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面向分层网络的社交蠕虫仿真建模研究

更新时间：2019-12-24 05:11:40 大小：2M 上传用户：zhiyao6查看TA发布的资源 标签：分层网络 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

随着社交网络的普及,社交蠕虫已经成为了威胁社会的主要隐患之一.这类蠕虫基于拓扑信息和社会工程学在因特网中快速传播.先前的学者们对社交蠕虫的传播建模与分析主要存在两个问题:网络拓扑的不完整性和传播建模的片面性;因而导致对社交蠕虫感染规模的低估和人类行为的单一化建模.为了解决上述问题,本文提出了社交蠕虫传播仿真模型,该模型使用分层网络能更准确地抽象社交逻辑层与实际物理层之间的关系,以及利用人类移动的时间特性能更全面地刻画社交蠕虫的传播行为.实验结果表明,该仿真模型揭示了用户行为、网络拓扑参数以及不同的修复过程对社交蠕虫传播造成的影响.同时,文中对社交蠕虫的传播能力做出了定性分析,为网络防御提供了重要的理论支持.


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7
Vol． 45 No． 7  
Jul． 2017  
第
期
电
子
学
报
2017  
7
ACTA ELECTRONICA SINICA  
年
月
面向分层网络的社交蠕虫仿真建模研究  
1，2  
1，2  
1，2  
， ，  
王天博 夏春和 贾 琼  
( 1．  
，
北京市网络技术重点实验室 北京  
100191; 2．  
，
北京航空航天大学计算机学院 北京  
100191)  
:
， ．  
随着社交网络的普及 社交蠕虫已经成为了威胁社会的主要隐患之一 这类蠕虫基于拓扑信息和社会  
摘
要
． :  
工程学在因特网中快速传播 先前的学者们对社交蠕虫的传播建模与分析主要存在两个问题 网络拓扑的不完整性和  
; ． ，  
传播建模的片面性 因而导致对社交蠕虫感染规模的低估和人类行为的单一化建模 为了解决上述问题 本文提出了  
， ，  
社交蠕虫传播仿真模型 该模型使用分层网络能更准确地抽象社交逻辑层与实际物理层之间的关系 以及利用人类移  
． ， 、  
动的时间特性能更全面地刻画社交蠕虫的传播行为 实验结果表明 该仿真模型揭示了用户行为 网络拓扑参数以及  
． ， ，  
不同的修复过程对社交蠕虫传播造成的影响 同时 文中对社交蠕虫的传播能力做出了定性分析 为网络防御提供了  
．
重要的理论支持  
:
;
;
;
关键词  
中图分类号  
URL: http: / /www． ejournal． org． cn  
社交蠕虫 传播行为 人类移动 仿真建模  
:
TP309. 05  
:
A
: 0372-2112 ( 2017) 07-1722-09  
DOI: 10． 3969 /j． issn． 0372-2112． 2017． 07． 024  
文献标识码  
文章编号  
电子学报  
Modeling and Simulation Study of Social  
Worms Oriented Hierarchical Networks  
1，2  
1，2  
1，2  
WANG Tian-bo ，XIA Chun-he ，JIA Qiong  
( 1． Beijing Key Laboratory of Network Technology，Beijing 100191，China;  
2． School of Computer Science and Engineering，Beihang University，Beijing 100191，China)  
Abstract: With the popularity of social networks，social worms have constituted one of the major security threats．  
This type of worm spreads fast in Internet networks based on topology information and social engineering． There are two crit-  
ical problems of previous works，which result in underestimating the scale of infected network and lacking a comprehensive  
and accurate abstraction for human behaviors． These are structural imperfection of network topology and one-sidedness of the  
propagation model． To address the above problems，this paper proposed a novel simulation model of social worms． We more  
accurately and comprehensively abstracted the relationship between social logical layer and actual physical layer in a hierar-  
chical network，and characterized the social worm propagation through the temporal characteristic of human mobility． Experi-  
mental results show the impacts of user behaviors，topology parameters and different recovery processes on the propagation．  
Meanwhile，we give the qualitative analysis of the spread ability．  
