多操作系统异构网络的病毒传播模型和安全性能优化策略
发布时间：2021-10-10 15:08
针对蠕虫病毒通常只能感染特定操作系统的特点,该文研究了多操作系统异构网络中的病毒传播规律及安全性能优化策略。首先,考虑多数病毒仅限在同种操作系统之间的链路中传播,在SIRS病毒传播模型中引入异构边比例参数,通过系统平衡点求解和基本再生数分析,研究异构边对单系统病毒传播和网络安全性能的影响。其次,按照动态目标防御思想和技术,设计了非异构边随机中断、非异构边随机重连和单操作系统节点随机跳变3种网络安全优化策略,分析了3种策略下异构边比例和基本再生数的变化及其对网络安全性能的影响。最后仿真验证了病毒传播模型的正确性和3种策略的网络安全性能优化效果,同随机中断和随机隔离策略对比,分析其对网络安全性能和网络业务承载能力的影响。
【文章来源】：电子与信息学报. 2020,42(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
多操作系统异构网络中病毒传播的SIRS模型
咛褰峁?绫?4。综上表明，式(1)中数学模型计算结果能拟合无标度网络、小世界网络以及实际的P2P网络中的病毒传播情况，度分布相对均匀的小世界网络和实际P2P网络拟合度更好，这表明该模型可较为准确模拟度分布相对均匀的网络中实际的病毒演化过程。为了使仿真图更简明，以下仅绘制式(1)中数学模型的仿真结果。4.2链路调整策略分析klim=16k=20R0>1P1由理论分析可知，平均度阈值。为验证链路调整策略的有效性：(1)取,，此时系统局部稳定在感染源平衡点处，分别按照图3β=0.01时不同网络中病毒传播情况表3单操作系统节点随机跳变算法输入：初始网络G，目标比例pj；输出：优化后的网络G；(1)随机选取网络中的相应操作系统节点Ni，改变其操作系统类型；(2)统计网络中相应操作系统比例p1，若p1<pj，则进行步骤(3)，否则重复步骤(1)、步骤(2)；(3)输出网络G。976电子与信息学报第42卷
?(1)取,，系统局部稳定在感染源平衡点处，按照表3优化网络，观察优化效果；(2)对比分析随机隔离、单操作系统节点随机跳变对网络安全性能和网络业务承载能力的影响；(3)分析网络的结构变化，简要对比链路调整策略和节点跳变策略。p<0.5P1(888,327,275)根据式(4)，当第Ⅰ操作系统比例满足时，如图6(a)所示，网络能够稳定在无病毒状态。优化前如图6(b)所示，网络稳定在无病毒平衡点处。按照表3将网络中第Ⅰ操作系统比例降至0.35，如图6(c)所示，网络稳定在无病图4链路调整前后网络中病毒传播情况图5非异构边随机中断、非异构边随机重连和随机中断效果对比表4数学模型及网络演化结果对比数学模型平衡点位置网络演化稳态均值方差无标度网络P0(333.1,0,666.9)337.1,0,662.918.10,0,18.10小世界网络P0(333.1,0,666.9)332.9,0,667.114.50,0,14.50P2P网络P0(1816,0,3624)1834.1,0,3603.922.41,0,22.40第4期王刚等：多操作系统异构网络的病毒传播模型和安全性能优化策略977
【参考文献】：
期刊论文
[1]潜伏机制下网络病毒传播SEIQRS模型及稳定性分析[J]. 王刚,陆世伟,胡鑫,马润年. 哈尔滨工业大学学报. 2019(05)
[2]节点增减机制下的病毒传播模型及稳定性[J]. 王刚,胡鑫,陆世伟. 电子科技大学学报. 2019(01)
[3]基于系统攻击面的动态目标防御有效性评估方法[J]. 熊鑫立,赵光胜,徐伟光,李渤. 清华大学学报(自然科学版). 2019(04)
[4]“去二存一”混合机制下的病毒扩散模型及稳定性分析[J]. 王刚,陆世伟,胡鑫,马润年. 电子与信息学报. 2019(03)
[5]移动目标防御的攻击面动态转移技术研究综述[J]. 周余阳,程光,郭春生,戴冕. 软件学报. 2018(09)
