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计算机科学 2022年第S1期49卷 738-743页

作者：张翕然刘万平龙华重庆理工大学计算机科学与工程学院重庆400054 重庆理工大学人工智能学院重庆400054

随着信息技术的革新与进步,物联网技术在各个领域的应用呈现爆发式增长,然而大部分物联网设备却面临着黑客攻击的威胁。基于物联网设备的僵尸网络节点迅猛增长,导致了大规模DDoS攻击等网络安全事件,给物联网用户造成了极大损失。因此,... 详细信息

随着信息技术的革新与进步,物联网技术在各个领域的应用呈现爆发式增长,然而大部分物联网设备却面临着黑客攻击的威胁。基于物联网设备的僵尸网络节点迅猛增长,导致了大规模DDoS攻击等网络安全事件,给物联网用户造成了极大损失。因此,研究以mirai病毒为代表的一系列僵尸网络恶意威胁在物联网设备节点间的传播规律至关重要。首先,为了细致刻画物联网僵尸网络的形成过程,将物联网中的设备节点分为传输性设备节点和功能性设备节点,并通过对mirai病毒感染机制的分析,提出了一个新颖的物联网病毒传播动力学模型——SDIV-FB模型。其次,从理论上计算了模型的传播阈值和平衡点,并对平衡点的稳定性进行了证明和分析。通过数值仿真实验验证了理论结果,并分析了模型参数对物联网病毒传播过程的影响。最后,确定了影响物联网僵尸网络病毒传播的重要参数,提出降低感染率和提高清除率可作为抑制物联网僵尸网络的有效控制策略。

关键词：物联网 mirai病毒僵尸网络 SDIV-FB模型传播阈值

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物联网僵尸网络病毒传播模型研究及仿真

物联网僵尸网络病毒传播模型研究及仿真

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作者：张翕然重庆理工大学

学位级别：硕士

物联网技术的飞速发展和广泛应用给人们生活带来了极大的便利。但是物联网设备节点的快速增长和安全技术的相对滞后,又产生了物联网僵尸网络病毒等诸多安全问题。mirai病毒作为一种危害性极强的僵尸网络病毒,2016年爆发时使得近60万台... 详细信息

物联网技术的飞速发展和广泛应用给人们生活带来了极大的便利。但是物联网设备节点的快速增长和安全技术的相对滞后,又产生了物联网僵尸网络病毒等诸多安全问题。mirai病毒作为一种危害性极强的僵尸网络病毒,2016年爆发时使得近60万台物联网设备被感染,而蜜罐系统监测结果表明mirai病毒的传播至今依然活跃。本文研究mirai病毒的传播机制和特性。通过对物联网节点进行分类,建立了mirai病毒传播动力学模型。对模型进行了稳定性理论分析和数值仿真实验研究,得到结果为控制僵尸网络提供理论依据。本文主要工作内容如下:(1)建立物联网节点分类机制,建模时将物联网设备节点分为传输型节点和功能型节点。分类后考虑功能型节点感染后不具有感染能力的情况,提出SDIV-FB模型。计算得到模型的无病毒平衡点、病毒存在平衡点以及传播阈值。当传播阈值小于1时,从理论上证明了模型的无病毒平衡点具有局部稳定性;当传播阈值大于1时,证明了模型有毒平衡点的稳定性。实验结果表明,当病毒只依赖传输型节点进行传播时,降低传输型节点感染率或提升其恢复率是降低传播阈值的有效手段。(2)考虑功能型节点感染后具有感染能力的情况,对SDIV-FB模型进行改进,进一步建立了Io T-SDIV模型。通过数值仿真研究,得到了与SDIV-FB模型不同的实验结果。为应对mirai病毒的传播提供了指导。实验结果表明,当同时考虑两类节点的感染性时,必须注意病毒防护过程的“短板效应”,即只有同时降低两类节点的感染率才能使收益最大化。(3)考虑以功能型节点作为感染目标,建立了Io T-CBI模型。引入了黑客生态学理论,研究了僵尸网络规模与黑客攻击能力的关系。同时在模型中引入了“最大容忍限度”参数,验证其对于僵尸网络规模的影响,得出了控制僵尸网络成型的对策。实验结果表明,在有限资源前提下,优先针对黑客攻击行为进行防御,更能有效控制僵尸网络的规模。因此在面对黑客攻击时要尽量做到“零容忍”。

关键词：物联网病毒 mirai病毒僵尸网络动力学模型平衡点

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