计算机病毒传播模型简介

2020-03-17

福建质量管理 2020年6期

(重庆三峡学院，智能信息处理与控制重庆高校市级重点实验室，计算机科学与工程学院重庆万州 404100)

人类社会经历了几千年的农耕文明和几百年的工业文明后，于二十世纪中叶跨入了信息时代。当今社会的信息技术突飞猛进，催生了历史上的奇迹：互联网，它极大地推动了社会的进步，改变了人们的思维方式，人类进入了互联网时代[1]

“这是最好的时代，这是最坏的时代”，互联网在给人类巨大好处的同时，也带来网络病毒(也称为计算机病毒)，网络病毒可能会自行复制，或更改应用软件或系统的可运行组件、删除文件、更改数据、拒绝提供服务[2]等等，已经变成当代社会的一个巨大威胁。最近几十年，计算机病毒的大规模爆发曾造成巨大经济损失。可是补丁的开发却往往滞后于病毒的演化，这就迫切需要从宏观上全面理解病毒传播的方式，制定有效的防范措施。计算机病毒模型应运而生。

一、基本思想

借鉴生物传染病的仓室模型，建立并研究计算机病毒传播的动力系统模型。随着计算机网络(特别是英特网和无线网)的迅速普及，网络已经取代传统的移动存储介质，上升为计算机病毒最主要的传播途径，结合网络来研究计算机病毒的传播规律是必然的趋势。基本思想是：将接入英特网的全体计算机分为若干类(称为仓室)，研究各仓室数量随时间演化的规律，其目的是预测病毒的演化趋势，有效防范病毒通过网络进行传播。近年来，学者们借鉴生物病毒传播模型的丰富研究成果，提出了几个基础性的计算机病毒传播模型。我们主要介绍其中的两个模型。

二、两个模型

1.SIR模型，将网络上的计算机分为三种状态：易感染状态 S(Susceptible)，感染状态 I(Infected)和恢复状态R(Recovered)。易感染状态的计算机被病毒感染后转变为感染状态，感染状态的计算机在病毒得到清除后便不会再被相同的病毒所感染，也不能向其他计算机传播病毒，即进入恢复状态。

SIR模型可用微分方程组表示如下：

在SIR 模型的基础上进一步提出其他模型：SIRS,SEIR,SEIRS,SEI,SEIS等。

2.SLBS模型，大体上讲，可以将静态病毒对应于潜伏期生物病毒，将动态病毒对应于传染期生物病毒。静态病毒虽然不具有主动传染性，不能直接传染其它文件，但具有被动传染性，可以通过文件复制、文件下载等方式间接地传染其它计算机或者移动存储介质。而潜伏期生物病毒不具有类似特点。在建立描述计算机病毒传播行为的数学模型时，不能完全照搬传染病模型，而应该将静态病毒的被动传染性考虑进去。遗憾的是，现有的计算机病毒传播模型均未考虑静态病毒的被动传染性，不能真实地反映计算机病毒的传播行为。鉴于此，有学者提出一个新的计算机病毒模型——SLBS(Susceptible,Latent,Breaking-out)。