[论文解读] Pricing and Investments in Internet Security: A Cyber-Insurance Perspective

Ranjan Pal, Leana Golubchik|arXiv (Cornell University)|Mar 8, 2011

Information and Cyber Security参考文献 16被引用 4

一句话总结

本文提出了一种博弈论框架，用于最优网络保险定价与自我防御投资，表明完全保险可促成由合作驱动的高效投资，而在非合作、信息不对称的环境下，部分保险为最优选择。该研究证明了在理想与非理想条件下均存在可行的网络保险市场。

ABSTRACT

Internet users such as individuals and organizations are subject to different types of epidemic risks such as worms, viruses, spams, and botnets. To reduce the probability of risk, an Internet user generally invests in traditional security mechanisms like anti-virus and anti-spam software, sometimes also known as self-defense mechanisms. However, such software does not completely eliminate risk. Recent works have considered the problem of residual risk elimination by proposing the idea of cyber-insurance. In this regard, an important research problem is the analysis of optimal user self-defense investments and cyber-insurance contracts under the Internet environment. In this paper, we investigate two problems and their relationship: 1) analyzing optimal self-defense investments in the Internet, under optimal cyber-insurance coverage, where optimality is an insurer objective and 2) designing optimal cyber-insurance contracts for Internet users, where a contract is a (premium, coverage) pair.

研究动机与目标

• 建模互联网用户在网络安全保险合同下的最优自我防御投资决策。
• 为风险规避用户提供最优（保费，保障范围）网络保险合同设计。
• 分析信息不对称对保险定价与用户激励的影响。
• 评估用户间合作或非合作对整体网络安全与投资效率的影响。
• 在单一保险人环境下，建立可持续网络保险市场的存在性。

提出的方法

• 构建用户在网络安全保险下自我防御投资决策的一般数学模型，整合效用最大化。
• 应用博弈论均衡分析，基于用户风险类型（LC，HC）推导分离均衡合同。
• 使用带个人理性与激励相容约束的拉格朗日优化方法，建模保险人决策。
• 引入具有风险规避特性的效用函数，以建模用户偏好并推导最优保障水平。
• 分析对称与非对称信息情形，包括用户在签约前或签约后获知风险类型的情况。
• 通过一阶条件与均衡分析推导最优合同，证明唯一分离均衡的存在性。

实验结果

研究问题

• RQ1 当用户获得完全保险并以网络化方式合作时，最优自我防御投资水平是多少？
• RQ2 当保险人对用户风险类型信息不对称时，应如何设计（保费，保障范围）合同？
• RQ3 在单一保险人环境下，可持续网络保险市场存在的条件是什么？
• RQ4 风险类型信息的存在如何影响自我防御投资效率与保险人利润？
• RQ5 用户合作与非合作对安全投资效率与保险结果有何影响？

主要发现

• 网络保险市场中存在分离均衡，保险人根据用户类型提供不同合同。
• 在无信息不对称的情况下，完全保险为最优选择，且在合作条件下可实现高效的自我防御投资。
• 在非合作、信息不对称的环境下，部分保险为利润最大化保险人的最优选择，尽管这会导致高风险用户剩余降低。
• 当用户可在签约前获知风险类型时，用户福利提升，保险人利润下降，相较于无信息或签约后获知信息的情形。
• 在单一保险人环境下，无论理想或非理想条件，网络保险市场均存在，即使存在信息不对称，原因在于分离均衡的存在。
• 模型证明，由于风险暴露降低，保险可促使自我防御投资增加，与经济激励一致。