[发明专利]基于传染病动力学的网络病毒扩散模型构建的方法

说明书

本发明涉及网络病毒模型构建技术领域，是一种基于传染病动力学的网络病毒扩散模型构建的方法，包括步骤为：第一步，将复杂网络划分为均匀网络和非均匀网络，根据均匀网络的节点间的连接规律和非均匀网络的节点间的连接规律，将病毒在均匀网络和非均匀网络上的扩散分别进行分析；第二步，对均匀网络的分析；第三步，建立非均匀网络上带有传播媒介的SEIRS模型的动力学行为。本发明考虑潜伏节点及病毒传播媒介、健康媒介综合作用下病毒的传播情况，适用于复杂网络中病毒传播的过程；通过将病毒在因特网上的扩散过程的具体模型抽象为传染病在社会群体中的传播规律进行建模，对发现设计出有效的预防与控制策略奠定了基础。

技术领域

本发明涉及网络病毒模型构建技术领域，是一种基于传染病动力学的网络病毒扩散模型构建的方法。

背景技术

谣言作为畸变的信息是舆论的一种形式，谣言的传播同于舆论的传播具有共同的形式和特点，因此对谣言传播模型的研究也可以参考舆论传播的研究模型和研究方法。除此之外，谣言的传播还具有复杂系统的特征，因而对其的研究可以借鉴复杂网络上的研究方法。

目前，对SNS中的信息扩散展开的理论建模等还处在相关探索之中，其均是基于假设SNS当中的用户总是在线的情境展开的。该前提条件在现实生活中很难满足，因而上述模型存在一定的局限性。实际上，SNS之中用户所发布的谣言信息会沿着其当前已经建立的好友关系的方向向其好友以及同其好友已经存在联系的用户扩散，对于这个谣言，在线用户会产生两种不同的扩散行为；首先是按照个人的爱好等作为依据，从而判断对当前收到谣言的扩散行为。假如用户对当前接收到的谣言具有认同感以及转发的兴趣那么下一时刻就会扩散该谣言，那么从当前时刻开始，节点就会从潜伏状态转变为到谣言扩散状态，并同时获得了对这条谣言进行扩散的能力；然而，现实情况是大多数的网民都不是24小时都处于在线上状态，每个网民个人不同的社会活动不仅限制了网民处于线上状态的时间，还因人而异的呈现出了不同的规律，那么对于处在离线状态的这部分潜伏用户(用E表示)而言，他们此时还不具备扩散这个谣言的能力。网民上线之后,假如用户对当前接收到的谣言具有认同感以及转发的兴趣，那么下一时刻就会扩散该谣言。另一方面，假如网民对这条谣言不感兴趣也没有转发其的意向，那么网民会放弃扩散这条谣言，即这部分网民还会持续的处在潜伏状态。而另一方面，还存在谣言并不仅仅在节点与节点之间的传播，还会通过传播媒介进行传播。

发明内容

本发明提供了一种基于传染病动力学的病毒扩散模型构建的方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有的模型预测率不能反映和预测出网络病毒传播扩散的过程，存在一定网络安全隐患的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于传染病动力学的网络病毒扩散模型构建的方法，包括以下步骤：

第一步，将复杂网络划分为均匀网络和非均匀网络，根据均匀网络的节点间的连接规律和非均匀网络的节点间的连接规律，将病毒在均匀网络和非均匀网络上的扩散分别进行分析；若病毒在均匀网络上的扩散分析，则进入第二步，病毒在非均匀网络上的扩散分析，则进入第三步；

第二步，对均匀网络的病毒扩散分析包括以下过程：

(1)设置健康节点(S)、潜伏节点(E)、病毒传播节点(I)、病毒免疫节点(R)、病毒传播媒介(IV)和健康媒介(SV)；所述健康节点(S)为网络中未收到病毒的节点；潜伏节点(E)为网络中收到的病毒但处于离线状态的节点；病毒传播节点(I)为网络中已接收该病毒并且对其进行传播的节点；病毒免疫节点(R)为网络中已接收该病毒并且被杀毒软件处理或已经该消息为病毒未进行处理的节点；病毒传播媒介(IV)为网络中已接收到该病毒并且对其进行传播的传播媒介；健康媒介(SV)为网络中未收到或者对该病毒免疫的传播媒介；

(2)建立均匀网络上带有传播媒介的SEIRS模型的动力学行为的微分方程模型：设置总用户为N(t)＝S(t)+E(t)+I(t)+R(t)，设N(t)＝1，即S(t)+E(t)+I(t)+R(t)＝1，计算公式如下：