由于无线通信媒介的开放性，非授权的窃听用户容易窃取到源节点发送给目的节点的数据信息。不同于密钥学，无线物理层安全利用无线信道的时变、多径等特性来防止窃听者解码源节点信息，从而实现安全通信。但当源节点到目的节点信道条件差于窃听信道时，无线通信物理层安全的实现会受到该信道条件的制约。协作通信可以克服该信道条件的制约，以实现物理层安全传输。由于不能保证中继节点是合作节点，而可能是自私或者恶意节点。因此，不可靠的中继节点给物理层安全带来了安全性的挑战，建立中继节点行为预测模型是保障安全传输的一个重要前提。博弈论是用来分析研究相互依存的理性参与者们之间复杂的交互行为的一种数学工具，可以应用其对参与者的行为数学建模。本文基于博弈论分析了中继节点不同行为下的物理层安全，并基于零和随机博弈建立了中继行为预测模型。所提出的预测博弈模型基于收益与支付概念。将系统状态作为随机博弈中的博弈状态，分析研究了中继节点的行为，进而获得了中继节点的预期行为动机。最后运用Markov分析系统模型，计算了协作系统模型的安全性与可靠性。表明，该模型可以有效的预测中继节点的行为从而为防御策略的选择提供基础，保证物理层安全性。