随着网络技术的发展,网络攻击工具变得复杂化、智能化,攻击手段趋于多样化和安全漏洞日益增多,传统的防御手段越来越难以应付当前的复杂多变的网络环境。在这种情况下,网络安全态势感知技术开始在网络安全领域崭露头角。它的应用,弥补了传统安全防御技术的检测速度缓慢,更新周期繁琐等缺点。通过以大数据为基础,及时发现各种攻击威胁与异常,可以对攻击威胁的影响范围、攻击路径、目的、手段进行快速判别,从而做出有效的决策和响应,建立和完善安全预警机制,提高风险控制、应急响应和整体防护的水平。态势预测作为态势感知的最后一环,如何准确预测未来发展趋势,预防将发生网络攻击和破坏行为,为安全管理员提供即将可能发生网络攻击预警响应,和对已发生的网络攻击做出及时响应,具有十分重大的研究价值。本文主要研究内容如下:(1)首先对本论文的研究背景以及研究意义加以阐述,对国内外在兰彻斯特方程以及态势预测的研究现状加以分析,从而得出本论文研究内容的可行性。(2)通过对网络安全态势预测的概念的描述,以及典型的预测模型的优缺分析,一方面加深对态势预测的理解,另一方面也得出本研究理论的适用性。(3)将网络行为的场景描述为微分流形,利用平滑微分流形的同变换,给出了网络行为的数学定义,提出了网络行为路径和行为效用的数学描述。基于微分几何原理,提出了网络行为的功能和确定行为效用的计算方法,并建立了网络行为效用的计算原则,最后提出一个计算网络攻防行为框架,以评估网络攻击防御对抗力量的行为效用。(4)由于在网络攻防中,网络攻防行为是围绕单个网络节点和多个网络节点来进行的,因此本文运用兰彻斯特第二线性定律与平方律相结合的兰彻斯特方程来研究网络攻击和防御。由于攻击随机性和对攻击意图与攻击方法的预测准确度而可能出现主动防御情况与被动防御情况这两种情况,所以本文引入时间动作因子来描述两种情况下作战双方的行为,提出了一种基于时间动作因子的改进的兰彻斯特方程模型。(5)通过仿真实验,分别对单个网络节点网络,多个网络节点下的攻防力量变化分析与现实网络攻防中可能出现主动防御情况和被动防御情况下的攻防态势结果进行预测,并结合计算出的网络攻击行为效能,来给网络安全管理员提供一种应急响应策略,以求使损失降到最低。(6)总结展望,总结研究结论,提出研究的不足,展望今后的研究方向。