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移动自组网病毒传播模型及稳定性研究

移动自组网病毒传播模型及稳定性研究

作者：赵焱鑫陕西师范大学

学位级别：硕士

近年来,由无线传感器等短距离通讯设备构成的移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Networks, MANETs)被普遍应用于各类领域,如文物保护、空间探索、军事侦查等工业和军事领域中。然而由于MANETs节点本身的资源局限性,比如存储能力、电池电量... 详细信息

近年来,由无线传感器等短距离通讯设备构成的移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Networks, MANETs)被普遍应用于各类领域,如文物保护、空间探索、军事侦查等工业和军事领域中。然而由于MANETs节点本身的资源局限性,比如存储能力、电池电量和通信范围等,加之由于节点持续移动而导致网络拓扑结构动态变化,很难构建可靠的安全防护机制,因此其安全问题备受关注。当前针对MANETs的安全研究大多数都集聚在通信协议和安全认证等方面。这些研究能够帮助内部网络有效抵御来自外部网络的恶意攻击行为,但是却无法有效抵御网络内部恶意攻击行为,比如蠕虫攻击等。一旦蠕虫等恶意病毒在网络中传播开来,将大量消耗网络中节点的电池电量,损耗节点的硬件设备,从而导致网络通信的中断甚至永久性的瘫痪。因而我们有必要针对蠕虫等恶意病毒在MANETs中的传播方式及相关特性加以深邃的探讨。在本文中我们将重点探究MANETs病毒传播行为及其相关的影响因素。众所周知,因为MANETs节点的持续、不间断移动,其网络拓扑也将随时间发展而转变。因此其传播行为将受到网络中节点移动方式(比如速度、角度)以及通信半径等因素的影响,那么如何将这些因素整合到传播模型中将是我们首先要解决的问题。另外,由于先前大多数研究认为MANETs节点持续移动而导致网络拓扑结构动态变化,网络中的安全补丁无法在网络中快速传播,因而其脉冲免疫是不现实的,并因此忽视了对MANETs脉冲免疫病毒传播行为的研究。然而不可否认的一个事实是：MANETs的安全补丁可以通过基站或者中心节点以广播形式在网络中进行传播,其他节点在收到并安装安全补丁以后,节点内置的安全机制将立即生效,从而出现在同一时间对网络中大量感染节点进行治愈的脉冲免疫现象。因此,我们将针对MANETs脉冲免疫下的病毒传播行为做更深入的探讨。最后,考虑到基于平均场理论(Mean Field Theory, MFT)刻画MANETs网络节点移动行为过于理想化,难以体现出现实环境中节点移动的个体差异性以及移动方式的复杂性,我们将依据元胞自动机(Cellular Automata, CA)理论构造MANETs病毒传播模型,并深入探究MANETs节点移动个体差异性与病毒传播之间的关系。总之,本文将针对MANETs病毒传播行为进行研究,主要工作如下：(1)基于MFT病毒传播模型。考虑到MANETs中节点状态转换关系,以及节点通信半径和移动速度与MANETs网络病毒传播的密切关系,利用微分方程建立MANETs的病毒传播的动力学模型。基于非线性系统稳定分岔理论分析MANETs病毒传播动力学和病毒是否消亡的感染临界特性,研究该系统平衡点存在条件以及系统在平衡点处的稳定性。(2)基于MFT病毒传播脉冲免疫模型。考虑到MANETs脉冲免疫的现实可行性,建立MANETs病毒传播脉冲免疫模型。基于脉冲微分方程(Impulsive Differential Equations, IDE)稳定性理论分析脉冲免疫下的MANETs的病毒传播行为和病毒是否消亡的感染临界特性,并对该系统的无病(Disease-free, DF)周期解的存在性、稳定性以及地方病(Endemic, ED)的持续存在性加以剖析。(3)基于CA理论病毒传播模型。考虑到基于MFT理论研究MANETs病毒传播行为时,难以有效描述并反映现实情况下节点移动的复杂性以及相互之间的个体差异性,我们提出具有一般性特征的随机四元移动模型,并依据CA思想构建该网络病毒传播模型。基于概率统计学理论,对MANETs节点移动行为的个体差异性和病毒传播的关系进行定性研究。

关键词：移动自组织网络病毒稳定性平衡点元胞自动机

“叠层式情境互动”:危机治理中国家与社会的互动逻辑——基于中国疫情防控的历时性考察

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公共管理学报 2022年第2期19卷 12-22,165页

作者：向玉琼赵焱鑫南京农业大学公共管理学院南京210095

危机治理所处的阶段与情境影响着国家与社会间的互动。为了探究危机治理情境中国家与社会的动态关系和互动逻辑,本文借鉴戈夫曼情境互动论的观点,从互动框架、情境定义、互动秩序等要素出发,建构出“叠层式情境互动”的分析框架,并对我... 详细信息

