In our more and more interconnected world, a specific risk is that of a cyber-epidemic (or cyber-pandemic), produced either accidentally or intentionally, where a cyber virus propagates from device to device up to undermining the global Internet system with devastating consequences in terms of economic costs and societal harms related to the shutdown of essential services. We introduce a compartmental model for studying the spreading of a malware and of the awareness of its incidence through different waves which are evolving on top of the same graph structure (the global network of connected devices). This is realized by considering vectorial compartments made of two components, the first being descriptive of the state of the device with respect to the new malware's propagation, and the second accounting for the awareness of the device's user about the presence of the cyber threat. By introducing suitable transition rates between such compartments, one can then follow the evolution of a cyber-epidemic from the moment at which a new virus is seeded in the network, up to when a given user realizes that his/her device has suffered a damage and consequently starts a wave of awareness which eventually ends up with the development of a proper antivirus software. We then compare the overall damage that a malware is able to produce in Erd\H{o}s-R\'enyi and scale-free network architectures for both the case in which the virus is causing a fixed damage on each device and the case where, instead, the virus is engineered to mutate while replicating from device to device. Our result constitute actually the attempt to build a specific compartmental model whose variables and parameters are entirely customized for describing cyber-epidemics.


翻译:在我们日益相互联系的世界中,一种具体的风险是意外或故意生成的网络流行病(或网络大面积),其中网络病毒从设备传播到设备,直到破坏全球互联网系统,在经济成本和与基本服务关闭有关的社会危害方面造成灾难性后果。我们引入了一种条块模型,研究恶意软件的传播和通过不同波浪了解其发生率,这些波流正在同一图形结构(连接装置的全球网络)上演化。这是通过考虑由两个组成部分组成的矢量舱实现的,第一个是描述该设备与新恶意软件传播有关的状况,第二个是说明该设备用户对存在网络威胁的认识。通过在这种舱间引入适当的转换率,可以跟踪网络新病毒在网络中播种的那一刻的演变,直到某个特定用户意识到其设备已经遭受了损坏,从而开始了一个意识的浪潮,最终从网络变异变变变变变变变变的尝试, 也就是变变变变的变变变变的机。我们比较了正常的病毒,然后又可以分析整个病毒的变变型机。

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