This book presents a compendium of selected game- and decision-theoretic models to achieve and assess the security of critical infrastructures. Given contemporary reports on security incidents of various kinds, we can see a paradigm shift to attacks of an increasingly heterogeneous nature, combining different techniques into what we know as an advanced persistent threat. Security precautions must match these diverse threat patterns in an equally diverse manner; in response, this book provides a wealth of techniques for protection and mitigation.

Much traditional security research has a narrow focus on specific attack scenarios or applications, and strives to make an attack “practically impossible.” A more recent approach to security views it as a scenario in which the cost of an attack exceeds the potential reward. This does not rule out the possibility of an attack but minimizes its likelihood to the least possible risk. The book follows this economic definition of security, offering a management scientific view that seeks a balance between security investments and their resulting benefits. It focuses on optimization of resources in light of threats such as terrorism and advanced persistent threats. 

Drawing on the authors’ experience and inspired by real case studies, the book provides a systematic approach to critical infrastructure security and resilience. Presenting a mixture of theoretical work and practical success stories, the book is chiefly intended for students and practitioners seeking an introduction to game- and decision-theoretic techniques for security. The required mathematical concepts are self-contained, rigorously introduced, and illustrated by case studies. The book also provides software tools that help guide readers in the practical use of the scientific models and computational frameworks.

Dieses Buch bietet einen Überblick über die neuesten Implementierungen von Quanten-Zufallszahlengeneratoren (QRNGs) und untersucht insbesondere deren Beziehung zu klassischen statistischen Zufallsmodellen und numerischen Techniken zur Berechnung von Zufallszahlen. Der Leser - der idealerweise einen Hintergrund in klassischer Statistik, Informatik oder Kryptographie hat - wird Schritt für Schritt in die Welt der Quantenbits eingeführt, und es werden explizite Beziehungen zwischen QRNGs und ihren klassischen Gegenstücken aufgezeigt.

Die Erzeugung von Zufallszahlen ist eine wichtige Säule der Kryptographie. Die Nutzung des Zufalls, der Quantenphänomenen innewohnt, ist ein sich rasch entwickelnder Zweig der Quantenkryptografie mit unzähligen Anwendungen für die Zukunft. Der Wert der Quantenzufälligkeit für kryptografische Zwecke wird empirisch durch statistische Auswertungen der Leistung von QRNGs im Vergleich zu klassischen Techniken zur Erzeugung echter und pseudozufälliger Zahlen nachgewiesen. Das Buch bietet dann einen Überblick über die technischen Implementierungen von QRNGs, bevor eine abschließende Diskussion über die wichtigsten Errungenschaften und verbleibenden Hindernisse auf diesem Gebiet die Berichterstattung abrundet und gleichzeitig die Tür für zukünftige Forschungsrichtungen öffnet.

Dieses Buch stellt ein Kompendium ausgewählter spiel- und entscheidungstheoretischer Modelle zur Erreichung und Bewertung der Sicherheit kritischer Infrastrukturen vor. Angesichts aktueller Berichte über Sicherheitsvorfälle verschiedenster Art lässt sich ein Paradigmenwechsel hin zu immer heterogeneren Angriffen erkennen. Hierbei werden verschiedene Techniken kombiniert werden, was zu einer fortgeschrittenen, anhaltenden Bedrohung führen kann. Sicherheitsvorkehrungen müssen diesen vielfältigen Bedrohungsmustern in ebenso vielfältiger Weise gerecht werden. Als Antwort darauf bietet dieses Buch eine Fülle von Techniken zum Schutz vor und zur Abschwächung von IT-Angriffen.

Ein Großteil der traditionellen Sicherheitsforschung konzentriert sich auf bestimmte Angriffsszenarien oder Anwendungen und ist bestrebt, einen Angriff "praktisch unmöglich" zu machen. Ein neueres Sicherheitskonzept betrachtet die Sicherheit als ein Szenario, in dem die Kosten eines Angriffs den möglichen Nutzen übersteigen. Dies schließt die Möglichkeit eines Angriffs nicht aus, sondern minimiert die Wahrscheinlichkeit eines solchen auf das geringstmögliche Risiko. Das Buch folgt dieser ökonomischen Definition von Sicherheit und bietet eine managementwissenschaftliche Sichtweise, die ein Gleichgewicht zwischen Sicherheitsinvestitionen und dem daraus resultierenden Nutzen anstrebt. Es konzentriert sich auf die Optimierung von Ressourcen angesichts von Bedrohungen wie Terrorismus und fortgeschrittenen, anhaltenden Bedrohungen.

