互联网络中对信息传播源推断的理论与算法研究

With the quick development of physical and virtual networks, the detection and identification of some malicious information sources, such as a computer virus source in the Internet, or a misinformation or rumor in an online social network, are crucial for the network security. How to identify the spreading source given an observation of the infected nodes and the underlying network structure remains a rather unexplored and challenging problem. We will develop mathematical theories and distributed algorithms to identify a single and multiple spreading sources in a network, and quantify the detection performance in terms of the network structure. The novelty in our research is to utilize a novel link between Polya's urn model in probability theory and statistical inference on graph for the susceptible-infection model to quantify the exact detection performance in networks with large but finite number of infected nodes as well as asymptotically large networks. We will also develop tools and protocols for network forensics using time-varying surveillance data from some well-known social networks. This project lie in the networks and spreading area, with an emphasis on virus or rumor source detection and identification. It will involve information theory, graph theory, signal processing, optimization, data mining, design and analysis of the algorithms and protocols in network forensics, etc.

在日益增长的物理和虚拟互联世界中，在网络中检测和识别特定信息源，如互联网上的计算机病毒源或者在线社交网络中的关键消息等，对于各类网络安全和社会管理系统具有重要的意义。给定观察到的被感染节点，如何在网络中识别信息源是一个尚待解决的挑战问题。本课题研究将建立数学理论和分布式算法来解决网络中单个或多个信息源的识别问题，并将给出检测性能的定量分析。研究将创新地利用概率论中的波利亚罐模型和图论上的统计推断问题之间的内在联系刻画出精确的检测性能。并且进一步根据现有社交网络数据，开发出网络取证的工具和协议。本研究课题所涉及的科学领域是网络与传播，重点在病毒源或者信息源的检测与识别方面。在方法范畴，涉及到信息理论、图论、信号处理理论及方法、优化理论及方法、数据挖掘方法、网络取证算法与协议的设计与分析。

在日益增长的物理和虚拟互联世界中，在网络中检测和识别特定信息源，如互联网上 的计算机病毒源或者在线社交网络中的关键消息等，对于各类网络安全和社会管理系统具 有重要的意义。给定观察到的被感染节点，如何在网络中识别信息源是一个尚待解决的挑战问题。本课题研究将建立数学理论和分布式算法来解决网络中单个或多个信息源的识别 问题，并将给出检测性能的定量分析。研究将创新地利用概率论中的波利亚罐模型和图论上的统计推断问题之间的内在联系刻画出精确的检测性能。并且进一步根据现有社交网络 数据，开发出网络取证的工具和协议。本研究课题所涉及的科学领域是网络与传播，重点 在病毒源或者信息源的检测与识别方面。在方法范畴，涉及到信息理论、图论、信号处理 理论及方法、优化理论及方法、数据挖掘方法、网络取证算法与协议的设计与分析。