基于动态切换行为的计算机病毒传播模型研究

作     者：任禹锜 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘超

授予年度：2021年

学科分类：0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：计算机病毒 传播模型 切换 免疫控制 

摘      要：随着互联网技术的发展与扩张,信息化生活给人们带来了巨大便利,但是计算机病毒也随之成为了互联网时代的安全隐患,计算机病毒的日益泛滥,严重威胁网络空间安全,给社会带来了恶劣影响。因此研究计算机病毒的传播规律,提出能够抑制病毒传播的策略是计算机病毒防治的重要目标。本文针对现有病毒研究模型的不足,提出了具有切换特性和同时具有切换特性、免疫控制的计算机病毒传播模型,并且在构建的BA无标度网络和WS小世界网络上进行了仿真实验研究。本文的主要研究内容如下:（1）针对目前计算机病毒传播建模研究中没有综合考虑安全防护以及病毒持续更新对计算机病毒传播过程的影响,提出具有切换特性的计算机病毒SEIR（Susceptible-Exposed-Infected-Recovery）传播模型,该模型是由两个子系统构成,在不同安全防护阶段和病毒更新的影响下,两个子系统间相互切换。分别基于均匀网络和非均匀网络上计算了模型的传播阈值。然后,利用相关算法分别构建了BA无标度网络和WS小世界网络,针对提出的模型进行数值仿真实验,验证了模型的有效性。并且结合相关影响因素进行了实验分析对比。分析得到:低防护传播期时长与高防护传播期时长的比值越小,达到平稳时潜伏节点和感染节点的密度越小;病毒的更新周期越长,潜伏节点和感染节点所达到峰值密度越低。（2）在第一部分研究内容的基础上,考虑了免疫控制策略,并将免疫控制策略分为了持续免疫和瞬时免疫两种不同方式,分别基于均匀网络和非均匀网络构建了同时具有切换特性和免疫控制的SEIR（Susceptible-Exposed-Infected-Recovery）计算机病毒传播模型。在BA无标度网络和WS小世界网络进行数值仿真实验,探究了网络平均度,免疫策略等因素对病毒传播的影响。分析得到:网络结构的平均度越大,达到平稳状态时潜伏状态节点和感染节点状态的密度越大;持续免疫和瞬时免疫措施同时作用时,病毒更能被有效控制。