随着网络信息技术的快速发展,社会信息化程度越来越高。然而,在为用户提供各种信息化服务的同时,信息系统也出现了数据泄露、拒绝服务、勒索病毒等诸多安全问题。针对上述挑战,各类安全设备被广泛应用于构建网络安全防御系统,以提高信息系统安全性。但仅通过部署和堆砌安全设备无法完全解决安全问题,如何针对网络安全防御系统进行量化评估,确定其防御效果,并根据评估结果指导安全工作人员优化安全设备部署已经成为网络安全领域中一个亟需解决的问题。现有安全性量化评估方案大多将信息系统的安全风险作为研究对象,尚未有将网络安全防御系统这一整体作为测评目标,并对其防御效果进行量化评估的方案。同时,如何将安全性影响因素与安全防御系统定量关联,将单个安全设备的防御能力与安全防御系统的防御效果定量关联,并对防御系统的防御效果进行优化改进,已经成为了网络安全防御系统防御效果量化评估所面临的瓶颈。针对上述问题,本文提出了网络安全防御系统测评和优化方案,并给出了所提方案的应用实例。具体来说,本文主要做了以下几方面的工作:(1)为了解决网络安全防御系统测评中的量化评估问题,本文首先提出了信息系统网络安全模型,对信息系统中节点间网络行为、安全威胁、网络攻击、安全设备防御能力等要素之间的关系进行了形式化描述。之后基于层次分析法构造了一个网络安全防御系统测评方案,从安全威胁的风险严重性和安全设备防御响应动作两个维度定义了防御效果的量化指标,实现了安全防御系统的量化评估,进而发现网络安全防御系统存在的遗漏和缺陷。(2)为了解决网络安全防御系统测评中的优化问题,本文设计了一个基于规则的安全设备部署方式遍历算法,通过差异化优化和单安全设备重要性分析提出了一个网络安全防御系统优化方案,能够在避免算法结果空间爆炸的前提下,生成多种有效的安全设备部署方式,同时通过对其防御效果量化值进行对比,得到安全防御系统的最优部署,解决了网络安全防御系统中安全设备部署位置错误和重复建设的问题。(3)基于所提出的网络安全防御系统测评和优化方案,设计了一套防御系统测评和优化系统。结合实际场景对方案进行应用分析,并通过对实际场景中的安全防御系统测评和优化,证明了本文所提出的网络安全防御系统测评和优化方案在实际应用中具备合理性和有效性。