[發明專利]一種異質傳感網惡意程序傳播建模方法

有效

• 申請號: 201811500674.2
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN109617874B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 沈士根;劉建華;周海平;馮晟;胡珂立
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L12/24
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 周正輝

1.一種異質傳感網惡意程序傳播建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

劃分異質傳感器節點狀態類別并確定各個狀態類別之間的轉換關系；

構建異質傳感網惡意程序傳播的模型；

計算構建的異質傳感網惡意程序傳播模型的各個狀態變化率為0的穩定點；

根據異質傳感器節點在穩定點的新增變化率矩陣和狀態轉換率矩陣，計算基本再生數；

所述劃分異質傳感器節點狀態類別，包括如下步驟：

當一個異質傳感器節點具有系統漏洞但未被惡意程序感染時，該異質傳感器節點屬于狀態B；

當一個異質傳感器節點已被惡意程序感染并能通過傳輸數據和控制信息感染與其通信的節點時，該異質傳感器節點屬于狀態C；

當一個異質傳感器節點安裝補丁程序后對當前惡意程序具備免疫能力時，該異質傳感器節點屬于狀態P；

當一個異質傳感器節點能量耗盡或者物理損壞導致其失去所有功能時，該異質傳感器節點屬于狀態D；

所述確定各個狀態類別之間的轉換關系，包括如下步驟：

若狀態B的異質傳感器節點由于惡意程序傳播導致其被惡意程序感染并且具備感染其他節點的能力，則其狀態從狀態B轉換到狀態C；

若狀態C的異質傳感器節點由于安裝安全補丁而清除了惡意程序并對現有的惡意程序具有了免疫力，則其狀態從狀態C轉換到狀態P；

若狀態P的異質傳感器節點遇到未知的惡意程序，其將缺乏免疫力，則其狀態從狀態P轉換到狀態B；

任何一個異質傳感器節點由于能量耗盡或者物理損壞，都將使其狀態轉換為狀態D

所述構建異質傳感網惡意程序傳播的模型，包括如下步驟：

設一個異質傳感網共包含M個傳感器節點，一個異質傳感器節點能與i(1≤i≤M)個其他異質傳感器節點進行通信，記一個異質傳感器節點的度為i；

記B_i(t)、C_i(t)、P_i(t)、D_i(t)分別表示度為i的異質傳感器節點在時刻t處于狀態B、C、P、D的比例，且滿足如下公式：

B_i(t)+C_i(t)+P_i(t)+D_i(t)＝1 (1)

記_α表示度為i的異質傳感器節點初始處于狀態C的比例，且滿足如下公式：

C_i(0)＝α,0＜α＜1 (2)

設度為i的異質傳感器節點初始處于狀態P、D的比例分別為0，且滿足如下公式：

P_i(0)＝D_i(0)＝0 (3)

B_i(0)＝1-α (4)

記ξ_i(t)表示度為i且處于狀態B的一個異質傳感器節點在時刻t與已被惡意程序感染的異質傳感器節點進行通信的概率，且滿足如下公式：

式中，＜d＞表示整個異質傳感網的平均度，δ_i表示一個異質傳感器節點具有度i的概率，θ_i表示度為i且已被惡意程序感染的一個異質傳感器節點感染其他未感染的異質傳感器節點的概率，且滿足如下公式：

根據如下公式構建異質傳感網惡意程序傳播的模型：

其中，為物理損壞的傳感器節點的比例；表示度為i的異質傳感器節點從狀態x∈{B,C,P,D}轉換到狀態y∈{B,C,P,D}的概率，在時刻t，對于一個度為i且處于狀態B的異質傳感器節點，其轉換為狀態C的概率為與已被惡意程序感染的異質傳感器節點進行通信的概率為ξ_i(t)，所有度為i且處于狀態B的異質傳感器節點轉換為狀態C的比例為轉換為狀態D的比例為

在時刻t，所有度為i且處于狀態C的異質傳感器節點轉換為狀態P和狀態D的比例分別為和所有度為i且處于狀態P的異質傳感器節點轉換為狀態B和D的比例分別為和

所述計算構建的異質傳感網惡意程序傳播模型的各個狀態變化率為0的穩定點，包括如下步驟：

計算下列方程組的解：

經過計算，得到異質傳感器網惡意程序傳播模型的兩個穩定點和且滿足如下公式：

P_i^*＝0 (15)

所述根據異質傳感器節點在穩定點的新增變化率矩陣和狀態轉換率矩陣，計算基本再生數，包括如下步驟：

計算處于狀態C的異質傳感器節點在穩定點的新增變化率矩陣；

計算異質傳感網在穩定點的任意兩節點狀態轉換率矩陣；

根據如下公式計算得到基本再生數β為：

其中，F為新增變化率矩陣，V為狀態轉換率矩陣；

根據如下公式計算所述新增變化率矩陣：

根據如下公式計算所述狀態轉換率矩陣：