[논문 리뷰] Protection and Deception: Discovering Game Theory and Cyber Literacy through a Novel Board Game Experience

Saboor Zahir, John Pak외 3명|arXiv (Cornell University)|2015. 05. 21.

Digital Games and Media참고 문헌 10인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 웜, 트로이 목마, 위장 공격과 같은 사이버 공격을 포함한 실질적인 놀이를 통해 비대칭 정보와 자원 배분과 같은 게임 이론적 개념을 가르치는 새로운 이원 체스판 보드 게임인 Protection and Deception(P&G)를 소개한다. 뉴욕 맨해튼의 중·고등학생들을 대상으로 시험한 결과, 이 게임은 참여도와 사이버 리터러시를 향상시켰으며, 단순화 및 디지털화 가능성을 드러냈다.

ABSTRACT

Cyber literacy merits serious research attention because it addresses a confluence of specialization and generalization; cybersecurity is often conceived of as approachable only by a technological intelligentsia, yet its interdependent nature demands education for a broad population. Therefore, educational tools should lead participants to discover technical knowledge in an accessible and attractive framework. In this paper, we present Protection and Deception (P&G), a novel two-player board game. P&G has three main contributions. First, it builds cyber literacy by giving participants "hands-on" experience with game pieces that have the capabilities of cyber-attacks such as worms, masquerading attacks/spoofs, replay attacks, and Trojans. Second, P&G teaches the important game-theoretic concepts of asymmetric information and resource allocation implicitly and non-obtrusively through its game play. Finally, it strives for the important objective of security education for underrepresented minorities and people without explicit technical experience. We tested P&G at a community center in Manhattan with middle- and high school students, and observed enjoyment and increased cyber literacy along with suggestions for improvement of the game. Together with these results, our paper also presents images of the attractive board design and 3D printed game pieces, together with a Monte-Carlo analysis that we used to ensure a balanced gaming experience.

연구 동기 및 목표

• 비기술적 및 소수자 계층을 대상으로 접근성 있고 흥미로운 교육 도구를 개발하여 사이버 리터러시를 향상시키는 것.
• 직접 지시 없이도 게임 플레이나를 통해 비대칭 정보와 자원 배분과 같은 핵심 게임 이론 개념을 암묵적으로 가르치는 것.
• 기술적 용어를 최소화한 보드 게임 형식을 통해 사이버 보안 교육의 진입 장벽을 낮추는 것.
• 다양한 비기술적 청소년 대상 실세계 환경에서 게임의 효과성을 테스트하는 것.
• 실증적 테스트와 시뮬레이션을 통해 게임 메커니즘을 개선하여 균형 잡힌 교육적 영향을 확보하는 것.

제안 방법

• 체스와 실시간 전략 게임의 영향을 받은 두 명의 플레이어가 턴 기반으로 플레이하는 보드 게임을 설계하며, 로컬 네트워크(LAN) 설정과 공격/방어 패키지 배치 기능을 포함한다.
• 웜, 재생 공격, 위장 공격, 트로이 목마와 같은 특정 사이버 공격을 나타내는 실물 게임 피스를 통합하여 실습 기반 학습을 가능하게 한다.
• 몬테카를로 시뮬레이션을 활용해 공격 및 방어 능력을 최적화하여, 여러 판의 플레이에서 공정하고 흥미로운 게임 플레이를 보장한다.
• 기술 용어를 핵심 공격 유형에 국한하여 단순화된 사이버 어휘를 사용하여 초보 플레이어의 인지 부담을 줄인다.
• 맨해튼의 지역 커뮤니티 센터에서 중·고등학생 대상으로 현장 테스트를 실시하여 참여도와 학습 결과를 평가한다.
• 설계 개선 사항을 특정하기 위해 정성적 피드백과 관찰 데이터를 수집하며, 이는 단순화 및 잠재적 디지털화를 포함한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비기술적, 청소년 및 소수자 플레이어에게 사이버 리터러시의 기본 개념을 보드 게임으로 얼마나 효과적으로 가르칠 수 있는가?
• RQ2 비대칭 정보와 자원 배분과 같은 게임 이론 원리가 명시적 지도 없이도 게임 플레이를 통해 암묵적으로 얼마나 잘 전달될 수 있는가?
• RQ3 사이버 보안 보드 게임에서 초보 플레이어의 참여도와 학습 유지에 기여하는 설계 요소는 무엇인가?
• RQ4 여러 가지 공격 유형과 방어 전략을 포함하는 복잡한 시스템에서 게임의 균형은 어떻게 달성할 수 있는가?
• RQ5 비디오 게임이 아닌 형식에서 사이버 보안 개념의 학습 곡선을 낮추는 데 시각적 요소와 서사 요소가 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 맨해튼의 지역 커뮤니티 센터에서 중·고등학생들이 게임에 성실히 참여했으며, 참가자들은 사이버 공격 유형에 대해 관찰 가능한 관심과 이해를 보였다.
• 플레이어들은 게임 피스를 직접 다루며 거부 서비스 공격, 위장 공격, 웜 공격 등의 특정 사이버 위협에 대한 인식이 향상됨을 보였다.
• 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 공격 및 방어 능력의 최적화를 통해 테스트 런 전반에서 균형 잡힌 결과를 도출했으며, 불균형한 결과의 발생을 최소화했다.
• 테스트 플레이 중 피드백을 통해 학습 곡선이 존재함을 확인했으며, 게임은 접근 가능하지만 보다 넓은 청소년 대상으로의 확산을 위해 규칙과 구성 요소의 단순화가 필요함을 시사했다.
• 3D 프린팅된 피스와 직관적인 보드 디자인을 포함한 시각적 요소와 서사 요소가 플레이어의 참여도를 높이고 위축감을 줄이는 데 기여했다.
• 비디오 튜토리얼이나 하이브리드 보드/디지털 버전을 포함한 디지털화 가능성은 향후 개발을 위한 유망한 방향으로 확인되었다.