危机治理所处的阶段与情境影响着国家与社会间的互动。为了探究危机治理情境中国家与社会的动态关系和互动逻辑,本文借鉴戈夫曼情境互动论的观点,从互动框架、情境定义、互动秩序等要素出发,建构出“叠层式情境互动”的分析框架,并对我国新冠肺炎疫情防控的实践进行分析。研究发现:在危机治理的不同阶段,国家与社会相继通过风险沟通-社会动员-危机学习机制展开互动,形成了“事件-行动-制度”的框架叠层,在不同情境下展开合作约定,最终形成“权威接受-共识行动-默契认同”的秩序叠层。理想的互动秩序是行动者基于层层递进的框架动态达成的结果状态,而互动秩序的反馈则是叠层得以实现的核心机制。本研究关注到了危机发展不同阶段中互动框架和互动秩序的延续性与累积性,强调行动者间的共享理解与情感认同,为解释危机治理中的国家与社会关系提供了一个动态的分析框架。

关键词：危机治理国家-社会互动逻辑叠层式情境互动疫情防控互动秩序

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师范生公费教育政策执行风险评估与应对

黑龙江高教研究 2022年第12期40卷 33-40页

作者：徐自强赵焱鑫曲阜师范大学政治与公共管理学院山东日照276826 南京农业大学公共管理学院江苏南京210095

教育政策领域的风险具有利益主体众多且利益关系复杂、执行过程环节多、执行过程周期长、政策影响广而深等特点。以S省师范生公费教育政策执行为案例,运用风险矩阵的风险评估技术对师范生公费教育政策执行风险进行评估。研究发现:首先,... 详细信息

教育政策领域的风险具有利益主体众多且利益关系复杂、执行过程环节多、执行过程周期长、政策影响广而深等特点。以S省师范生公费教育政策执行为案例,运用风险矩阵的风险评估技术对师范生公费教育政策执行风险进行评估。研究发现:首先,师范生公费教育政策执行中共有14类风险作用在政府、培养高校、公费师范生和农村中小学等四个风险载体上;其次,在不可接受区域中存在“G-S-R”系统性风险连锁反应,在中间区域中则存在“U-S-R”系统性风险连锁反应,在广泛可接受区域中存在部分可分散性风险;最后,结合风险连锁反应和政策执行过程的阶段性特点,针对系统性风险构建“跟进—强化—认同”的风险应对框架,针对可分散性风险则构建“责任清单—舆论引导”机制,以此实现教育政策执行风险的科学应对。

关键词：公费师范生教育政策执行风险评估风险矩阵

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复杂网络病毒传播元胞自动机模型及研究

计算机工程与应用 2015年第10期51卷 117-122页

作者：赵焱鑫王小明李黎陕西师范大学计算机科学学院西安710062

为了研究免疫有效时间对复杂网络中病毒传播的影响,基于元胞自动机建立复杂网络不完全免疫的病毒传播模型,并分别在最近邻耦合网络、Erdos-Renyi随机网络、Watts-Strogatz小世界网络和Barabasi-Albert无标度网络中进行仿真研究。结果表... 详细信息

为了研究免疫有效时间对复杂网络中病毒传播的影响,基于元胞自动机建立复杂网络不完全免疫的病毒传播模型,并分别在最近邻耦合网络、Erdos-Renyi随机网络、Watts-Strogatz小世界网络和Barabasi-Albert无标度网络中进行仿真研究。结果表明:节点免疫有效时间的增大,能够有效地遏制复杂网络病毒传播范围并增大病毒传播阈值。

关键词：复杂网络元胞自动机不完全免疫

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复杂网络加边扩容策略研究

计算机应用研究 2015年第6期32卷 1839-1841页

作者：赵焱鑫李黎王小明陕西师范大学计算机科学学院西安710062

网络扩容策略是近年来复杂网络的研究热点,目前针对网络删边扩容研究已经颇为成熟,但加边扩容的研究还较为匮乏。根据网络容量与网络节点介数的最大值成反比的结论,提出了一种复杂网络加边扩容的策略,并与最低度添加边和最长最短路径添... 详细信息

网络扩容策略是近年来复杂网络的研究热点,目前针对网络删边扩容研究已经颇为成熟,但加边扩容的研究还较为匮乏。根据网络容量与网络节点介数的最大值成反比的结论,提出了一种复杂网络加边扩容的策略,并与最低度添加边和最长最短路径添加边策略进行分析比较。实验表明:在添加边数目相同的条件下,提出的添加边策略不仅能有效减少网络平均最短路径,还可以最大化提高网络的容量。

