小世界效应和无标度网络模型在网络安全中的应用.pdfVIP

信息安全 I 6。66：：j1。／I＼ 。 J 世界效应和无标度网络模型 在网络安全中的应用 朱 雷1 孙振球2 卜世波1 (1中南大学医学图书馆，湖南长沙410078； 2中南大学公共卫生学院，湖南长沙410078) @【摘要】本文叙述了互联网网络的小世界效应和无标度网络模型等内容以及互 联网有害信息的种类、入侵方法。在此基础上，分析研究了互联网拓朴 结构的特性在防范病毒传播和黑客入侵中的免疫机理，并提出了相应 的对策。 【关键词】 互联网；小世界效应；无标度特性；拓朴结构；网络安全 ● 1．2 小世界效应 规则网络和随机网络并不能很好地展现真实网络 詈薹-．『¨I?|_：_．|等界效应及无母葶茸事|IIII薹I薹 的性质，这说明现实世界既不是完全确定的也不是完 互联网是一个高度连接的复杂网络，可看成是由 许多节点以及连接两个节点之间的一些边组成，其中 网络和随机网络的特点，给出了小世界网络的生成机 节点代表不同的能自主工作的计算机，而边则用来表 制模型121。小世界网络是在规则网络的基础上加入随 示计算机之间的物理通信介质，如果两台计算机通过 机性产生的，既对规则网络的每一个顶点的所有边，以 通信介质互联时，则它们之间存在一条边，反之不连 概率P断开一个端点，并重新连接，连接的新端点从网 边。在网络中，两点间的距离被定义为连接两点的最短 络中的其他顶点里随机选择，如果所选的顶点已经与 路径所包含的边的数目，把所有节点之间的距离求平 此顶点相连，则再随机选择别的顶点来重连。其生成方 均，就得到了网络的平均距离。在网络中我们将用于评 法见图1，其中左图为规则网络，右图为随机网络，中间 判节点集聚疏密程度的参数称为网络的簇系数。单个 是一个典型的Small—world网络。 节点的簇系数定义为它所有相邻节点之间连边的数目 规则网络 小世界网络 随机网络 占可能的最大连边数目的比例，因此某网络的簇系数 是所有节点簇系数的平均值。 1．1 复杂网络模型 ◇◇桊 最简单的网络模型为规则网络，其特点是每个节 P=0 P=1 点的近邻数目都相同，如二维链、二维晶格、完全图 随机性增加 等。20世纪50年代末，PaulErdos和Alfred 图I 小世界网络模型 R6nyi提出 了一种完全随机的网络模型【11，它由N个节点构成的 当P=0时为规则网络，当P=1时为随机网络，当 图中以概率P随机连接任意两个节点而成。研究表明， 0P1时，P值存在一个很大的区域，网络同时拥有 规则网络具有大的簇系数和大的平均距离，随机网络 大集聚程度和小最短路径。在复杂网络研究中，网络同 则具有小的簇系数和小的平均距离。 时具备这两个性质时就称其具有小世界效应。 万方数据 53 中 1．3 无标度网络 特点，即当随机地对节点进行攻击时网络产生的碎片 除了小世界效应外，大量实际网络还存在着另一 数较少，整体功能得以保留，体现出较强的抗随