用于抑制物联网网络中僵尸网络传播的最小顶点割与可达集(MVCRS)问题:复杂性与算法
山口慎吾
《Sensors》:Minimum Vertex Cut with Reachable Set (MVCRS) Problem for Suppressing Botnet Propagation in IoT Networks: Complexity and Algorithms
Shingo Yamaguchi
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时间:2026年04月12日
来源:Sensors 3.5
摘要
本文将“具有可达集的最小顶点割”(MVCRS)问题构建为一个优化框架,用于抑制网络系统中僵尸网络的传播,并阐明了其计算复杂性和算法解决方案。在物联网(IoT)网络中,建立防火墙以最小化损害对于应对僵尸网络传播至关重要。我们定义了基本的MVCRS问题,即最小化部署资源的权重总和以及由此产生的传播范围。虽然我们证明了该问题的受限版本是NP完全的,但我们展示了通过将其转化为最大流-最小割问题,可以在多项式时间内解决这一基本权衡优化问题。这为网络安全中的最优资源分配提供了理论基础。实验评估揭示了传统启发式方法的局限性。在基于社区结构的网络中,基于度的贪心算法会忽略关键的桥梁节点,导致实际成本比理论最小成本高出多达72.6%。相反,我们的精确算法始终能够保证最优最小成本(0%的差距),并且在各种拓扑结构下具有较高的统计稳定性。此外,它能够在实际时间限制内高效地处理10万个节点的IoT网络,证明了其在复杂现实世界系统中抑制僵尸网络的可靠性和有效性。
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