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計算機病毒傳播動力學模型研究 版權信息
- ISBN：9787030704030
- 條形碼：9787030704030 ; 978-7-03-070403-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
計算機病毒傳播動力學模型研究 內容簡介
本書是一部全面論述計算機病毒網絡傳播動力學行為的專著。全書共6章，首先，從反病毒策略角度出發，針對反制措施競爭策略提出了一類具有反制措施的SICS模型，從理論上研究了這種新型反病毒策略對抑制病毒傳播的有效性。接著，提出了兩類具有接種率和感染率的SIRS模型，研究了一般非線性感染率和一般非線性接種率對計算機病毒傳播的影響。然后，為了探究移動存儲介質對計算機病毒傳播的影響，又提出了兩類具有移動存儲介質感染率的傳播模型。*后，考慮到網絡的動態性，研究了三類具有外部倉室的SIES模型。從全互聯網絡到復雜網絡再到任意網絡，進行了全方位探究。
計算機病毒傳播動力學模型研究 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與意義 1
1.2 國內外研究歷史與現狀 7
1.3 本書的組織結構 12
參考文獻 13
第2章 預備知識 21
2.1 動力系統概述 21
2.2 微分動力系統的穩定性理論 26
2.3 本書模型的基本術語 29
參考文獻 30
第3章 一類具有反制措施的SICS模型 31
3.1 模型描述 31
3.2 平衡點 33
3.3 平衡點的局部穩定性 34
3.4 平衡點的全局穩定性 36
3.5 數值實驗 40
3.6 本章小結 43
參考文獻 43
第4章 兩類具有感染率和接種率的SIRS模型 44
4.1 一類具有線性感染率和線性接種率的SIRS模型 45
4.1.1 模型描述 45
4.1.2 基本再生數及平衡點 46
4.1.3 無毒平衡點的全局穩定性 47
4.1.4 有毒平衡點的全局穩定性 47
4.1.5 數值實驗 50
4.2 一類具有一般非線性感染率和一般非線性接種率的SIRS模型 51
4.2.1 模型描述 51
4.2.2 基本再生數及平衡點 53
4.2.3 無毒平衡點的全局穩定性 54
4.2.4 有毒平衡點的全局穩定性 55
4.2.5 數值實驗 57
4.3 控制討論 59
4.4 本章小結 62
參考文獻 63
第5章 兩類具有移動存儲介質感染率的SIRS和SLBRS模型 64
5.1 一類基于外部有毒機影響的SIRS模型 65
5.1.1 模型描述 65
5.1.2 平衡點 66
5.1.3 有毒平衡點的局部穩定性 67
5.1.4 有毒平衡點的全局穩定性 68
5.1.5 數值實驗 69
5.2 一類基于殺毒軟件影響的SLBRS模型 73
5.2.1 模型描述 73
5.2.2 平衡點 75
5.2.3 有毒平衡點的局部穩定性 76
5.2.4 有毒平衡點的全局穩定性 77
5.2.5 數值實驗 78
5.3 控制討論 82
5.4 本章小結 84
參考文獻 84
第6章 三類具有外部倉室的SIES模型 85
6.1 一類基于全互聯網絡的SIES模型 85
6.1.1 模型描述 86
6.1.2 平衡點 87
6.1.3 有毒平衡點的局部穩定性 87
6.1.4 有毒平衡點的全局穩定性 88
6.1.5 數值實驗 89
6.2 一類基于復雜網絡的SIES模型 90
6.2.1 模型描述 90
6.2.2 平衡點 92
6.2.3 正向不變性 94
6.2.4 有毒平衡點的全局吸引性 96
6.2.5 數值實驗 98
6.3 一類基于任意網絡的SIES模型 100
6.3.1 模型描述 100
6.3.2 平衡點 101
6.3.3 無毒平衡點的全局穩定性 102
6.3.4 有毒平衡點的全局吸引性 104
6.3.5 數值實驗 105
6.4 控制討論 108
6.5 本章小結 109
參考文獻 110
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與意義 1
