基于社区结构的物联网病毒传播建模分析与最优控制

Currently, Internet of Things (IoT) is facing a serious security threat from viruses. As a result, establishing the IoT virus spread model and to design efficient strategies for preventing and controlling virus has been the key and basic research project that we have been confronting. This project intends to establish the dynamical propagation model for IoT virus by combining the characteristics of IoT (especially the community structure characteristic). The dynamical behaviors of this model will be theoretically analyzed in order to understand the essential connection between community structure and propagation dynamic of virus. And on this basis, by analyzing the cost and profits of control strategies, propose some state switching based optimal control model, and analyze and solve this model to control the virus propagation with the aid of optimal control theory. Relying on the existing experimental platform, the correctness and rationality of these models will be verified through numerical analysis, simulations experiments and empirical data. The expectation research results can provide theoretical basis and technical guidance for preventing and controlling the spread of IoT virus, and have an important referential significance for the research of other spreading dynamics mechanism.

当前，物联网正面临着来自网络病毒的严重安全威胁。建立物联网病毒传播模型，进而设计有效的预防与控制策略是我们面临的一项关键、基础研究课题。本项目拟基于物联网的社区结构等特性，建立物联网病毒传播的动力学模型。进而，利用现代数学方法系统分析模型的动力学特征，揭示社区结构特性与病毒流行之间的内在联系。在此基础上，借助最优控制的相关理论，分析控制策略的成本和效益，提出基于状态开关的最优化控制模型，并对模型进行理论分析和求解，最终达到控制病毒传播的目的。依托项目组已有的实验平台，拟通过数值分析、模拟仿真和实证数据等多种方式检验了模型的合理性和理论分析的正确性。预期研究结果将为预防和控制物联网病毒传播提供直接的理论依据和技术指导，同时，对开展其它动力学传播机制的研究具有重要的借鉴意义。

当前，网络空间正面临着来自网络病毒的严重安全威胁。建立物联网病毒传播模型，进而设计有效的预防与控制策略是我们面临的一项关键、基础研究课题。本项目借鉴流行病学建模的思想，建立物联网病毒传播的动力学模型。进而，利用现代数学方法系统分析模型的动力学特征，揭示网络结构、用户意识等因素对病毒传播的影响，在此基础上，借助最优控制的相关理论，分析控制策略的成本和效益，提出最优化控制模型，并对模型进行理论分析和求解，最终达到控制病毒传播的目的。依托项目组已有的实验平台，通过数值分析、模拟仿真和实证数据等多种方式检验了模型的合理性和理论分析的正确性。研究结果将为预防和控制物联网病毒传播提供直接的理论依据和技术指导，同时，对开展其它动力学传播机制的研究具有重要的借鉴意义。