Ausgehend von der Erfahrung der Autoren und inspiriert von realen Fallstudien bietet das Buch einen systematischen Ansatz für die Sicherheit und Widerstandsfähigkeit kritischer Infrastrukturen. Das Buch ist eine Mischung aus theoretischer Arbeit und praktischen Erfolgsgeschichten und richtet sich vor allem an Studenten und Praktiker, die eine Einführung in spiel- und entscheidungstheoretische Techniken für die Sicherheit suchen. Die erforderlichen mathematischen Konzepte sind in sich abgeschlossen, werden rigoros eingeführt und durch Fallstudien illustriert. Das Buch bietet auch Software-Tools, die den Leser bei der praktischen Anwendung der wissenschaftlichen Modelle und Berechnungsrahmen unterstützen.

Dieses Buch ist eine Übersetzung einer englischen Originalausgabe. Die Übersetzung wurde mit Hilfe von künstlicher Intelligenz (maschinelle Übersetzung durch den Dienst DeepL.com) erstellt. Eine anschließende menschliche Überarbeitung erfolgte vor allem in Bezug auf den Inhalt, so dass sich das Buch stilistisch anders liest als eine herkömmliche Übersetzung.

This book provides an overview of state-of-the-art implementations of quantum random number generators (QRNGs), and especially examines their relation to classical statistical randomness models and numerical techniques for computing random numbers. The reader – who ideally has a background in classical statistics, computer science, or cryptography – is introduced to the world of quantum bits step by step, and explicit relations between QRNGs and their classical counterparts are identified along the way.

Random number generation is a major pillar of cryptography. Capitalizing on the randomness inherent in quantum phenomena is a rapidly evolving branch of quantum cryptography with countless applications for the future. The value of quantum randomness for cryptographic purposes is empirically demonstrated in statistical evaluations of QRNGs’ performance compared to classical techniques for true and pseudorandom number generation. The book then provides an overview of technical implementations of QRNGs, before a concluding discussion of major achievements and remaining obstacles in the field rounds out the coverage, while also opening the door for future research directions.

The chapters in this volume explore how various methods from game theory can be utilized to optimize security and risk-management strategies.  Emphasizing the importance of connecting theory and practice, they detail the steps involved in selecting, adapting, and analyzing game-theoretic models in security engineering and provide case studies of successful implementations in different application domains.  Practitioners who are not experts in game theory and are uncertain about incorporating it into their work will benefit from this resource, as well as researchers in applied mathematics and computer science interested in current developments and future directions.

This book presents a compendium of selected game- and decision-theoretic models to achieve and assess the security of critical infrastructures. Given contemporary reports on security incidents of various kinds, we can see a paradigm shift to attacks of an increasingly heterogeneous nature, combining different techniques into what we know as an advanced persistent threat. Security precautions must match these diverse threat patterns in an equally diverse manner; in response, this book provides a wealth of techniques for protection and mitigation.

Much traditional security research has a narrow focus on specific attack scenarios or applications, and strives to make an attack “practically impossible.” A more recent approach to security views it as a scenario in which the cost of an attack exceeds the potential reward. This does not rule out the possibility of an attack but minimizes its likelihood to the least possible risk. The book follows this economic definition of security, offering a management scientific view that seeks a balance between security investments and their resulting benefits. It focuses on optimization of resources in light of threats such as terrorism and advanced persistent threats. 

Drawing on the authors’ experience and inspired by real case studies, the book provides a systematic approach to critical infrastructure security and resilience. Presenting a mixture of theoretical work and practical success stories, the book is chiefly intended for students and practitioners seeking an introduction to game- and decision-theoretic techniques for security. The required mathematical concepts are self-contained, rigorously introduced, and illustrated by case studies. The book also provides software tools that help guide readers in the practical use of the scientific models and computational frameworks.

Dieses Buch bietet einen Überblick über die neuesten Implementierungen von Quanten-Zufallszahlengeneratoren (QRNGs) und untersucht insbesondere deren Beziehung zu klassischen statistischen Zufallsmodellen und numerischen Techniken zur Berechnung von Zufallszahlen. Der Leser - der idealerweise einen Hintergrund in klassischer Statistik, Informatik oder Kryptographie hat - wird Schritt für Schritt in die Welt der Quantenbits eingeführt, und es werden explizite Beziehungen zwischen QRNGs und ihren klassischen Gegenstücken aufgezeigt.

Die Erzeugung von Zufallszahlen ist eine wichtige Säule der Kryptographie. Die Nutzung des Zufalls, der Quantenphänomenen innewohnt, ist ein sich rasch entwickelnder Zweig der Quantenkryptografie mit unzähligen Anwendungen für die Zukunft. Der Wert der Quantenzufälligkeit für kryptografische Zwecke wird empirisch durch statistische Auswertungen der Leistung von QRNGs im Vergleich zu klassischen Techniken zur Erzeugung echter und pseudozufälliger Zahlen nachgewiesen. Das Buch bietet dann einen Überblick über die technischen Implementierungen von QRNGs, bevor eine abschließende Diskussion über die wichtigsten Errungenschaften und verbleibenden Hindernisse auf diesem Gebiet die Berichterstattung abrundet und gleichzeitig die Tür für zukünftige Forschungsrichtungen öffnet.

