این مقاله مدلی برای تحلیل و اندازه‌گیری امنیت در طراحی سامانه‌ها مبتنی بر دفاع در عمق ارائه می‌دهد. در این مقاله ما سه تفسیر مختلف از دفاع در عمق را ارائه داده و هر تفسیر را به عنوان یک سنجه کمّی فرمول‌بندی می‌کنیم. هر سامانه در قالب یک گراف دوبخشی متشکل از مجموعه‌ای از تهدیدها در یک طرف و مجموعه‌ای از کنترل‌های امنیتی به عنوان روش‌ مواجهه با تهدید در طرف دیگر مدل‌ می‌شود. هر کنترل امنیتی در یک لایه خاص متناسب با معماری سیستم پیاده‌سازی می‌شود. در مدل پیشنهادی به ازای هر یک از تفاسیر داده شده از دفاع در عمق، معیاری برای انتخاب مؤثرترین کنترل امنیتی به منظور ارتقای امنیت سامانه ارائه می‌شود. کاربردپذیری این مدل با استفاده از یک سامانه وبی که مجموعه‌ای از کنترل‌های امنیتی شناخته‌شده را برای کاهش خطر چندین تهدید رایج به کار می‌گیرد، نشان داده شده است. نتایج نشان می‌دهد که این مدل کاربردی بوده و مقادیر مناسبی از امنیت را با توجه به تفسیرهای اتخاذشده از دفاع در عمق نتیجه می‌دهد. همچنین این مطالعه نشان می‌دهد که تفسیر انتخاب‌شده از دفاع در عمق به‌طور قابل‌توجهی بر اولویت‌بندی کنترل‌های امنیتی و در نتیجه بر چگونگی کاهش مخاطره‌ باقیمانده برای امن‌سازی سامانه‌ی هدف، تأثیر دارد.