多层耦合网络中蠕虫传播抑制策略的研究

摘要

随着互联网技术的快速发展，网络蠕虫导致的安全问题日益严重。蠕虫传播模型是研究蠕虫传播行为的重要手段之一。在实际中，蠕虫的传播环境往往涉及多个不同类型的网络，基于单个网络构建的蠕虫传播模型难以准确描述实际的传播过程，如何准确地预测蠕虫在真实世界中的传播行为已经成为迫切需要解决的问题。 本文首先介绍了蠕虫以及复杂网络的基础知识，然后分析了传统的蠕虫传播模型以及介绍了耦合网络的特征和几种具体的耦合网络。在此基础上，本文考虑到蠕虫传播的真实环境可能是在两个甚至多个网络中，因此建立了两种新的蠕虫传播模型——考虑媒介作用的蠕虫传播模型和耦合网络中的蠕虫传播模型。前者是针对这多个网络之间是物理独立的，蠕虫必须利用媒介才能交叉传播的情况;后者是针对这多个网络之间存在依赖和协作关系，蠕虫不需要媒介就可以交叉传播的情况。在这两个模型中，都引入了能够抑制蠕虫传播的“免疫”策略。首先，对两个模型进行理论分析，分别求得两个蠕虫传播模型的无病平衡点和基本再生数。然后利用基本再生数和无病平衡点稳定性关系理论分析无病平衡点的稳定性，得到无病平衡点的稳定性条件:当基本再生数小于1时，无病平衡点是局部渐进稳定的，此时达到蠕虫免疫的最佳时期;当基本再生数大于1时，无病平衡点是不稳定的，蠕虫疫情失去控制，难以彻底清杀。最后，本文设计了两种模型的相关实验，给出了相关的实验曲线，实验验证了理论分析的正确性。 通过理论分析和实验可以得到，对于利用媒介蠕虫跨网传播的情况，增加其中一个网络的免疫率能够为另一个网络中蠕虫的传播带来极大的抑制作用，并且当抑制条件有限时，要优先对具有无标度特性的网络进行免疫。对于耦合网络而言，子网内部感染率对蠕虫传播的影响大于交叉感染率的影响;当耦合模式中有一个或多个呈现无标度特性时，蠕虫感染的范围将非常大，并且子网自身的网络结构对蠕虫传播的影响要比子网之间的耦合模式大得多，满足无标度特性的子网更加易于蠕虫的传播。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．3问题的提出

1．4本文的主要内容及章节安排

第2章网络蠕虫

2．1网络蠕虫的基本概念

2．1．1网络蠕虫的定义

2．1．2网络蠕虫的功能结构

2．1．3网络蠕虫的传播途径

2．2网络蠕虫的扫描策略

2．2．1基于目标列表的扫描(Hit-list Scanning)

2．2．2路由扫描法(Routable Scanning)

2．2．3分而治之扫描法(Divide and Conquer Scanning)

2．2．4置换扫描法(Permutation Scanning)

2．3复杂网络

2．3．1复杂网络的基本概念

2．3．2复杂网络的统计参量

2．3．3复杂网络的经典模型

2．4本章小结

第3章考虑媒介作用的蠕虫传播模型

3．1传统的蠕虫传播模型

3．1．1 Simple Epidemic Model

3．1．2 SIS模型

3．1．3 Kermack-Mckendrick模型

3．1．4 Two-Factor模型

3．2考虑媒介作用的蠕虫传播SIR模型

3．2．1无病平衡点的存在性

3．2．2无病平衡点的稳定性

3．2．3实验分析

3．3本章小结

第4章耦合网络中蠕虫传播模型

4．1耦合网络

4．2耦合网络中蠕虫传播SIR模型

4．2．1无病平衡点的存在性

4．2．2无病平衡点的稳定性

4．2．3实验分析

4．3本章小结

第5章总结与展望

5．1本文工作总结

5．2进一步工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文及参加的项目