Key words: social worm; propagation behavior; human mobility; simulation modeling  
．
网络安全领域的一个研究热点  
1
引言  
先前的学者在研究社交蠕虫传播机制和防御方案  
，
近年来 社交蠕虫已经成为网络安全主要威胁之  
． ，  
方面做了大量的工作 一方面 主要将传染病学的思想  
［1］  
．
一 根据网络安全威胁的官方报告  
，
社交蠕虫传播的  
，
引入到蠕虫传播的领域 提出了一些基于状态转变的  
［2 ～ 3］  
． ，  
频率和危害都有显著地提升 一方面 社交网络一直是  
， ．  
分析蠕虫传播的传染阈值和平衡解 另  
传播模型  
; ，  
一个很好的信息传播平台 另一方面 它们借助社会工  
，
一方面 分析拓扑型和扫描型两类蠕虫 传播 行为特  
［4 ～ 6］  
， ． ，  
程学 提高网络攻击的成功率 因此 社交蠕虫已经成为  
．
征
但是他们研究成果存在网络拓扑不完整和传播  
: 2015-09-15;  
: 2016-07-26; :  
责任编辑 孙瑶  
收稿日期  
修回日期  
基金项目 北京航空航天大学博士研究生卓越学术基金 国防基础科研计划  
JD100060630) ; ( No． CXY2011BH07)  
:
;
( No． A2120110006) ;  
( No．  
北京市教育委员会共建项目建设计划  
中航工业产学研  
1723  
7
:
王天博 面向分层网络的社交蠕虫仿真建模研究  
第
期
［13］  
． ，  
建模片面的问题 前者导致感染主机数量被低估 后者  
．
够准确地分析置换扫描型蠕虫的传播模式  
， ．  
导致了传播建模的单一化 即只考虑消息检查行为 国  
，
随着信息技术的不断发展 社交软件已经成为一  
P2P  
．
种主要的网络交流工具 本文主要以这类拓扑型蠕虫  
内学者冯朝胜等人用平均场理论分别研究了  
网络  
，
主动与被动蠕虫的传播过程 但是此方法无法刻画蠕  
． :  
作为研究对象 社交蠕虫的研究主要分为两类 解析建  
［7，8］  
．
［9］  
文献 基于进程代数研  
．
模和传播仿真 解析建模主要是基于微分和差分方程  
虫传播过程的离散事件  
，
究良性蠕虫与恶意蠕虫对抗过程 进而分析蠕虫传播  
， ．  
建立数学解析模型 研究社交蠕虫的传播特性 例如  
，
． ［10］  
特性 文献 主要分析社交网络之间好友关系对传  
Chen  
，
等人提出了一种基于概率图的马尔科夫模型 使  
， ．  
播行为的影响 并建立了基于信任的蠕虫防御机制 但  
(
用随机过程描述传播的统计依赖性 联合概率的计  
［4］  
)
． Wen  
(
等人针对时间动态性 网络用户消息检测  
是上述文献没有考虑人类移动的时间特性对于社交蠕  
算
．
) (  
触发时刻是不同的 和空间依赖性 传播环导致感染概  
虫传播的影响  
，
本文对上述的两个问题进行了深入地分析 构建  
) ， “ - -  
率的重复计算 的问题 提出了一个 健康 感染 免疫  
”
［6］  
，
了分层网络的社交蠕虫传播场景 提出了基于人类移  
SII  
． Faghani  
XSS  
蠕虫传播  
模型  
等人对跨脚本攻击的  
． ，  
动时间特性的社交蠕虫仿真模型 同时 理论分析得出  
，
行为进行了数学建模 提出了一种选择性监控检测方  
［14］  
，
了影响社交蠕虫传播能力的定性指标 为今后的网络  
．
但是他们是面向社会逻辑层进行蠕虫传播相关  
案
．
， ．  
研究 不符合实际的分层网络拓扑结构 传播仿真主要  
防御奠定了坚实的基础  
．
是通过仿真模型对蠕虫传播行为进行分析 例如  
，Zou  
2
相关工作  
等人通过实验环境中的仿真模型对用户检测邮件的行  
，
近十年来 蠕虫传播领域的研究成果和发现主要  
，
为进行随机化建模 反映了用户行为的随机性和不确  
［5］  
: ．  
集中在两种类型的蠕虫 扫描型蠕虫和拓扑型蠕虫 前  
，
定性的特点 较好地仿真了电子邮件蠕虫的传播  
．
;
者是凭借不同的扫描策略去感染脆弱性主机 后者是  
Yan  
，
等人基于真实的在线社交网络位置信息数据集 建  
．
依靠拓扑结构关系去感染他们的邻居节点主机 最近  
研究人员更多地关注通过建立传播模型来检测和评估  
． Yu  
， 、  
立社交蠕虫传播仿真环境 分析拓扑结构 用户点击行  
［15］  
． Fan  
为和活动模式对社交蠕虫传播动态的影响  
等人  
扫描型蠕虫的传播行为方式  
等人对一种能够通过  
，
分析了社交网络中群组交流模式 能够缩短用户之间  
自我训练实现自动调节扫描率以躲避检测的蠕虫进行  
， ．  
的网络距离 促进社交蠕虫的传播 并通过仿真系统验  
［16］  
．
了研究 引入博弈论思想形式化蠕虫传播者和防御者  
．
证了相应的结论  
，
之间的对抗 给出了一种有效的蠕虫检测和取证分析  
3
问题描述  
［11］  
．
，
次年 他们调查研究了伪装蠕虫的传播  
的集成方案  
［12］  
，
特征 并设计了一个基于频谱的检测方案  
． Manna  
等
社交蠕虫传播所在的分层网络拓扑是由社会逻辑  
1( a)  
，
人提出了一种基于相互依赖的微分方程数学模型 能  
，
层和实际物理层构成 如图  
．
所示  
．
的社交蠕虫传播拓扑结构不一致 前人的模型基于社  
3． 1  
网络拓扑结构的不完整性问题  
［5，6，17］  
，
，
人类在社会中扮演着不同的社会角色 使得人们  
会逻辑层研究社交蠕虫的感染趋势  
拓扑结构默  
．
认每个用户只有一台主机 但是现实中不同地点的主  
．
可以在不同的地点进行工作娱乐活动 这一现象决定  
． ，  
机可以属于同一个用户 因此 先前的模型存在感染规  
了用户可以在不同的地点使用相应的主机处理相关的  
，
事务 从而导致传统的社交蠕虫传播拓扑结构与现实  
．
模低估的问题  

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