2018 Elektronik Teknoloji Uygulaması Sayı 11
Çok alanlı optik ağdaki bulaşıcı hastalıkların dinamiklerine dayalı bir çapraz konuşma saldırısı yayılma modeli
0 Önsöz
Optik fiber iletişiminin geliştirilmesi ve uygulanması, optik ağlarda omurga iletimi olarak şeffaf, tamamen optik ve çok alanlı eğilimlerin kademeli olarak ortaya çıkmasını teşvik etmiştir. Kötü niyetli kullanıcı tarafından normal yasal sinyale enjekte edilen yüksek güçlü sinyalin neden olduğu çapraz konuşma saldırısı, optik ağ üzerinde nispeten büyük bir etkiye sahiptir.
Şu anda, akademik çevreler optik ağlarda yüksek güçlü çapraz karışma saldırılarının yayılma yasası üzerine yapılan araştırmalara büyük önem verdiler. Örneğin, literatür, optik ağlarda yüksek güçlü bant içi ve bantlar arası çapraz konuşma saldırılarının yayılma aralığını inceler; literatür, SI (Duyarlı Enfekte) yayılma modelini analiz eder ve ağdaki büyük derecelere sahip düğümlerin virüsler tarafından ilk bulaşan düğümler olduğunu bulur. Literatür, karmaşık ağlarda klasik SIS (Duyarlı Enfekte Duyarlı) yayılma modelinin yayılma sürecini ayrıntılı olarak incelemiştir. Bu belgeler, çok alanlı optik ağlarda yüksek güçlü çapraz konuşma saldırılarının yayılma yasasını incelemek için fikirler sağlar.
Bu makale, yüksek güçlü çapraz karışma saldırılarının yayılma sürecini analiz eder ve çok alanlı bir optik ağ yüksek güçlü çapraz konuşma saldırı yayılım modeli (Crosstalk Attack Propagation-Susceptible Infected Sensceptible, CAP-SIS) oluşturmak için bulaşıcı hastalık dinamiklerinde SIS modelini kullanır ve VPI simülasyon yazılımını kullanır. Modelleri ve çıkarımları doğrulamak için deneyler yapıldı.
1 İlgili temel bilgiler
Bant içi çapraz konuşma, bant dışı çapraz konuşma ve kazanç rekabeti, optik ağlarda meydana gelen üç yüksek güçlü çapraz konuşma saldırısıdır ve bunların tümü, optik ağların normal çalışmasına ciddi tehditler oluşturur.
Çok alanlı bir optik ağda, bulaşıcı hastalıkların yayılma süreci, yüksek güçlü çapraz konuşma saldırılarına benzerdir ve bu, esas olarak üç yönden yansıtılır: yayılma ortamı, yayılma süreci ve yayılma sonucu. Çok alanlı optik ağlar ve biyolojik ağların her ikisi de karmaşık sistemlerdir ve her ikisi de küçük bir saldırı nedeniyle doğru zamanda ve koşullarda tüm ağı etkileyebilir.
2 CAP-SIS modeli
Bulaşıcı hastalık dinamikleri teorisindeki klasik SIS modeli ile birleştirilen, çok alanlı optik ağlarda yüksek güçlü saldırıların yayılma sürecini ve özelliklerini amaçlayan bu yazıda, bir CAP-SIS yayılma modeli oluşturulmuştur. Yayılma işlemi sırasında, her düğümün belirli bir saldırı yayılma aralığı vardır ve belirsiz saldırı noktası, güç zayıflaması vb. Nedenlerle, bir düğümün ciddi şekilde saldırıya uğrayıp uğramadığı, yayılma yeteneğinin olup olmadığı ve bu düğümün belirli bir süre içindeki entegre saldırı gücü biriktirilir Etki.
Şekil 1, bir düğümde bir çapraz konuşma saldırısı meydana geldiğinde çok aşamalı bir yayılma SIS modelinin bir diyagramıdır. Bu bölümde yer alan bazı parametreler ve notlar ile aşağıdaki metinler Tablo 1'de gösterilmektedir.
