[发明专利]一种异质传感网恶意程序传播建模方法

权利要求书

1.一种异质传感网恶意程序传播建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

划分异质传感器节点状态类别并确定各个状态类别之间的转换关系；

构建异质传感网恶意程序传播的模型；

计算构建的异质传感网恶意程序传播模型的各个状态变化率为0的稳定点；

根据异质传感器节点在稳定点的新增变化率矩阵和状态转换率矩阵，计算基本再生数；

所述划分异质传感器节点状态类别，包括如下步骤：

当一个异质传感器节点具有系统漏洞但未被恶意程序感染时，该异质传感器节点属于状态B；

当一个异质传感器节点已被恶意程序感染并能通过传输数据和控制信息感染与其通信的节点时，该异质传感器节点属于状态C；

当一个异质传感器节点安装补丁程序后对当前恶意程序具备免疫能力时，该异质传感器节点属于状态P；

当一个异质传感器节点能量耗尽或者物理损坏导致其失去所有功能时，该异质传感器节点属于状态D；

所述确定各个状态类别之间的转换关系，包括如下步骤：

若状态B的异质传感器节点由于恶意程序传播导致其被恶意程序感染并且具备感染其他节点的能力，则其状态从状态B转换到状态C；

若状态C的异质传感器节点由于安装安全补丁而清除了恶意程序并对现有的恶意程序具有了免疫力，则其状态从状态C转换到状态P；

若状态P的异质传感器节点遇到未知的恶意程序，其将缺乏免疫力，则其状态从状态P转换到状态B；

任何一个异质传感器节点由于能量耗尽或者物理损坏，都将使其状态转换为状态D

所述构建异质传感网恶意程序传播的模型，包括如下步骤：

设一个异质传感网共包含M个传感器节点，一个异质传感器节点能与i(1≤i≤M)个其他异质传感器节点进行通信，记一个异质传感器节点的度为i；

记B_i(t)、C_i(t)、P_i(t)、D_i(t)分别表示度为i的异质传感器节点在时刻t处于状态B、C、P、D的比例，且满足如下公式：

B_i(t)+C_i(t)+P_i(t)+D_i(t)＝1 (1)

记_α表示度为i的异质传感器节点初始处于状态C的比例，且满足如下公式：

C_i(0)＝α,0＜α＜1 (2)

设度为i的异质传感器节点初始处于状态P、D的比例分别为0，且满足如下公式：

P_i(0)＝D_i(0)＝0 (3)

B_i(0)＝1-α (4)

记ξ_i(t)表示度为i且处于状态B的一个异质传感器节点在时刻t与已被恶意程序感染的异质传感器节点进行通信的概率，且满足如下公式：

式中，＜d＞表示整个异质传感网的平均度，δ_i表示一个异质传感器节点具有度i的概率，θ_i表示度为i且已被恶意程序感染的一个异质传感器节点感染其他未感染的异质传感器节点的概率，且满足如下公式：

根据如下公式构建异质传感网恶意程序传播的模型：

其中，为物理损坏的传感器节点的比例；表示度为i的异质传感器节点从状态x∈{B,C,P,D}转换到状态y∈{B,C,P,D}的概率，在时刻t，对于一个度为i且处于状态B的异质传感器节点，其转换为状态C的概率为与已被恶意程序感染的异质传感器节点进行通信的概率为ξ_i(t)，所有度为i且处于状态B的异质传感器节点转换为状态C的比例为转换为状态D的比例为

在时刻t，所有度为i且处于状态C的异质传感器节点转换为状态P和状态D的比例分别为和所有度为i且处于状态P的异质传感器节点转换为状态B和D的比例分别为和

所述计算构建的异质传感网恶意程序传播模型的各个状态变化率为0的稳定点，包括如下步骤：

计算下列方程组的解：

经过计算，得到异质传感器网恶意程序传播模型的两个稳定点和且满足如下公式：

P_i^*＝0 (15)

所述根据异质传感器节点在稳定点的新增变化率矩阵和状态转换率矩阵，计算基本再生数，包括如下步骤：

计算处于状态C的异质传感器节点在稳定点的新增变化率矩阵；

计算异质传感网在稳定点的任意两节点状态转换率矩阵；

根据如下公式计算得到基本再生数β为：

其中，F为新增变化率矩阵，V为状态转换率矩阵；

根据如下公式计算所述新增变化率矩阵：

根据如下公式计算所述状态转换率矩阵：