Dieses Buch stellt ein Kompendium ausgewählter spiel- und entscheidungstheoretischer Modelle zur Erreichung und Bewertung der Sicherheit kritischer Infrastrukturen vor. Angesichts aktueller Berichte über Sicherheitsvorfälle verschiedenster Art lässt sich ein Paradigmenwechsel hin zu immer heterogeneren Angriffen erkennen. Hierbei werden verschiedene Techniken kombiniert werden, was zu einer fortgeschrittenen, anhaltenden Bedrohung führen kann. Sicherheitsvorkehrungen müssen diesen vielfältigen Bedrohungsmustern in ebenso vielfältiger Weise gerecht werden. Als Antwort darauf bietet dieses Buch eine Fülle von Techniken zum Schutz vor und zur Abschwächung von IT-Angriffen.

Ein Großteil der traditionellen Sicherheitsforschung konzentriert sich auf bestimmte Angriffsszenarien oder Anwendungen und ist bestrebt, einen Angriff "praktisch unmöglich" zu machen. Ein neueres Sicherheitskonzept betrachtet die Sicherheit als ein Szenario, in dem die Kosten eines Angriffs den möglichen Nutzen übersteigen. Dies schließt die Möglichkeit eines Angriffs nicht aus, sondern minimiert die Wahrscheinlichkeit eines solchen auf das geringstmögliche Risiko. Das Buch folgt dieser ökonomischen Definition von Sicherheit und bietet eine managementwissenschaftliche Sichtweise, die ein Gleichgewicht zwischen Sicherheitsinvestitionen und dem daraus resultierenden Nutzen anstrebt. Es konzentriert sich auf die Optimierung von Ressourcen angesichts von Bedrohungen wie Terrorismus und fortgeschrittenen, anhaltenden Bedrohungen.

Ausgehend von der Erfahrung der Autoren und inspiriert von realen Fallstudien bietet das Buch einen systematischen Ansatz für die Sicherheit und Widerstandsfähigkeit kritischer Infrastrukturen. Das Buch ist eine Mischung aus theoretischer Arbeit und praktischen Erfolgsgeschichten und richtet sich vor allem an Studenten und Praktiker, die eine Einführung in spiel- und entscheidungstheoretische Techniken für die Sicherheit suchen. Die erforderlichen mathematischen Konzepte sind in sich abgeschlossen, werden rigoros eingeführt und durch Fallstudien illustriert. Das Buch bietet auch Software-Tools, die den Leser bei der praktischen Anwendung der wissenschaftlichen Modelle und Berechnungsrahmen unterstützen.

Dieses Buch ist eine Übersetzung einer englischen Originalausgabe. Die Übersetzung wurde mit Hilfe von künstlicher Intelligenz (maschinelle Übersetzung durch den Dienst DeepL.com) erstellt. Eine anschließende menschliche Überarbeitung erfolgte vor allem in Bezug auf den Inhalt, so dass sich das Buch stilistisch anders liest als eine herkömmliche Übersetzung.

This book provides an overview of state-of-the-art implementations of quantum random number generators (QRNGs), and especially examines their relation to classical statistical randomness models and numerical techniques for computing random numbers. The reader – who ideally has a background in classical statistics, computer science, or cryptography – is introduced to the world of quantum bits step by step, and explicit relations between QRNGs and their classical counterparts are identified along the way.

Random number generation is a major pillar of cryptography. Capitalizing on the randomness inherent in quantum phenomena is a rapidly evolving branch of quantum cryptography with countless applications for the future. The value of quantum randomness for cryptographic purposes is empirically demonstrated in statistical evaluations of QRNGs’ performance compared to classical techniques for true and pseudorandom number generation. The book then provides an overview of technical implementations of QRNGs, before a concluding discussion of major achievements and remaining obstacles in the field rounds out the coverage, while also opening the door for future research directions.

The chapters in this volume explore how various methods from game theory can be utilized to optimize security and risk-management strategies.  Emphasizing the importance of connecting theory and practice, they detail the steps involved in selecting, adapting, and analyzing game-theoretic models in security engineering and provide case studies of successful implementations in different application domains.  Practitioners who are not experts in game theory and are uncertain about incorporating it into their work will benefit from this resource, as well as researchers in applied mathematics and computer science interested in current developments and future directions.