2.1 Çapraz konuşma saldırı yayılma modelinin (CAP-SIS) oluşturulması
SIS bulaşıcı hastalık dinamikleri modeli fikrine göre, çok alanlı bir optik ağ ortamında, etki alanındaki her düğüm esas olarak savunmasız S durumunu ve saldırıya uğramış I durumunu sunar. Aşağıda CAP-SIS modeli aşağıdaki şekilde açıklanmaktadır.
Tanım 1: Çok alanlı optik ağ G = (V, E). Çok alanlı ağı temsil etmek için yönlendirilmiş grafiği G = (V, E) kullanın. V bir düğümü temsil ettiğinde,
vV; e, alandaki düğümler arasındaki ve etki alanındaki düğümler arasındaki ve alanlar arasındaki bir bağlantıyı temsil eder,
e E, V'de sıralı bir çift olarak ifade edilir.
Tanım 2: Çok alanlı bir optik ağda düğüm durumu değişir. Çok alanlı bir optik ağda, saldırıya uğramayan bir düğüm S durumundadır ve etkin yayılma oranı ile I0 durumuna girer ve saldırıya uğrayan I0 yayılmaya devam etme yeteneğine sahiptir. Saldırı sinyali BT'ye yayıldığında ve BT artık yayılmaya devam edemediğinde, oranında S durumuna geçer.
Tanım 3: Yayılma gecikmesi. Çok alanlı bir optik ağda, düğüm durumu Ii'den durum BT'ye, yani birinci dereceden T'ninci sıraya yayılır ve yayılma gecikme oranı sırasıyla 1, 2, ..., T'dir.
Tanım 4: Her düğümün gücü. Çok alanlı bir optik ağda, bir düğümün giriş gücünün P0 olduğunu ve bu düğümden bir sonraki düğüme giden gücün, birikmiş çapraz konuşma saldırısının gücünün X1 olduğu P1 olduğunu varsayalım.
2.2 Yayılma gecikme aşamasının açıklaması
CAP-SIS modelinde, her düğümün savunmasız durum S'den saldırıya uğramış durum I'e belirli bir yayılma hızı vardır ve çok alanlı optik ağın çok düzeyli yayılma sorununun analizi aşağıdaki gibidir.
Ford-Fulkerson algoritmasına göre, belirli bir düğümde yayılma yolu boyunca çok alanlı bir optik ağda saldırı gücü biriktirme sorunu şu şekilde açıklanmaktadır:
F = {fij | (ni, nj) E} fonksiyonu çok alanlı optik ağ G, eij = (ni, nj) accumE, mark f (eij) = fij üzerinde bir saldırı gücü biriktirme fonksiyonu olduğunu varsayalım, Tatmin etmek:
(1) Kısıtlama koşulları: Herhangi bir eij = E için, yüksek güçlü çapraz konuşma saldırıları üreten ve yayılmaya saldırma yeteneğine sahip olan 0fijcij ve cij20 dB vardır.
(2) Koruma koşulları: Giriş ve çıkış düğümleri arasındaki güç için, giriş miktarı çıkış miktarına eşit olmalı ve her ikisi de aşağıdakilere sahip olmalıdır:
2.3 CAP-SIS model analizi
Tüm çok alanlı optik ağın yüksek güçlü çapraz konuşma saldırı yayılma modeli için, ortalama alan teorisini kullanarak aşağıdaki analiz gerçekleştirilir.
Sonuç 1: Çok alanlı bir optik ağda yüksek güçlü saldırıların yayılması sırasında, aynı anda, yüksek dereceli düğümler tarafından saldırıya uğrayan kullanıcı sayısı, düşük dereceli düğümlerden daha fazladır.
İspat: Şekil 1'de gösterilen çok alanlı bir optik ağda yüksek güçlü bir saldırının yayılmasının şematik diyagramında, her alandaki düğüm sayısının farklı olduğu ve her düğümün derecesinin farklı olduğu görülebilir.Kullanıcılardan birine saldırıldığında, S'den Ben, sonra diğer komşu kullanıcılar da değişen derecelerde etkilenir ve Ii olur. Bu nedenle, yüksek dereceli bir düğüm saldırıya uğrayan bir düğüm olurken, saldırılan kullanıcı ile birlikte düğüme giren diğer kullanıcılar farklı saldırı derecelerinden etkilenecektir.
