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申请/专利权人：广州大学

摘要：本发明涉及信息安全传输技术领域，公开了一种海洋智慧渔业复杂监控网络信息安全传输的控制方法，包括以下步骤：首先基于传染病动力学，对AUV和UWSNs进行建模；AUV网络和UWSNs网络之间设置有信息交互；根据AUV的状态，将其划分为五种节点：易感移动节点、暴露移动节点、感染移动节点、恢复移动节点、损坏节点。本发明在针对恶意程序在网络中传播规律的研究时，从疾病传播动力学的角度进行，借助传染病中的基本再生数R0指标分析恶意程序能否逐渐消亡，利用不同的杀毒策略，结合庞特里亚金极大值原理得到AUV和UWSNs组成的复杂网络的最优控制，通过复杂的网络控制方式进而抑制恶意程序的传播，大幅提升网络生命周期。

主权项：1.一种海洋智慧渔业复杂监控网络信息安全传输的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1首先基于传染病动力学，对AUV和UWSNs进行建模；2AUV网络和UWSNs网络在建模中分上下层设置，AUV网络和UWSNs网络之间设置有信息交互，由AUV和UWSNs组成复杂信息传输系统；3根据AUV的状态，将其划分为五种节点：易感移动节点SA、暴露移动节点EA、感染移动节点IA、恢复移动节点RA、损坏节点DA；4当SA在受到恶意程序入侵后，以的速率转换为暴露移动节点；5经过一定的潜伏期，暴露的移动节点又会以θA的速率转换为具有传播恶意程序能力的节点，被感染的节点因为自身携带的杀毒代码，会以σA的速率转换为恢复节点；6由于海底环境的不可控因素，将移动节点的损坏率设置为μA，补充新移动设备的速率为ΠA；7对UWSNs网络划分为四种节点：易感静止节点SV、感染静止节点IV、恢复静止节点RV、损坏静止节点DV；8在受到恶意程序入侵后，由于缺少AUV中的完整的计算处理模块，所以会以的速率直接转换为感染节点；9由于AUV在UWSNs网络中的移动通信，导致感染恶意程序的AUV会对在通信半径的USN以λSVIA的速率使易感静止节点变成感染节点，该状态下通过自身携带的杀毒代码，又会以σA的速率转换为恢复节点，由于海底的不可控因素，将移动节点的损坏率设置为μV，补充新移动设备的速率为ΠV；10接着对已被恶意程序入侵的AUV感染UWSNs中USN节点的系数λ设定；11首先，假定USN节点被均匀的设置在一处海域下，根据实际情况并方便参数的讨论，看成是一个长为a米，宽为b米，高为c米的立体三维海域；12设定USN的总节点数为N，AUV的通信半径是r米，移动速度为v米每秒；13USN节点均匀分布在海域内，所以节点密度为Nabc，设置总时间T，默认AUV的工作时间按周期，周期分为两个部分：移动时间Tm和停留时间Ts，在Tm时间内，AUV通信覆盖的区域有4πr33+πr2vTm立方米，所以得到在单位时间内移动覆盖的区域为4πr33+πr2vTm·TTm+Ts，即AUV在T时间内通信覆盖USN的节点数为 14综上，得到了该复杂网络的分数阶微分方程表达式： 15为了研究恶意程序的传播规律，因此需要找到系统的平衡解： a.AUV和UWSNs网络中均没有恶意程序传播时IA＝IV＝0的平衡解： b.AUV和UWSNs网络中均存在恶意程序传播时的平衡解：假设 16AUV网络中存在恶意程序传播，但UWSNs网络中没有恶意程序传播时IA≠0，IV＝0的平衡解： 借助传染病动力学来分析系统的基本再生数R0，再通过分析R0得到恶意程序在网络中是否会消亡；17求解R0，通过下一代矩阵的方法，令X＝EAt,IAt,IVtT则系统表示成 其中， 上述矩阵在E0点处的雅可比矩阵计算如下： 下一代矩阵为FV-1, 令det|λK-FV-1|＝0，故特征多项式为： 得到结果如下： 因此，R0＝R01∧R02接下来，对E0点处的稳定性进行分析，根据系统的微分方程组，得到如下的雅可比矩阵：在E0点处的雅可比矩阵： 令det|λK-JE0|＝0，得特征多项式： 其中，特征值为： 因为Imλi＝0,i＝1,2,3,...,7,所以如果满足则在E0点局部渐近稳定，因此，为了使系统趋向稳定，有λ5,λ6,70,即 得故根据传染病动力学求得的R0＜1，因此在E0点是局部渐近稳定的；18对AUV的易感移动节点进行隔离治疗，切断与其他功能节点之间的联系，隔离结束后又会以η的速率转换为易感节点，对USN中的易感节点采用定向治疗措施，进行补丁程序包升级，对AUV中的感染节点也采用该控制措施；19引入控制变量后的网络状态转换如下：设定u1t表示AUV中易感节点的隔离率，u2t表示AUV中针对感染节点的定向治疗率，u3t表示USN中针对感染节点的定向治疗率；20网络模型如下： 控制集为：对智慧渔业监控网络采用控制的成本函数： 在这里可表示为k＝1,2,3 其中，a代表AUV易感节点隔离的成本，b代表对已感染的AUV的定向治疗成本，c代表对已感染的USN的定向治疗成本，c1代表对AUV易感节点采用隔离的执行成本，c2代表对AUV感染节点采用定向治疗的执行成本，c3代表对USN感染节点采用定向治疗的执行成本，需要找到最优控制的ukt，k＝1，2，3，使得网络监控成本函数最小化，且符合以下系统： 满足初始条件：SA0＝S0，EA0＝E0，IA0＝I0，RA0＝R0，QA0＝Q0，SV0＝SV，IV0＝I0，RV0＝R0则修改后重新定义的网络监控成本函数为： 得到Hamiltonian函数为： 其中λi，i＝1，2，3，...，8为协态变量，即

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