计算机病毒的传播模型及其求源问题研究

论文摘要

现有的计算机病毒传播模型都是依据生物病毒的传播模型建立的,而这些模型与实际的传播数据不相符。论文分析了生物病毒的基本特征和计算机病毒的基本特征,指出两者的联系和区别,找到了现有的计算机病毒传播模型以生物病毒传播模型为基础的依据,更重要的是论文从感染者间病毒传播的接触类型、病毒感染者的个体差别、病毒传播导致的感染者的最终结果和感染者对病毒免疫的获得等几个重要方面指出了计算机病毒不同于生物病毒的传播特征。所以计算机病毒在现代的网络环境下应该具有自己的传播模型。论文首先选择了一个普通的网络环境,并将影响计算机病毒传播的两个关键因素:网络的连接率和病毒的治愈率设定为时间的函数,从而建立了计算机病毒在网络环境下传播的数学模型。论文给出了病毒传播模型的解,分别讨论了网络的连接率和病毒的治愈率的变化对病毒传播的影响,并与实际病毒的统计数据相对比,两者变化趋势基本一致。由于论文的新模型将连接率作为每个计算机系统的特征,故论文能进一步讨论网络环境下病毒传播的门限值问题和单结点在病毒传播中的不同作用。依据新模型解的表达式,论文得出结论:如果病毒的传播紧密地依赖网络的连接率,而它们的治愈率又相对稳定,那么这类病毒的门限值是不存在的。基于该结论,论文对长期以来困扰计算机病毒传播模型的两个公开问题给出了合理的解释。论文指出具有不同连接率的结点在病毒传播中的作用也不相同,依据新模型,论文给出了它们的估算公式,这也为刚刚起步的网络免疫系统中结点的选择提供了依据。为了更准确地把握网络中这些单个结点在病毒传播中的不同作用,论文选择了一个较为具体的邮件类病毒。相互拥有通讯地址的用户群形成一个相对稳定且独立的邮件群组,论文先为群组定义了一个通讯频率邻接矩阵,并借助该矩阵建立了一个可以迭代的离散模型。一旦得到具体邮件病毒的感染率,那么依据该离散模型就可以对病毒在群组中的传播给出估计。论文还进一步从理论上证明了邮件病毒在群组中消亡的充要条件为群组的谱半径小于1,从而在防御计算机病毒的传播中向每个用户提出了具体的要求。现有的网络病毒方面的论文大都强调网络病毒与生物病毒的相似性,而生物病毒的寻源具有很多不确定因素,因此很少有人提出计算机病毒寻源的理论。论文将子网内病毒传播路径的始点定义为子网的病毒源。并指出病毒的传播引起的计算机结点的状态变迁是获取病毒实际传播路径的重要依据,而计算机感染病毒的诊断和清毒是获取该依据的重要手段。由此,论文建立了子网的状态变迁方程,结合实际的网络因素和实践,论文给出了一套求解的方法和步骤,反复求解子网的状态变迁方程即可求得病毒的源点。最后论文对模型及其解法给出了模拟实验,实验证明了理论模型的正确性和求解方法有效性。论文为建立计算机病毒的求源理论开辟了一定的思路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 计算机病毒的概念、危害及当前的防治状况
• 1.2 国内外现有的计算机病毒传播模型概况
• 1.3 当前计算机病毒传播模型中的问题
• 1.4 本文的主要工作
• 1.5 小结
• 2 计算机病毒与生物病毒
• 2.1 计算机病毒与生物病毒的相似性
• 2.2 计算机病毒与生物病毒在传播特征上的主要差异
• 2.3 小结
• 3 网络环境下一个通用病毒的传播模型
• 3.1 模型的提出
• 3.2 传播模型的建立
• 3.3 传播模型的解
• 3.4 小结
• 4 模型中的门限值和单结点的作用
• 4.1 门限值问题的相关背景
• 4.2 模型求解及门限值的缺失
• 4.3 门限值不存在的证明
• 4.4 单结点对病毒传播的作用
• 4.5 小结
• 5 邮件病毒传播的离散模型
• 5.1 邮件病毒的相关背景
• 5.2 邮件病毒传播模型的建立
• 5.3 邮件病毒消亡的条件
• 5.4 单个用户在邮件病毒传播中的作用
• 5.5 实验验证
• 5.6 小结
• 6 网络环境下病毒的求源
• 6.1 病毒求源的背景
• 6.2 求源建模
• 6.3 求源方程的解
• 6.4 求源的几点结论
• 6.5 实验模拟验证
• 6.6 小结
• 7 论文总结
• 7.1 总结
• 7.2 存在的问题
• 7.3 解决的办法
• 致谢
• 参考文献
• 附录攻读博士期间发表的论文