[6]基于主机安全状态迁移模型的动态网络防御有效性评估[J]. 刘江,张红旗,杨英杰,王义功. 电子与信息学报. 2017(03)
[7]基于状态概率转移的SIRS病毒传播模型及其临界值分析[J]. 顾海俊,蒋国平,夏玲玲. 计算机科学. 2016(S1)
本文编号：3428616
【文章来源】：电子与信息学报. 2020,42(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
多操作系统异构网络中病毒传播的SIRS模型
咛褰峁?绫?4。综上表明，式(1)中数学模型计算结果能拟合无标度网络、小世界网络以及实际的P2P网络中的病毒传播情况，度分布相对均匀的小世界网络和实际P2P网络拟合度更好，这表明该模型可较为准确模拟度分布相对均匀的网络中实际的病毒演化过程。为了使仿真图更简明，以下仅绘制式(1)中数学模型的仿真结果。4.2链路调整策略分析klim=16k=20R0>1P1由理论分析可知，平均度阈值。为验证链路调整策略的有效性：(1)取,，此时系统局部稳定在感染源平衡点处，分别按照图3β=0.01时不同网络中病毒传播情况表3单操作系统节点随机跳变算法输入：初始网络G，目标比例pj；输出：优化后的网络G；(1)随机选取网络中的相应操作系统节点Ni，改变其操作系统类型；(2)统计网络中相应操作系统比例p1，若p1<pj，则进行步骤(3)，否则重复步骤(1)、步骤(2)；(3)输出网络G。976电子与信息学报第42卷
?(1)取,，系统局部稳定在感染源平衡点处，按照表3优化网络，观察优化效果；(2)对比分析随机隔离、单操作系统节点随机跳变对网络安全性能和网络业务承载能力的影响；(3)分析网络的结构变化，简要对比链路调整策略和节点跳变策略。p<0.5P1(888,327,275)根据式(4)，当第Ⅰ操作系统比例满足时，如图6(a)所示，网络能够稳定在无病毒状态。优化前如图6(b)所示，网络稳定在无病毒平衡点处。按照表3将网络中第Ⅰ操作系统比例降至0.35，如图6(c)所示，网络稳定在无病图4链路调整前后网络中病毒传播情况图5非异构边随机中断、非异构边随机重连和随机中断效果对比表4数学模型及网络演化结果对比数学模型平衡点位置网络演化稳态均值方差无标度网络P0(333.1,0,666.9)337.1,0,662.918.10,0,18.10小世界网络P0(333.1,0,666.9)332.9,0,667.114.50,0,14.50P2P网络P0(1816,0,3624)1834.1,0,3603.922.41,0,22.40第4期王刚等：多操作系统异构网络的病毒传播模型和安全性能优化策略977
【参考文献】：
期刊论文
[1]潜伏机制下网络病毒传播SEIQRS模型及稳定性分析[J]. 王刚,陆世伟,胡鑫,马润年. 哈尔滨工业大学学报. 2019(05)
[2]节点增减机制下的病毒传播模型及稳定性[J]. 王刚,胡鑫,陆世伟. 电子科技大学学报. 2019(01)
[3]基于系统攻击面的动态目标防御有效性评估方法[J]. 熊鑫立,赵光胜,徐伟光,李渤. 清华大学学报(自然科学版). 2019(04)
[4]“去二存一”混合机制下的病毒扩散模型及稳定性分析[J]. 王刚,陆世伟,胡鑫,马润年. 电子与信息学报. 2019(03)
[5]移动目标防御的攻击面动态转移技术研究综述[J]. 周余阳,程光,郭春生,戴冕. 软件学报. 2018(09)
[6]基于主机安全状态迁移模型的动态网络防御有效性评估[J]. 刘江,张红旗,杨英杰,王义功. 电子与信息学报. 2017(03)
[7]基于状态概率转移的SIRS病毒传播模型及其临界值分析[J]. 顾海俊,蒋国平,夏玲玲. 计算机科学. 2016(S1)
本文编号：3428616
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