基于复杂网络的计算机病毒传播的研究
摘要随着互联网服务与运用在全世界的广泛普及,互联网病毒也随之成为一个全球化的问题,为了更好的应对互联网病毒传播,有必要对互联网上的病毒的传播行为方式进行深入研究。本文首先介绍了复杂网络的结构特征,以及分析了计算机病毒在不同拓扑结构网络中的传播性质,着重对邮件病毒的传播行为进行分析,揭示复杂网络在互联网病毒传播行为中的应用。
关键词复杂网络;计算机病毒;传播动力学;流行病学;互联网
0 引言
互联网的出现与普及改变了人类的社会关系与模式,人类的社会对互联网的依赖程度越来越高。随着互联网的不断普及,计算机病毒也开始肆虐传播,病毒的种类越来越多,破坏性越来越强,对互联网的安全构成极大的威胁。在这个领域的专家们也开始了进行大量的研究工作,防毒,杀毒技术与策略不断得被提出与发展。近年来的研究指出,不同的网络拓扑结构下,计算机病毒的传播行为会呈现出不同的特征。基于此,本文围绕互联网上复杂网络这个特性来分析研究计算机病毒传播行为。
1 复杂网络与互联网
从系统科学的角度看,互联网是一个开放的复杂巨系统[1],其复杂的结构特性为研究病毒的传播行为和规律带来了不小的困难。由于技术局限,过去人们利用近似模拟互联网,得出的一些结论与真实情形中病毒的传播行为并不十分匹配,从而促使人们进一步发掘互联网的复杂结构特征。1999年Faloutsos等人经过研究发现,互联网具有幂律分布(Power-law)的特性[2]。他们的实验表明,无论将互联网中的路由器定义为节点,路由器之间的通信链路定义为连接节点的边,还是将互联网中的子域定义为节点,域间链接定义为连接节点的边,互联网节点的连通度(该节点的关联的边的数目)都在双对数坐标图中呈现明显的线性分布,如图1所示。
在这个基础上Barabasi和Albert(BA)提出了无标度(Scale-Free,SF)网络[3],它的度分布服从幂律(Power-law)分布:P(k)~k-r,见图1,这是一种非均匀网络。在非均匀的SF网络中,大多数节点的度都很小,但有少数节点的度很大。网络的度分布P(k)作为网络选择的一个重要指标,表示一个随机选定节点的度为K的概率。节点度服从幂律分布的网络叫做无标度网络,这种节点度的幂律分布是网络的无标度特性。节点度服从幂律分布是指具有某个特定度的节点数目与这个特定的度之间的关系可以用一个幂函数近似表示。幂函数曲线是一条下降相对缓慢的曲线,这使得度很大的节点可以在网络中存在。