1.2 國內外研究歷史與現狀 7
1.3 本書的組織結構 12
參考文獻 13
第2章 預備知識 21
2.1 動力系統概述 21
2.2 微分動力系統的穩定性理論 26
2.3 本書模型的基本術語 29
參考文獻 30
第3章 一類具有反制措施的SICS模型 31
3.1 模型描述 31
3.2 平衡點 33
3.3 平衡點的局部穩定性 34
3.4 平衡點的全局穩定性 36
3.5 數值實驗 40
3.6 本章小結 43
參考文獻 43
第4章 兩類具有感染率和接種率的SIRS模型 44
4.1 一類具有線性感染率和線性接種率的SIRS模型 45
4.1.1 模型描述 45
4.1.2 基本再生數及平衡點 46
4.1.3 無毒平衡點的全局穩定性 47
4.1.4 有毒平衡點的全局穩定性 47
4.1.5 數值實驗 50
4.2 一類具有一般非線性感染率和一般非線性接種率的SIRS模型 51
4.2.1 模型描述 51
4.2.2 基本再生數及平衡點 53
4.2.3 無毒平衡點的全局穩定性 54
4.2.4 有毒平衡點的全局穩定性 55
4.2.5 數值實驗 57
4.3 控制討論 59
4.4 本章小結 62
參考文獻 63
第5章 兩類具有移動存儲介質感染率的SIRS和SLBRS模型 64
5.1 一類基于外部有毒機影響的SIRS模型 65
5.1.1 模型描述 65
5.1.2 平衡點 66
5.1.3 有毒平衡點的局部穩定性 67
5.1.4 有毒平衡點的全局穩定性 68
5.1.5 數值實驗 69
5.2 一類基于殺毒軟件影響的SLBRS模型 73
5.2.1 模型描述 73
5.2.2 平衡點 75
5.2.3 有毒平衡點的局部穩定性 76
5.2.4 有毒平衡點的全局穩定性 77
5.2.5 數值實驗 78
5.3 控制討論 82
5.4 本章小結 84
參考文獻 84
第6章 三類具有外部倉室的SIES模型 85
6.1 一類基于全互聯網絡的SIES模型 85
6.1.1 模型描述 86
6.1.2 平衡點 87
6.1.3 有毒平衡點的局部穩定性 87
6.1.4 有毒平衡點的全局穩定性 88
6.1.5 數值實驗 89
6.2 一類基于復雜網絡的SIES模型 90
6.2.1 模型描述 90
6.2.2 平衡點 92
6.2.3 正向不變性 94
6.2.4 有毒平衡點的全局吸引性 96
6.2.5 數值實驗 98
6.3 一類基于任意網絡的SIES模型 100
6.3.1 模型描述 100
6.3.2 平衡點 101
6.3.3 無毒平衡點的全局穩定性 102
6.3.4 有毒平衡點的全局吸引性 104
6.3.5 數值實驗 105
6.4 控制討論 108
6.5 本章小結 109
參考文獻 110
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計算機病毒傳播動力學模型研究 節選
第1章 緒論 1.1 研究背景與意義 1946年，**臺電子數字計算機—ENIAC（圖1.1）在美國賓夕法尼亞大學莫爾電工學院的實驗室里誕生。這標志著人類開始步入信息時代。1968年，互聯網在美國誕生，并于次年被正式投入運行（圖1.2）。自此計算機之間可以通過網絡進行相互通信。從此，計算機在人類生活工作中扮演著越來越重要的角色。它極大地促進了人類社會的進步，改善了人們的日常生活工作環境。現如今人類生活中方方面面都早已離不開計算機。計算機也被視作20世紀人類*偉大的發明之一。 圖1.1 **臺電子數字計算機（ENIAC） 圖1.2 互聯網部分路由路徑可視化 圖1.3 Brain病毒 然而，凡事有利必有弊，隨著時間的車輪不斷向前滾動，到1986年，世界上出現了首例公認的計算機病毒—Brain病毒（圖1.3）。Brain病毒是由巴基斯坦的Basit和Amjad為了抵抗他人盜用其公司軟件的盜版行為而開發的。這種病毒只能依靠軟盤來充當傳播的媒介，并且只有他們開發的軟件在被非法復制時才會被觸發，產生的后果就是把非法復制者計算機的硬盤空間全部強行占用。