随着计算机网络及信息化技术的高度发展,社会对网络及信息服务的可靠性、安全性提出了更高的要求,必须建立健全网络安全保障体系,提高网络安全防护能力。计算机网络系统的安全防护成本是十分高昂的,这就需要网络管理者在有限预算下作出更有效的网络安全防御决策。攻击图技术作为网络安全分析的重要工具,在网络安全加固问题的研究中被广泛应用,而网络攻防过程中攻防双方所体现的博弈特征近年来也受到国内外研究人员的关注。本文的研究目标是通过攻击图与博弈论模型来解决网络安全分析和网络安全加固策略的选取问题。主要研究工作包括基于攻击图的最佳攻击策略求解与基于博弈模型的最优安全防御决策两个方面。首先,从攻击者角度,提出了一种基于攻击图的最佳攻击策略求解方法。该方法先通过攻击图生成工具获得目标网络的攻击图,接着通过马尔可夫决策过程重新表示攻击图,并给出攻击者基于行动成本、成功率、期望收益综合考虑下的行动规则。在此基础上提出了求解攻击图马尔可夫决策过程的策略深度优先搜索和动态规划算法,最终获取最佳攻击策略,并生成最佳攻击策略图。其次,针对现有网络安全博弈模型存在的问题,以网络安全防御的欺骗式蜜罐策略为研究对象,从动态、不完全信息角度对攻防交互过程建模,提出了一种网络攻防扩展式博弈模型,其中防御者在攻击发生前先行部署欺骗式蜜罐。通过求解这一博弈模型的“斯塔克尔伯格均衡”,在权衡防御成本和收益的前提下获取最优蜜罐部署策略。针对博弈求解的复杂性问题,提出了序列形式多重线性规划算法与混合整数线性规划算法。最后通过仿真实验分析,验证了模型和求解算法的有效性及可扩性。