Recent incidents such as the Colonial Pipeline ransomware attack and the SolarWinds hack have shown that traditional defense techniques are becoming insufficient to deter adversaries of growing sophistication. Proactive and deceptive defenses are an emerging class of methods to defend against zero-day and advanced attacks. This work develops a new game-theoretic framework called the duplicity game to design deception mechanisms that consist of a generator, an incentive modulator, and a trust manipulator, referred to as the GMM mechanism. We formulate a mathematical programming problem to compute the optimal GMM mechanism, quantify the upper limit of enforceable security policies, and characterize conditions on user's identifiability and manageability for cyber attribution and user management. We develop a separation principle that decouples the design of the modulator from the GMM mechanism and an equivalence principle that turns the joint design of the generator and the manipulator into the single design of the manipulator. A case study of dynamic honeypot configurations is presented to mitigate insider threats. The numerical experiments corroborate the results that the optimal GMM mechanism can elicit desirable actions from both selfish and adversarial insiders and consequently improve the security posture of the insider network. In particular, a proper modulator can reduce the utility misalignment between the players and achieve win-win situations for the selfish insider and the defender. Meanwhile, we observe that the defender always benefits from faking the percentage of honeypots when the optimal generator is presented.


翻译:最近发生的一些事件,如殖民管道赎金软件袭击和索尔温德黑客等,表明传统防御技术正在变得不足以阻止日益精密的对手。主动性和欺骗性防御是针对零日攻击和先进攻击的一种新兴的防御方法。这项工作开发了一个新的游戏理论框架,称为“双调游戏”,设计欺骗机制,由发电机、激励调制器和托管操纵者组成,称为GMM机制。我们设计了一个数学编程问题,以计算最佳的GMM机制,量化可执行安全政策的上限,并确定用户对网络归属和用户管理的识别性和可管理性的条件。我们制定了分离原则,将调制器的设计与GM机制的设计和将发电机和操纵者的联合设计转化为操控器的单一设计相分离。对动态蜂蜜罐配置的案例研究旨在减轻内部威胁。数字实验证实了以下结果,即最佳GM机制能够从自私者和敌对者内部归属和用户管理的识别和可操作性管理中产生可取的行动。我们制定了一个分离原则,将调控控的服务器的设计与内部服务器之间的安全态势加以区分,从而降低我们内部的自我和敌对性维护者之间的安全。

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