P2P蠕蟲的傳播建模及抑制策略研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)蠕蟲對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全和網(wǎng)絡(luò)安全的威脅日益嚴(yán)重。P2P蠕蟲是以P2P網(wǎng)絡(luò)為生存環(huán)境的新型網(wǎng)絡(luò)蠕蟲，能夠利用P2P網(wǎng)絡(luò)特性實(shí)現(xiàn)漏洞主機(jī)定位、自我復(fù)制和傳播。P2P節(jié)點(diǎn)中保存的鄰居節(jié)點(diǎn)信息，以及節(jié)點(diǎn)間具有的同構(gòu)性、動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，使P2P蠕蟲比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)蠕蟲具有更準(zhǔn)確的定位能力、更隱蔽的傳播方式和更強(qiáng)的傳播能力，因而影響范圍更大、危害程度更高。P2P蠕蟲的研究已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)安全研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題，如何有效抑制P2P蠕蟲的傳

2、播成為非常迫切的問題。
　　通過分析蠕蟲自身傳播機(jī)制和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對蠕蟲傳播造成的影響，建立準(zhǔn)確描述P2P蠕蟲傳播過程的數(shù)學(xué)模型，能夠深入揭示P2P蠕蟲傳播的客觀規(guī)律，從而提出有效的抑制策略。本文首先分析了P2P蠕蟲的攻擊行為，結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論、流行病學(xué)等相關(guān)理論提出了P2P蠕蟲傳播的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，通過對P2P蠕蟲傳播模型的分析與研究，預(yù)測蠕蟲傳播趨勢，識(shí)別P2P蠕蟲傳播鏈中存在的薄弱環(huán)節(jié)，提出有效的防御策略，并通過理論分

3、析和仿真實(shí)驗(yàn)對防御策略的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。本文的研究成果可以很好地揭示P2P蠕蟲的傳播規(guī)律，為制定有效的P2P蠕蟲抑制策略，控制并最終徹底清除P2P蠕蟲提供理論依據(jù)，具有重要的理論價(jià)值和應(yīng)用前景。本文圍繞不同種類的P2P蠕蟲在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的傳播建模和抑制策略展開了深入研究，具體內(nèi)容如下。
　　結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、流行病學(xué)等相關(guān)理論，提出了一種主動(dòng)式P2P蠕蟲傳播的數(shù)學(xué)模型，在模型中考慮了P2P網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的擾動(dòng)性(Churn)等動(dòng)態(tài)因素

4、對蠕蟲傳播的影響。通過對模型的理論分析，推導(dǎo)了主動(dòng)式P2P蠕蟲不會(huì)流行的充分條件，獲得了P2P蠕蟲的清除閾值:基本再生數(shù)。通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了主動(dòng)式P2P蠕蟲傳播模型的有效性和基本再生數(shù)的正確性。通過研究不同參數(shù)對主動(dòng)式P2P蠕蟲傳播的影響，提出了對主動(dòng)式P2P蠕蟲的抑制策略，并給出了動(dòng)態(tài)隔離DQP協(xié)議。在此基礎(chǔ)上，提出了主動(dòng)式P2P蠕蟲的動(dòng)態(tài)隔離數(shù)學(xué)模型:PWPDQ模型。在模型中引入了檢測、動(dòng)態(tài)隔離和免疫策略的相關(guān)參數(shù)，推導(dǎo)了基本再生數(shù)

5、，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了抑制策略的有效性。
　　深入分析了被動(dòng)式P2P蠕蟲攻擊機(jī)制和感染方式，結(jié)合P2P網(wǎng)絡(luò)、平均場強(qiáng)和流行病學(xué)等相關(guān)理論，考慮用戶對文件的操作行為和P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性，分別建立了被動(dòng)式P2P蠕蟲的靜態(tài)傳播模型和動(dòng)態(tài)傳播模型，推導(dǎo)了基本再生數(shù)，通過仿真驗(yàn)證了被動(dòng)式P2P蠕蟲傳播數(shù)學(xué)模型的有效性和基本再生數(shù)的正確性。提出了一種基于脈沖控制的被動(dòng)式P2P蠕蟲抑制策略，研究了免疫策略和蠕蟲文件刪除策略對被動(dòng)式P2

6、P蠕蟲的抑制效果，并建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了脈沖抑制策略的有效性。
　　目前，針對IPv6網(wǎng)絡(luò)中P2P蠕蟲的研究較少，還沒有研究者建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。本文分析了IPv6網(wǎng)絡(luò)中P2P蠕蟲的兩階段攻擊行為，并在此基礎(chǔ)上建立了IPv6網(wǎng)絡(luò)中P2P蠕蟲基于種群的離散傳播模型，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)學(xué)傳播模型的有效性。在此基礎(chǔ)上，提出了IPv6網(wǎng)絡(luò)中P2P蠕蟲的協(xié)同抑制策略，設(shè)計(jì)了協(xié)同抑制協(xié)議，并引入相關(guān)的動(dòng)態(tài)參數(shù)建立數(shù)學(xué)模