興趣愛好、地理位置、政治傾向等用戶屬性，進(jìn)行用戶可視化畫像。

4）以節(jié)點(diǎn)和邊的圖論方式表示社交網(wǎng)絡(luò)中用戶之間的關(guān)系，研究用戶好友圈、社交圈以及群體動態(tài)演化。

2.2建立社會化媒體上事件“發(fā)現(xiàn)-跟蹤-預(yù)測”系統(tǒng)

1）網(wǎng)絡(luò)安全問題在社會化媒體上以突發(fā)事件的方式存在，整理突發(fā)事件、危機(jī)傳播等研究領(lǐng)域文獻(xiàn)，對突發(fā)公共事件進(jìn)行特征提取和分類，量化事件傳播過程中的特征及其權(quán)重分配，建立社會化媒體事件突發(fā)性衡量指標(biāo)。endprint

2）根據(jù)主題模型聚類事件主題，分析主題時間單元與影響范圍、突發(fā)詞和突發(fā)區(qū)間監(jiān)測，開發(fā)熱點(diǎn)事件發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)。

3）研究突發(fā)事件的五元組形式化描述，描述事件的主題、任務(wù)、時間、地點(diǎn)、相關(guān)事件。

2.3對危機(jī)事件擴(kuò)散過程進(jìn)行可視化分析

1）以節(jié)點(diǎn)間的傳播樹形關(guān)系表示危機(jī)事件傳播的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，抽象事件擴(kuò)散過程中的各節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)動態(tài)演化理論，建立網(wǎng)絡(luò)輿論的實(shí)時可視化跟蹤模型。

2）引入時間維度，建立仿真時間與現(xiàn)實(shí)時間之間的映射關(guān)系，研究事件在時間序列上的發(fā)展態(tài)勢。

3）結(jié)合馬爾科夫模型和統(tǒng)計線性回歸模型建立事件傳播趨勢預(yù)測框架，預(yù)測一定時間和區(qū)間內(nèi)事件的擴(kuò)散范圍。

2.4建立危機(jī)事件案例庫

1）在社會傳感器數(shù)據(jù)采集平臺上，結(jié)合事件五元組形式化表示方法，過濾數(shù)據(jù)噪音，建立可擴(kuò)展性強(qiáng)的NoSQL數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)化存儲突發(fā)公共事件相關(guān)數(shù)據(jù)。

2）對事件建立查詢索引，便于組合復(fù)雜查詢條件對事件相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索。

3）建立事件數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，歸納事件“產(chǎn)生、發(fā)展、消亡”生命周期內(nèi)的共性規(guī)律，對日后突發(fā)公共事件的應(yīng)急處理提供參考。

2.5構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)社會和現(xiàn)實(shí)社會計算分析的動態(tài)應(yīng)急管理機(jī)制

1）整合社會傳感器、“天眼”系統(tǒng)、傳統(tǒng)媒體等開放數(shù)據(jù)源，在云計算基礎(chǔ)平臺上，分析事件相關(guān)的資源、能力和預(yù)案，準(zhǔn)確把握事件的動態(tài)變化態(tài)勢。

2）分析微博、微信、人人網(wǎng)等社會化媒體與電視、報紙、官方新聞網(wǎng)站等不同媒體在風(fēng)險和信息溝通、傳播模式、決策時效性、政策或策略、決策出發(fā)點(diǎn)、制約因素、決策失誤或延誤等方面的動態(tài)及現(xiàn)象。

3）組織專家資源、媒體資源、政府資源，優(yōu)化資源調(diào)度方案，提高資源的互補(bǔ)能力和應(yīng)急優(yōu)化配置的學(xué)習(xí)能力，進(jìn)而提高資源間協(xié)同應(yīng)急能力。

4）從資源間的互補(bǔ)能力、整合能力、學(xué)習(xí)能力三個層面來分析動態(tài)應(yīng)急預(yù)案設(shè)計方法。在應(yīng)急協(xié)同預(yù)案的設(shè)計中，充分考慮資源間合作的風(fēng)險溝通、信息溝通、應(yīng)急請求與響應(yīng)的時間約束、協(xié)同決策任務(wù)序列等重要因素，建立以社會安全態(tài)勢數(shù)據(jù)為依據(jù)的動態(tài)應(yīng)急處理機(jī)制。

3基于社會傳感器的網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知及應(yīng)急管理模型根據(jù)上述所設(shè)計的應(yīng)急方案，基于社會傳感器數(shù)據(jù)采集平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過對用戶畫像、群體畫像和事件畫像的分析進(jìn)而刻畫及分析事件整體，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行感知網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢；然后通過仿真模擬實(shí)現(xiàn)決策仿真。最后，經(jīng)歸納總結(jié)形成案例數(shù)據(jù)庫服務(wù)于動態(tài)應(yīng)急系統(tǒng)方案及應(yīng)急策略。由此，提出基于社會傳感器的網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知及應(yīng)急管理模型如圖1所示。

4結(jié)束語

相比以往網(wǎng)絡(luò)輿情的相關(guān)研究，本文提出的基于社會傳感器的網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知及應(yīng)急管理模型創(chuàng)新性地將用戶畫像、事件畫像應(yīng)用到突發(fā)事件應(yīng)急研究中，將傳統(tǒng)的敏感詞分析方法擴(kuò)展到結(jié)合社會計算的文本分析、行為分析、情感分析、群體分析、事件分析、網(wǎng)絡(luò)傳播分析等方法，對事件主題、人物、傳播路徑等特征展開更全面的分析和更直觀的表示；提出的基于社會傳感器的突發(fā)公共事件“發(fā)現(xiàn)-跟蹤-預(yù)測”系統(tǒng)，將社會化媒體中個體生成的海量數(shù)據(jù)當(dāng)作突發(fā)事件的感知器，檢測公共事件的突發(fā)性閾值，實(shí)時跟蹤事件傳播路徑，結(jié)合馬爾科夫模型預(yù)測事件發(fā)展態(tài)勢；提出的網(wǎng)絡(luò)社會和現(xiàn)實(shí)社會互動分析的動態(tài)應(yīng)急管理機(jī)制，整合網(wǎng)絡(luò)社會和現(xiàn)實(shí)社會的開放數(shù)據(jù)源，以實(shí)時數(shù)據(jù)分析為導(dǎo)向，建立自學(xué)習(xí)的事件仿真系統(tǒng)。顯然，本文提出的模型對于提升網(wǎng)絡(luò)突發(fā)事件的應(yīng)急處理能力具有一定的應(yīng)用前景，但同時，一個不可小覷的問題是，網(wǎng)絡(luò)媒體傳播速度極快，要求突發(fā)危機(jī)事件的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)盡量實(shí)時，這對于算法復(fù)雜度和計算硬件的平臺有很高的要求，因此，后續(xù)將進(jìn)一步研究能夠?qū)崿F(xiàn)對大規(guī)模突發(fā)危機(jī)事件數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析的算法和機(jī)制。

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