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基于博弈理论的计算机病毒传播模型

作　者: 谈华永
导　师: 金聪
学　校: 华中师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 博弈理论有限理性计算机病毒传播模型均衡策略
分类号: O225
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

从互联网的诞生到飞速普及给人类社会的沟通方式和生活方式带来了极大的便利,同时计算机网络体系的高速发展和快速壮大也为计算机病毒的生存传播提供了坚实的基础和广阔、有利的环境,因此,互联网的安全问题就变成了一个热点问题。日益泛滥的计算机病毒给人们带来了巨大的经济损失和心理影响,因此构建有效的计算机病毒传播模型,如何建立一个安全、可靠、可操作的计算机病毒传播模型,预测计算机病毒的传播趋势,然后采取措施控制计算机病毒的传播,使其给正常用户带来的损失尽可能小就成为了一个的亟待解决的课题。本论文分析了计算机病毒的基本特征,分析了现有的研究计算机病毒传播的经典模型,找到了现有的计算机病毒传播模型以生物病毒传播模型为基础的依据,分别指出了现有模型的优点和不足之处,然后分析计算机病毒在现代的网络环境下的自身的特征。重点分析了在网络环境中人为因素对计算机病毒传播的影响。构建了基于博弈理论的计算机病毒传播模型,论文选择了潜在攻击者和正常用户作为网络中的博弈两方,根据双方在博弈环境的复杂变化,采取不同的策略,而且不断根同类人的行为和对方的策略信息调整自己策略,构建双方博弈的微分动力学方程组,首先用数学方法论证求解出博弈均衡点,然后用Matlab软件仿真论证,最后分析各个参数变化对模型的影响。首先,本文对计算机病毒研究课题的背景、研究意义、研究现状及发展趋势作了简要的介绍。简要分析比较了现有的经典计算机病毒传播模型的优点及不足,并对博弈理论的发展过程、应用领域、应用范围,应用条件进行了详尽的介绍,提出建立基于博弈理论的计算机病毒传播模型的合理性和可行性。其次,详细分析了计算机网络病毒的传播过程及其影响因素,将计算机网络系统中起到主要影响作用的人为因素纳入到博弈理论中,构建了以网络系统中潜在攻击者和正常用户以及网络管理员为主要参与者的博弈体系。再次,针对计算机网络系统中极其复杂的环境,首先提出了在纳什均衡条件下的计算机病毒传播模型,分析相关因素变化对其影响效果；然后在此基础上,考虑到在这个环境中参与双方对环境不断判断,不断分析,不断改进的这一实际情况,提出了基于有限理性的进化博弈理论,在这个模型中定义了随时间变化的模仿者动态函数；基于博弈双方在复杂环境动态性,建立了微分动力学方程组,首先通过数学分析求解出系统的稳定点,然后运用MATLAB对其进行仿真实验,验证其可行性。最后综合数学求解和仿真实验,分析了各种不同条件下,潜在攻击者的行为方式和行为目的,正常用户和网络管理员应该采取相应的策略使其损失最小化。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-19
  1.1 课题背景分析及研究意义  11-13
    1.1.1 课题背景分析  11-12
    1.1.2 计算机病毒的发展趋势  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-17
  1.3 本文主要研究内容介绍  17-19
    1.3.1 本文的主要工作  17
    1.3.2 本文的创新之处  17-19
第二章相关理论和概念  19-32
  2.1 几个经典的计算机病毒传播模型  19-24
    2.1.1 SIS模型  19-20
    2.1.2 SIR模型  20-21
    2.1.3 SEIR模型  21
    2.1.4 SIDR模型  21-22
    2.1.5 E-SEIR模型  22-24
  2.2 博弈理论  24-31
    2.2.1 纯策略博弈  26-27
    2.2.2 囚徒困境  27
    2.2.3 纳什均衡  27-28
    2.2.4 重复博弈  28-30
    2.2.5 进化博弈理论  30-31
  2.3 本章小结  31-32
第三章混合策略博弈的计算机病毒传播模型  32-41
  3.1 基本模型的建立  32-33
  3.2 建立决策树  33
  3.3 博弈的过程  33-34
  3.4 博弈双方成本分析  34-35
  3.5 实验仿真与分析  35-40
  3.6 本章小结  40-41
第四章有限理性进化博弈的计算机病毒传播模型  41-61
  4.1 进化博弈理论条件  41-42
  4.2 建立进化博弈理论模型  42
  4.3 进化博弈模型的假设  42-43
  4.4 进化博弈的过程  43-45
    4.4.1 博弈双方采取策略的具体步骤  43-44
    4.4.2. 先验概率修正与后验概率  44-45
  4.5 进化博弈双方成本分析  45-46
  4.6 建立微分系统方程模型  46-48
  4.7 模型的均衡稳定性分析  48-53
  4.8 进化博弈下的仿真实验  53-59
    4.8.1 仿真实验结果  53-54
    4.8.2 参数φ对病毒传播的影响  54-56
    4.8.3 参数α对病毒传播的影响  56-58
    4.8.4 参数β对病毒传播的影响  58-59
  4.9 本章小结  59-61
第五章结论与展望  61-64
  5.1 总结  61-62
  5.2 进一步的研究工作  62-64
参考文献  64-67
在校期间发表的论文、科研成果等  67-68
致谢  68

基于博弈理论的计算机病毒传播模型

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