Attacks exploiting human attentional vulnerability have posed severe threats to cybersecurity. In this work, we identify and formally define a new type of proactive attentional attacks called Informational Denial-of-Service (IDoS) attacks that generate a large volume of feint attacks to overload human operators and hide real attacks among feints. We incorporate human factors (e.g., levels of expertise, stress, and efficiency) and empirical psychological results (e.g., the Yerkes-Dodson law and the sunk cost fallacy) to model the operators' attention dynamics and their decision-making processes along with the real-time alert monitoring and inspection. To assist human operators in dismissing the feints and escalating the real attacks timely and accurately, we develop a Resilient and Adaptive Data-driven alert and Attention Management Strategy (RADAMS) that de-emphasizes alerts selectively based on the abstracted category labels of the alerts. RADAMS uses reinforcement learning to achieve a customized and transferable design for various human operators and evolving IDoS attacks. The integrated modeling and theoretical analysis lead to the Product Principle of Attention (PPoA), fundamental limits, and the tradeoff among crucial human and economic factors. Experimental results corroborate that the proposed strategy outperforms the default strategy and can reduce the IDoS risk by as much as 20%. Besides, the strategy is resilient to large variations of costs, attack frequencies, and human attention capacities. We have recognized interesting phenomena such as attentional risk equivalency, attacker's dilemma, and the half-truth optimal attack strategy.


翻译:在这项工作中,我们确定并正式界定了一种新型的主动式注意力攻击,称为信息拒绝服务(IDoS)攻击,这种攻击造成大量剧烈攻击,使人体操作者超负荷,隐藏真正的攻击;我们根据警报的抽象类别标签,将人的因素(例如专门知识水平、压力和效率)和经验性心理结果(例如Yerkeres-Dodson法和成本下降的谬误)纳入模拟操作者的注意力动态及其决策过程,同时进行实时警报监测和检查。为了协助人类操作者及时、准确地消除行凶和升级实际攻击,我们制定了一个具有弹性和适应性的数据驱动警报和注意力管理战略(RADAMS),根据警报的抽象类别标签,有选择地强调警示。 RADMS利用强化学习,为各种人类操作者实现定制和可转移的注意力设计,以及不断演变的IDoS攻击。 综合建模和理论分析导致关注品的理论原则(POPA), 及时、及时、准确地提升真实性数据驱动力战略,通过实验性战略大大限制和实验性经济风险,从而降低成本。

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