基于拟态防御的高可靠接替技术研究

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2026.05.004

摘要/Abstract

摘要：

传统指控系统通常通过单设备或者应用集群等系统级方法来提升可靠性，然而在面对未知漏洞后门等产生的不确定威胁时，指控系统可靠性不足的问题研究较少。通过将拟态防御理论和接替指挥技术进行结合，提出了基于动态异构冗余架构的接替指挥拟态防御框架，应用到指控系统，在系统内嵌“不确定性”和“内生安全”的能力，从系统和体系层面提升系统的安全可靠性，有效抵御未知漏洞的攻击，仿真结果表明该框架有效提升了指控系统可靠性。

关键词: 指控系统, 接替指挥, 拟态防御, 动态重构, 内生安全, 可靠性

Abstract:

The reliability of traditional command and control systems is usually improved by system-level approaches such as a single device or an application cluster. However， there is relatively little research on the insufficient reliability of command and control systems in the face of uncertain threats caused by unknown vulnerabilities and backdoors. This study proposes a mimic defense framework for replacement command based on the dynamic heterogeneous redundancy （DHR） architecture by combining the mimic defense theory with the replacement command technology， applies it to the command and control system， and embeds the capabilities of “uncertainty” and “endogenous security” into the system. It enhances the system’s security and reliability at both the system and architecture levels， thereby effectively resisting attacks exploiting unknown vulnerabilities. The simulation results show that the framework effectively improves the reliability of the command and control system.

Key words: command and control system, replacement command, mimic defense, dynamic reconfiguration, endogenous security, reliability

中图分类号:

E072

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图/表 22

图1 DHR架构

Fig. 1 DHR architecture

图2 基于拟态防御的接替指挥架构

Fig. 2 Replacement command architecture based on mimic defense

表1 接替指挥异构执行体

Table 1 Heterogeneous execution entities of replacement command

序号	分类	内容
1	核心业务	处理逻辑的不同算法
2	开发语言	C++，QT
3	资源池	数据库Oracle、达梦、金仓
4	操作系统	Windows、中标麒麟、银河麒麟等系列
5	处理器层	IntelX86，ARM，loongson3A

表2 裁决器公式

Table 2 Arbiter formula

序号	K/N（G）	裁决方式
1	K=N	全体一致性表决
2	K=3N/4	四分表决
3	K=N/2	大数表决

图3 数据同步原理图

Fig. 3 Data synchronization principle

图4 消息注册-订阅模式

Fig. 4 Message registration-subscription mode

图5 接替指挥流程

Fig. 5 Replacement command process

图6 由主用单位发起的主动接替指挥流程

Fig. 6 Process of proactive replacement command initiated by primary unit

图7 由备用单位发起的主动接替指挥流程

Fig. 7 Process of proactive replacement command initiated by standby units

图8 预置接替指挥流程（第1步）

Fig. 8 Pre-established replacement command process （Step 1）

图9 预置接替指挥流程（第2步）

Fig. 9 Pre-established replacement command process （Step 2）

图10 预置接替指挥流程（第3步）

Fig. 10 Pre-established replacement command process （Step 3）

图11 接替指挥软件组成

Fig. 11 Composition of replacement command software

图12 工作流程图

Fig. 12 Workflow diagram

图13 接替指挥内部流程

Fig. 13 Internal process of replacement command

图14 预测状态数据包到达时间的算法模型

Fig. 14 Algorithm model for predicting arrival time of state data packets

图15 试验环境

Fig. 15 Test environment

表3 k/n（G）可靠性数据表

Table 3 k/n（G） reliability data

表决方式k/n	1/3	2/3
可靠度R_k_/_n_（_G_）	0.416	0.247

表4 攻击成功概率对比表

Table 4 Comparison of attack success probability

序号	时间	传统架构	拟态防御架构系统
序号	时间	传统架构	1/3		2/3
1	T₀+1	0.35	0.15	平均值 0.25	0.07	平均值 0.15
2	T₀+2	0.63	0.19		0.10
3	T₀+3	0.77	0.25		0.13
4	T₀+4	0.85	0.26		0.15
5	T₀+5	0.90	0.27		0.16
6	T₀+6	0.94	0.28		0.17
7	T₀+7	0.95	0.28		0.18
8	T₀+8	0.98	0.28		0.18
9	T₀+9	1	0.29		0.19

图16 单指挥机构系统可靠性模型

Fig. 16 Reliability model of single-command-organization system

表5 单指挥机构可靠性指标

Table 5 Reliability index of single command organization

参数/名称	MTBF/h	MTTR/h	λ（故障率）	核心软件可靠度A_s（t）/%	硬件系统可靠度A_h（t）/%	单系统可靠度A_xt/%
单指挥机构	9 280	0.5	0.000 1	85	99.9946	84.15

图17 双指挥机构可靠性模型

Fig. 17 Reliability model of dual-command-organization system

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