網(wǎng)絡(luò)蠕蟲的傳播模型與防御策略研究.pdf

1、近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)蠕蟲在全球互聯(lián)網(wǎng)的蔓延和流行，保護(hù)互聯(lián)網(wǎng)用戶，使其免受網(wǎng)絡(luò)蠕蟲的侵害，成為了一個(gè)至關(guān)重要的課題。盡管互聯(lián)網(wǎng)科研人員和工程師們做出了不懈的努力，但是我們至今還沒有一種完全有效的方法來阻止網(wǎng)絡(luò)蠕蟲的出現(xiàn)和傳播。目前，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)蠕蟲的一部分研究集中在建立其傳播模型，并以此分析出最佳防御策略。在此研究領(lǐng)域中，必須保證傳播模型的正確性，進(jìn)而才能得出可信的和可靠的防御策略。然而，通過研究與分析，目前的各種傳播模型都沒有精確到足以正確，

2、全面地反映網(wǎng)絡(luò)蠕蟲在互聯(lián)網(wǎng)上的傳播動(dòng)態(tài)，以至于之前的防御策略缺乏充分的理論支持。
　　針對(duì)目前的問題，本文基于多種網(wǎng)絡(luò)蠕蟲提出了相應(yīng)的傳播模型。互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)蠕蟲可劃分為基于掃描策略傳播的蠕蟲和基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳播的蠕蟲。其中，基于掃描的網(wǎng)絡(luò)蠕蟲，之前的模型主要采用微分方程來描述掃描型網(wǎng)絡(luò)蠕蟲。微分方程描述了網(wǎng)絡(luò)蠕蟲的總體傳播動(dòng)態(tài)，但無法從細(xì)節(jié)上反映其傳播受網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)出度，地理信息等因素的影響程度。因此，我們引入矩陣表示拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，運(yùn)用矩

3、陣與矢量的迭代來模擬網(wǎng)絡(luò)蠕蟲的傳播過程。矢量結(jié)構(gòu)能精確地表示各種因素對(duì)傳播的影響，而矩陣的迭代則反映了傳播的細(xì)節(jié)信息。所以，此矩陣模型比傳統(tǒng)的微分方程模型更加精確。
　　基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳播的網(wǎng)絡(luò)蠕蟲，其傳播與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有較大相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)證明，傳統(tǒng)的微分方程模型會(huì)引入較大誤差。為保證模型精確性，本文引入一組差分方程來表示拓?fù)湫途W(wǎng)絡(luò)蠕蟲的傳播動(dòng)態(tài)。目前，社會(huì)網(wǎng)絡(luò)蠕蟲和電子郵件蠕蟲都屬于基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳播的網(wǎng)絡(luò)蠕蟲。作為兩個(gè)典型的案例，本文

4、著重研究這兩種拓?fù)湫途W(wǎng)絡(luò)蠕蟲的傳播動(dòng)態(tài)。一方面，之前的模型通常假設(shè)社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)涔?jié)點(diǎn)狀態(tài)獨(dú)立。此獨(dú)立性由傳播環(huán)所導(dǎo)致。針對(duì)拓?fù)湫途W(wǎng)絡(luò)蠕蟲的傳播，本文提出的模型成功地解決了獨(dú)立性假設(shè)所帶來的誤差。另一方面，之前的模型主要集中于早期的“非重復(fù)感染網(wǎng)絡(luò)蠕蟲”。而目前流行的電子郵件網(wǎng)絡(luò)蠕蟲主要為“重復(fù)感染型網(wǎng)絡(luò)蠕蟲”。此問題導(dǎo)致之前的模型極大地低估了電子郵件網(wǎng)絡(luò)蠕蟲的傳播范圍和速度。通過引入虛擬用戶，本文解決了重復(fù)感染過程的建模問題。實(shí)驗(yàn)表明

5、，此模型具有非常高的準(zhǔn)確性。
　　另外，從實(shí)際出發(fā)，安全管理員無法監(jiān)控和防御所有的網(wǎng)絡(luò)用戶，也難以做到在一種新的網(wǎng)絡(luò)蠕蟲爆發(fā)前就知道此蠕蟲的特征并開展有效地防御。基于本文提出的傳播模型，本文進(jìn)一步探索1）哪些用戶是最佳防御點(diǎn);2）何時(shí)為最佳防御時(shí)間;3）需要監(jiān)控和防御多少用戶才能有效地阻止各種網(wǎng)絡(luò)蠕蟲的傳播。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為最佳防御點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的出度大的用戶，但通過本文的研究，此觀點(diǎn)未必正確。為此，本文引入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的between