在云概念中三种计算机病毒传播模型应用分析

在云概念中三种计算机病毒传播模型应用分析

作者：靳令征

来源：《科技创新导报》 2012年第11期

靳令征

(内蒙古乌海市人力资源和社会保障局信息中心内蒙古乌海 01600)

摘要:在如今的计算机专业领域,云概念正在逐步地应用在现实生活中,将会对人们使用计

算机的方式产生深远影响;而计算机和网络的安全问题也同时被突出出来。文章分析了在云概念的适用环境中,三种经典计算机病毒传播模型——SIS、SIR和SIRS模型的应用前景和存在的主

要问题。

关键词:云概念病毒传播模型 SIS模型 SIR模型 SIRS模型

中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1674-

098X(2012)04(b)-0028-01

在互联网迅速发展的今天,云概念已成为当今计算机科学领域最为热门的概念之一,同时也

是一个有可能对未来世界产生深远影响的研究领域。自从2006年谷歌推出了“Google 101计划”,正式提出“云”的概念和理论以来,包括微软、IBM等许多大公司都开始酝酿自己的“云

计划”。而云概念是指计算机、手机等电子终端产品能够通过互联网提供包括云服务、云计算、云安全等等一系列资源分享应用;计算机、手机等电子终端产品不再需要具备强大的处理能力,

用户享受的所有资源、应用程序全部都由一个存储和运算能力超强的云端后台来提供。在这种

背景下,通过互联网进行计算机病毒的传播也有一定的新特点,相应的计算机病毒传播模型也需

要进一步探究;这里,对SIS、SIR和SIRS三种经典计算机病毒传播模型在云概念中应用做一下

分析。

1 SIS计算机病毒传播模型

人们发现计算机病毒的传播特性与生物学中的流行病病毒有很多共性之处,所以有可能根据流行病的数学模型推出计算机病毒传播的数学模型。1991年,J.O. Kephart和S.R.White[1]联

想到这种共性,首次用流行病的数学模型对计算机病毒的传播进行了分析,根据Kermach-Mchendrick生物病毒传播模型提出了计算机病毒的传播模型——SIS模型,如(1)式。

Kermach-Mchendrick生物病毒传播模型描述了一定范围下的生物体在t时刻下处于两种状

态之一:易感染状态(Susceptible)和感染状态(Infectious),而易感染者受到病毒感染变成感染者。SIS计算机病毒传播模型与Kermach-Mchendric模型不同之处[2]主要在于计算机病毒感染

者能够以一定的治愈率δ被治愈马上转化为易感染状态,而生物体被感染后则可能死亡或获得

免疫力,因此计算机状态转变过程是:Susceptible→Infectious→Susceptible。

在当今云概念可能广泛实际应用的情况下,原有SIS模型的缺点——将所有的计算机被感

染的比率和治愈率都规定为一定的,有可能得到改观。由于所有区域内的计算机都由一个功能强大的云端后台来控制,计算机病毒还有可能进行远程感染,各计算机被感染的概率会比较接近,受每台计算机的感染特征和连接率的影响减小,同时治愈率也是比较接近的。但另一方面,SIS模

型所提出的“计算机病毒感染者被治愈后马上转化为易感染状态”与现实网络病毒传播特性相

比变得更加不符。由于互联网提供云服务,执行云安全,被治愈后的计算机系统会集体升级杀毒

软件、安装漏洞补丁,增强对病毒的防范、免疫能力,不会立刻转化为易感染状态。

2 SIR计算机病毒传播模型

在计算机病毒传播和控制策略的研究中,一些是基于Susceptible Infectious

Removed(SIR)模型进行的。计算机病毒传播的SIR模型[3],又被称为经典普通传播模型:计算机被感染后可能瘫痪或获得免疫力,在一段时间内不会被其他感染者感染,属于“被移除状态”,则在确定范围下的计算机被划分为3个状态,易感染状态(Susceptible)、感染状态(Infectious)

和被移除状态(Removed),如(2)式。计算机的状态转变过程

为:Susceptible→Infectious→R emoved。

由于SIR模型对项轨线和阀值进行了较为仔细的分析和研究,分析了计算机被感染后的变化,因而要比SIS模型有了提高[4]。当云端后台控制区域内的所有计算机时,已感染病毒的计算机

可能会被“移除”出体系外,进行隔离,也就是SIR模型中所说的被移除状态(Removed)。但SIR

模型并没有考虑到在云安全已逐步得到应用的情况下,未被病毒感染的计算机会在感染前就得到病毒信息,下载相应的漏洞补丁,升级杀毒软件,使计算机对此种病毒具有预免疫能力;实际中,不仅已被病毒感染的计算机可以从传染中被移除,未被病毒感染的计算机也有可能从传染中被移除。

3 SIRS计算机病毒传播模型

R Pastor-Satorras等[5]使用平均场理论研究了在均匀网络上的计算机病毒传播过程,认

为感染病毒后瘫痪或获得免疫力的计算机,可以一定的生还率μ再次变成易感染者,则计算机的

状态转变过程为:Susceptible→Infectious→Removed→Susceptible,提出了SIRS计算机病毒传播模型:

其中,β表示一个已感染病毒的计算机将病毒传染给与其它易感计算机的概率,δ表示一个已感染病毒的计算机可以被治愈的概率。假如感染率β比较高,病毒则会大量传播;假如治愈率δ比较高,病毒传播则会得到抑制。SIRS模型考虑了更加具体一些,注意到瘫痪或获得免疫力的计算机有可能再次变成易感染者,但在云概念的实际应用中,这种可能性变小,虽然病毒感染有可能出现成片爆发的趋势,而由于云安全的执行,对病毒的控制也会进行较为系统的组织。

4 结语

计算机病毒传播模型可以为网络病毒传播的预测和防范提供有利的工具。通过模型的求解能够帮助人们理解计算机病毒在网络中的传播规律和预测由于病毒的传播所导致的危害程度。随着云概念在实际生活中的逐步应用,针对网络病毒的防治需要提出适合于区域内计算机都由云端后台控制的计算机病毒传播模型。