Sonuç 2: Çok alanlı bir optik ağda yüksek güçlü bir saldırının yayılma sürecinde, bir saldırı yayılma gecikmesi vardır .Bir düğümün saldırıya uğramış bir düğüm olup olmaması, yüksek güçlü saldırının güç kümülatif etkisine bağlıdır.
Kanıt: Çok alanlı optik ağda, aşağıdakileri içeren bir yayılma gecikme oranı vardır:
2.4 Algoritma fizibilitesi ve karmaşıklık analizi
2.4.1 Algoritma fizibilite analizi
2.4.2 Algoritma karmaşıklık analizi
Çok alanlı optik ağ G'nin köşe sayısının n ve bağlantı sayısının m olduğunu varsayalım. Yüksek güçlü çapraz konuşma saldırısı, yayılma işlemi sırasında düğüm derecesi k arttıkça ve her seferinde çok alanlı bir optik ağ G oluşturmanın karmaşıklığı O (m) olduğundan, birikimli bir etkiye sahiptir. Çok alanlı optik ağ G'de, çapraz konuşma saldırısının meydana geldiği başlangıç noktası va ile çapraz konuşma saldırısının ortadan kalktığı bitiş noktası vb arasındaki hesaplama miktarı O (n) 'dir. Yukarıdaki analizle elde edilen algoritmanın karmaşıklığı şudur:
3 Simülasyon deneyi ve sonuç analizi
CAP-SIS saldırı yayılma modelinin etkinliğini doğrulamak için, bu makale deneyler yapmak için VPI iletim Oluşturucu (VPI) optik simülasyon yazılım platformunu kullanır. CAP-SIS model deney simülasyon diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir.
3.1 Deney ortamı
VPI simülasyon platformunda CAP-SIS model deneyi oluşturun. Deneyde kullanılan iletim frekansları sırasıyla 193.1 THz ve 193.2 THz, frekans aralığı 100 GHz, sinyal iletim gücü 50 mW, saldırı sinyal gücü 500 mW, düğüm Optik Çapraz Bağlantı (OXC), deneysel Temel parametre ayarı Tablo 2'de gösterilmektedir.
3.2 Deneysel sonuçlar ve analiz
(1) k = 2 ve k = 4 olduğunda, farklı derecelere sahip düğümler saldırı altındayken durumu karşılaştırın:
Şekil 3 (a) 'da gösterildiği gibi, çok alanlı optik ağdaki bir düğümün derecesi k = 2 olduğunda, saldıran kullanıcı etkisini yalnızca komşularından birine yayabilir; Şekil 3 (b)' de ise İçinde k = 4 olduğunda, saldırıya uğrayan kullanıcı etkisini komşu üç kullanıcıya yayabilir ve üç kullanıcı farklı derecelerde etkilenir.
Şekil 3'teki saldırıdan etkilenen her kullanıcının göz diyagramı Şekil 4'te gösterilmektedir.
Şekil 4 (c) (f) 'deki göz diyagramları, k = 4 olduğunda kullanıcının saldırı durumunu yansıtabilir, bu da yüksek dereceli düğümlerin saldırdığı kullanıcı sayısının düşük dereceli düğümlerden daha fazla olduğunu açıklayabilir.
(2) k = 4 olduğunda, saldırıdan etkilenen kullanıcı 31, Şekil 5'te gösterildiği gibi yayılma işlemi sırasında saldırının kümülatif etkisinden yeniden etkilenir.
OXC1 ve OXC2'ye yapılan saldırıdan etkilenen kullanıcının 31 göz diyagramları, Şekil 6'da gösterildiği gibi karşılaştırılır.
Şekil 6 (a) ve Şekil 6 (b) 'deki göz diyagramlarının karşılaştırılmasından, kullanıcının 31' OXC2'de OXC1'e göre önemli ölçüde daha fazla etkilendiği görülebilir. Bu nedenle, bir düğümün saldırıya uğramış bir düğüm olup olmaması, yüksek güçlü saldırının güç biriktirme etkisine bağlıdır.
(3) Çok alanlı bir optik ağda yüksek güçlü çapraz konuşma saldırılarının yayılması üzerine bir simülasyon deneyi gerçekleştirilmiş ve deneysel sonuçlar Şekil 7'de gösterilmiştir.