关键词：复杂网络加边扩容网络容量介数

基于脉冲微分方程的移动自组网病毒传播免疫模型

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四川大学学报（自然科学版） 2016年第2期53卷 295-304页

作者：曹玉林马建萍赵焱鑫陕西师范大学计算机科学学院西安710062 青海师范大学计算机学院西宁810008 青海师范大学数学系西宁810008

在移动自组网(MANETs)领域,节点的移动特性导致网络拓扑结构动态变化,安全补丁无法在网络中快速传播,从而没有对移动自组网脉冲免疫下的病毒传播进行研究.对此考虑到MANETs脉冲免疫的现实可行性,建立MANETs病毒传播脉冲免疫模型.基于脉... 详细信息

在移动自组网(MANETs)领域,节点的移动特性导致网络拓扑结构动态变化,安全补丁无法在网络中快速传播,从而没有对移动自组网脉冲免疫下的病毒传播进行研究.对此考虑到MANETs脉冲免疫的现实可行性,建立MANETs病毒传播脉冲免疫模型.基于脉冲微分方程(Impulsive Differential Equations,IDE)稳定性理论分析脉冲免疫下的MANETs的病毒传播行为和病毒是否消亡的感染临界特性,并对该系统的无病(Disease-free,DF)周期解的存在性、稳定性以及地方病(Endemic,ED)的持续存在性加以分析.并选取相应的参数,对系统进行数值仿真,实验结果验证了所得结论的正确性与一致性.

关键词：移动自组网脉冲微分方程病毒传播免疫模型系统稳定性

档案信息化、数字化、网络化及三者的关系探索

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信息与电脑 2016年第20期28卷 76-77页

作者：赵焱鑫辽源市科学技术馆吉林辽源136200

现代计算机技术的飞速发展为档案管理提供了新的途径,将档案管理工作与信息化技术相结合是档案管理的必然发展趋势。笔者针对档案信息化、数字化、网络化及三者的关系进行了研究,表明三者关系对档案管理的重要意义。

关键词：档案信息化数字化网络化

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机会网络舆情传播的MCA模型及仿真研究

计算机应用研究 2015年第2期32卷 543-546,551页

作者：赵焱鑫王小明李黎陕西师范大学计算机科学学院西安710062

为了研究舆情主体的流动性和记忆能力对舆情在机会网络中传播的影响,提出移动实体、元胞容量和元胞吸引力新概念,扩展经典元胞自动机模型,并结合现代心理学的记忆理论,建立移动元胞自动机舆情传播模型。在此基础上,考虑舆情主体对新鲜... 详细信息

为了研究舆情主体的流动性和记忆能力对舆情在机会网络中传播的影响,提出移动实体、元胞容量和元胞吸引力新概念,扩展经典元胞自动机模型,并结合现代心理学的记忆理论,建立移动元胞自动机舆情传播模型。在此基础上,考虑舆情主体对新鲜观点存在抵触情绪,提出了舆情主体情感态度倾向性和态度转变阈值的概念,制定实体状态转换规则和移动规则,从而分析影响舆情在机会网络中传播的主要因素。结果表明:舆情主体流动性的提高、记忆时间阈值的增大可以促进舆情传播;不同情感态度的主体比例相差越大,舆情同质化率就越高;舆情主体的空间密度越高,舆情传播速度越快;舆情主体自身情感态度倾向性越大,舆情传播速度越慢。

关键词：机会网络移动元胞自动机舆情传播舆情同质化

基于元胞自动机的自适应网络断边重连策略研究

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计算机应用研究 2016年第8期33卷 2475-2478页

作者：曹玉林赵焱鑫王小明陕西师范大学计算机科学学院西安710062 青海师范大学计算机学院西宁810008

为了有效控制自适应网络中病毒的传播,对自适应网络的重连策略进行了系统的研究。基于先前研究中网络断边后,随机地或根据欧几里德距离进行重连的策略,提出了基于最短路径和节点度的重连策略。首先根据元胞自动机理论建立自适应复杂网... 详细信息

为了有效控制自适应网络中病毒的传播,对自适应网络的重连策略进行了系统的研究。基于先前研究中网络断边后,随机地或根据欧几里德距离进行重连的策略,提出了基于最短路径和节点度的重连策略。首先根据元胞自动机理论建立自适应复杂网络的病毒传播模型。在此基础上,分别在WS小世界网络和BA无标度网络中对Random、Degree、SP、SP-Degree和Degree-SP策略进行比较分析。实验结果表明,SP-Degree策略能够有效破坏具有小世界特征网络的传输性和连通性,对其抑制病毒传播效果最好;而Degree-SP策略能够有效破坏无标度特征网络的传输性和连通性,对其抑制病毒传播效果最好。

关键词：自适应网络复杂网络元胞自动机重连策略