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GP-SR:基于GNN-PPO的低轨卫星网络安全路由优化算法OA

GP-SR:GNN-PPO-based secure routing optimization algorithm for low earth orbit satellite networks

中文摘要英文摘要

针对低轨卫星网络在拓扑快速变化、状态局部可观测及安全攻击并存条件下的路由优化问题,提出了一种基于图神经网络与近端策略优化(GNN-PPO)的风险敏感智能路由(GP-SR)算法.该算法将分布式路由决策建模为部分可观测马尔可夫决策过程,利用历史增强观测缓解状态不完备,并通过性能收益与安全代价联合优化,引导策略在提升网络性能的同时主动规避高风险链路与异常节点.仿真结果表明,GP-SR在端到端时延、吞吐量和包投递率等指标上均优于对比算法,并在渐进增强攻击场景下表现出更好的鲁棒性与适应能力.

To address the routing optimization problem in low earth orbit(LEO)satellite networks under conditions of rapidly changing topology,locally observable states,and concurrent security attacks,a GNN-PPO based secure routing(GP-SR)algorithm was proposed,a risk-sensitive intelligent routing algorithm based on graph neural networks and proxi-mal policy optimization.The algorithm modelled distributed routing decision-making as a partially observable Markov decision process,leveraged history-enhanced observations to mitigate incomplete state information,and jointly opti-mized performance rewards and security costs,guiding the policy to improve network performance while proactively avoiding high-risk links and anomalous nodes.Simulation results show that GP-SR outperforms baseline algorithms in end-to-end delay,throughput,and packet delivery ratio,and demonstrates stronger robustness and adaptability under pro-gressively intensified attack scenarios.

尹斌;刘建;唐小妹;马春江;马鹏程

国防科技大学电子科学学院,湖南 长沙 410073||导航与时空技术国家级重点实验室,湖南 长沙 410073国防科技大学电子科学学院,湖南 长沙 410073||导航与时空技术国家级重点实验室,湖南 长沙 410073国防科技大学电子科学学院,湖南 长沙 410073||导航与时空技术国家级重点实验室,湖南 长沙 410073国防科技大学电子科学学院,湖南 长沙 410073||导航与时空技术国家级重点实验室,湖南 长沙 410073国防科技大学电子科学学院,湖南 长沙 410073||导航与时空技术国家级重点实验室,湖南 长沙 410073

信息技术与安全科学

低轨卫星网络GP-SR算法部分可观测马尔可夫决策过程安全攻击

low earth orbit satellite networkGP-SR algorithmpartially observable Markov decision processsecurity attack

《通信学报》 2026 (8)

30-46,17

国家自然科学基金资助项目(No.12501031) The National Natural Science Foundation of China(No.12501031)

10.11959/j.issn.1000-436x.TXXB260193

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