由此可見，這種病毒造成的危害并不是十分嚴重，但所產生的影響卻非常深刻和深遠。 果不其然，隨著計算機技術、網絡技術及通信技術的不斷發展，計算機病毒也不斷進化。計算機病毒的種類更多、隱蔽性更強、智能化更高和傳播途徑更多元化。更重要的是，計算機病毒對人類社會造成的危害也日益嚴重，不僅讓人類社會蒙受了巨大的經濟損失（表1.1），還極大地傷害了人類的身心健康[1， 2]。尤其在*近這些年，由于云計算技術、物聯網技術和移動通信技術的飛速發展，移動智能終端得到了快速的普及，計算機病毒對人類的威脅勢必也會隨之增加，甚至可能剝奪人的生命。例如，2010年8月，伊朗的布什爾核電站受到了一種名叫震網（Stuxnet）的計算機病毒的攻擊，造成1/5的離心機報廢，以及放射性物質的嚴重泄漏（圖1.4）。對于該事件，有人甚至直言其危害不亞于切爾諾貝利核電站事故。此外，國家計算機病毒應急處理中心*新發布的2013年全國信息網絡安全狀況與計算機和移動終端病毒疫情調查結果顯示：我國計算機用戶發生過信息網絡安全事件的比例較上一年上升17.9%，感染病毒、木馬仍然是用戶面臨的*主要威脅[3]（圖1.5）。 表1.1 計算機病毒造成的經濟損失表 續表 圖1.4 震網 圖1.5 國家計算機病毒應急處理中心發布的2013年全國信息網絡安全狀況與計算機和移動終端病毒疫情調查報告 國家計算機病毒應急處理中心發布的2014年全國信息網絡安全狀況與計算機和移動終端病毒疫情調查分析報告中公布了歷年來計算機病毒感染率曲線圖（圖1.6）。從圖1.6中我們可以很容易看出歷年來計算機病毒的感染率都比較高，而且2012～2014年計算機病毒感染率呈現上升的趨勢。表1.2給出了著名的殺毒軟件公司卡巴斯基關于計算機病毒發布的報道。從表1.2中明顯地可以看出計算機病毒的數量急劇上升，對網絡安全具有嚴重的潛在威脅。 圖1.6 歷年計算機病毒感染比例曲線圖 表1.2 卡巴斯基報道 可見，計算機病毒傳播能力強、數量多、危害大，儼然成為當今信息社會的重要威脅之一。隨著云技術、物聯網技術及移動通信技術的快速發展，大量的移動智能終端得到快速普及，計算機病毒對人類的威脅越來越嚴重。于是，如何控制計算機病毒的傳播成為許多學者與公司研究的一個十分重要和有意義的課題。 計算機病毒（computer virus）是指編制或者在計算機程序中插入的破壞計算機功能或者毀壞數據，影響計算機使用，并能自我復制的一組計算機指令或者程序代碼[4-14]。目前，控制計算機病毒傳播的研究主要分為微觀研究和宏觀研究[15-17]。微觀研究是指通過分析計算機病毒的程序結構特征和行為模式來檢測與清除病毒。實際生活中常用的有殺毒軟件和防火墻（表1.3），是目前查殺計算機病毒*主要、*直接、*行之有效的方法。 但是，從表1.3中我們不難看出微觀研究也具有其自身的局限性，尤其是新版本的殺毒軟件、新補丁等總是在新病毒出現之后才會誕生，這說明微觀研究方面是具有滯后性的。事實上，微觀研究不僅不能預測計算機病毒傳播的長期行為，還不能有效地遏制計算機病毒在網絡上的快速傳播[18]。 表1.3 微觀方法 為了彌補上述微觀研究方面的不足，受到傳統生物流行病動力學倉室模型研究方法的啟發[19-23]，計算機病毒傳播動力學（computer virus propagation dynamics）研究便應運而生[15]。其基本思想（圖1.7）是把網絡中的計算機按照不同狀態劃分成不同的倉室，結合生活實際和計算機病毒傳播的特點做出一些合理的基本假設，然后基于假設建立相應的數學模型，并對模型進行數學理論分析和仿真實驗分析，*后根據分析理論和仿真實驗的結果給出相應的計算機病毒控制的方法與一些具體的控制措施。由于從數學模型的理論分析可以揭示出計算機病毒傳播的長期演化行為，故也稱計算機病毒傳播動力學研究為宏觀研究。宏觀研究雖不能像微觀研究那樣能直接查殺計算機病毒，但它具有重要的作用和意義。宏觀研究不僅能彌補微觀研究的不足，還能使對計算機病毒傳播的研究理論化，為微觀研究提供理論依據。這些理論依據不僅可以驗證一些微觀研究的成果，還能給微觀研究提供指導。
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