Şekil 7'den görülebileceği gibi, çok alanlı optik ağın düğümleri koruma ve restorasyon önlemlerine sahip olmadığında, her alanın düğümlerine farklı derecelerde ard arda saldırılır, böylece her alanın düğümleri saldırıya uğradıktan sonra bir süre normal düğümlere geri yüklenemez. Tüm çok alanlı optik ağın belirli bir süre için nispeten kararlı felçli durumda olmasına izin verin.
4. Sonuç
Çok alanlı optik ağlarda yüksek güçlü çapraz karışma saldırıları sorununu hedefleyen bu makale, bulaşıcı hastalık dinamiklerine dayalı çok alanlı optik ağ yüksek güçlü çapraz konuşma saldırı yayılma modeli CAP-SIS önerir ve Ford- Fulkerson algoritması, çok alanlı optik ağların yayılma gecikmesi aşamasında saldırı gücünün kümülatif etkisini tanımlar. Simülasyon deney sonuçları, CAP-SIS modelinin, çok sayıda etki alanında yüksek güçlü çapraz karışma saldırılarının yayılma yasasını nesnel olarak yansıtabildiğini, çok etki alanlı optik ağlarda yüksek güçlü çapraz konuşma saldırılarının yayılma özelliklerini etkili bir şekilde tanımlayabildiğini ve iyi uygulanabilirliğe sahip olduğunu kanıtlamaktadır.
Referanslar
Xiao Shuiqing, Wang Songbo.Optik ağlarda tipik kötü amaçlı verilerin otomatik tespiti üzerine araştırma. Laser Journal, 2017, 38 (6): 159-162.
LAZZEZ A. Tüm optik ağlar: Güvenlik sorunları analizi.Optik İletişim ve Ağ Oluşturma Dergisi, 2015, 7 (3): 136-145.
Sun Zeyu.Tüm optik ağlarda yüksek güçlü bant içi çapraz konuşma saldırılarının yayılması üzerine araştırma. Chongqing: Chongqing Posta ve Telekomünikasyon Üniversitesi, 2012.
KEITH P, CEYHUN E, JOSHUA S W. Farkındalıkla Ağa Bağlı SIS salgınları. IEEE İşlemleri Bilişimsel Sosyal Sistemler, 2017, 4 (3): 93-103.
Xia Chengyi, Liu Zhongxin, Chen Zengqiang.Yerel dünyada gelişen ağlarda salgın yayılma davranışı Doğal Bilimde İlerleme, 2008, 18 (6): 763-768.
Cao Pu. VPI'ye dayalı DAML tutarlı alımının geliştirilmesi ve araştırılması. Nanjing: Nanjing Posta ve Telekomünikasyon Üniversitesi, 2015.
Ren Shuai, Zhang Chuan, Wang Yujing ve diğerleri.Optik ağlarda yüksek güçlü sinyallerin neden olduğu bant içi çapraz konuşma saldırıları üzerine araştırma.Yarıiletken Optoelektronik, 2015, 36 (1): 110-121.
Cao Yu Bulaşıcı Hastalıkların Dinamik Modeli Üzerine Araştırma Shenyang: Northeastern Üniversitesi, 2014.
ARESH D, MUTHUKRISHNAN S K, SUVI M.Karmaşık ağlar üzerinde enfeksiyon yayılımı için rafine bir epidemik modelin sistem dinamikleri.IEEE Systems Journal, 2016, 10 (4): 1316-1324.
Zhao Lifeng, Ji Yajin. En kısa büyütme zincirine dayalı maksimum akış için geliştirilmiş algoritma. Bilgisayar Teknolojisi ve Geliştirme, 2017, 27 (8): 88-91.
yazar bilgileri:
Li Fang1, Wu Qiwu2, Chen Hao1, Zhou Yang1
(1. Silahlı Polis Mühendisliği Üniversitesi Lisansüstü Tugayı, Xi'an 710086, Shaanxi; 2. Ekipman Yönetimi ve Destek Okulu, Silahlı Polis Mühendisliği Üniversitesi, Xian 710086, Shaanxi)
