Network_attack_propagation/network_attack_propagation.ipynb

{
 "cells": [
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "# Propagacja ataku sieci z wykorzystaniem spacerów losowych\n",
    "\n",
    "- Marcin Kostrzewski\n",
    "- Mateusz Tylka\n",
    "- Krystian Wasilewski"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Problem\n",
    "\n",
    "W jakich topologiach sieci komputerowych potencjalny atak wirusa rozprzestrzeniałby się najszybciej, a w których najwolniej?\n",
    "Aby rozwiązać ten problem zaprojektowaliśmy symulację ataków wirusa na różne rodzaje topologii sieci."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Graf\n",
    "\n",
    "Grafem nazywamy kolekcję dwóch zbiorów: zbioru wierzchołków V oraz zbioru krawędzi E. Zbiór wierzchołków jest dowolnej postaci. Elementami zbioru krawędzi są e∈E, które są podzbiorami postaci v1,v2 dla pewnych dwóch wierzchołków v1,v2∈V (jeśli graf jest nieskierowany) lub parą uporządkowaną (v1,v2) jeśli graf jest skierowany.\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {
    "collapsed": false,
    "pycharm": {
     "name": "#%% md\n"
    }
   },
   "source": [
    "## Spacer losowy na grafie\n",
    "Inaczej błądzenie losowe. Obiekt przemieszczający się na grafie losowo wybiera jeden z sąsiednich do obecnego wezłów, żeby się do nich przemieścić. Ruch ten nie zależy od historii ruchów - tylko ostatnie przemieszczenie jest brane pod uwagę przy podejmowaniu decyzji."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {
    "collapsed": false,
    "pycharm": {
     "name": "#%% md\n"
    }
   },
   "source": [
    "## Model\n",
    "Model sieci reprezentowany jest jako graf nieskierowany. Każdy węzeł reprezentuje w nim urządzenie a krawędzie połączenia między nimi. Węzły zaznaczone na czerwono reprezentują urządzenie zainfekowane przez wirusa, który przemieszcza się do nowych urządzeń spacerem losowym - w każdym kroku wirus wybiera jeden z sąsiadujących węzłów z jednakowym prawdopodobieństwem i próbuje go zainfekować."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Implementacja\n",
    "\n",
    "W naszym przypadku dana topologia sieci będzie przedstawiona za pomocą grafu nieskierowanego, a wirus będzie infekować sieć przemieszczając się po jego krawędziach za pomocą spaceru losowego."
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Kod"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Eksperymenty"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Magistrala"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "from network_attack_propagation import bus_experiment \n",
    "bus_experiment()"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "![](bus0.gif)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "![](bus8.gif)\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "![](bus15.gif)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Pierścień"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "from network_attack_propagation import ring_experiment \n",
    "ring_experiment()"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "![](ring0.gif)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "![](ring8.gif)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "![](ring15.gif)\n"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "### Gwiazda"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "code",
   "execution_count": null,
   "metadata": {},
   "outputs": [],
   "source": [
    "from network_attack_propagation import star_experiment \n",
    "star_experiment()"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "![](star0.gif)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "![](star2.gif)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "![](star4.gif)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "![](star6.gif)"
   ]
  },
  {
   "cell_type": "markdown",
   "metadata": {},
   "source": [
    "## Wnioski\n",
    "\n",
    "Najszybciej wirus rozprzestrzenia się w pierścieniu, a najwolniej w magistrali."
   ]
  }
 ],
 "metadata": {
  "kernelspec": {
   "display_name": "Python 3.9.0 64-bit",
   "language": "python",
   "name": "python3"
  },
  "language_info": {
   "codemirror_mode": {
    "name": "ipython",
    "version": 3
   },
   "file_extension": ".py",
   "mimetype": "text/x-python",
   "name": "python",
   "nbconvert_exporter": "python",
   "pygments_lexer": "ipython3",
   "version": "3.9.0"
  },
  "vscode": {
   "interpreter": {
    "hash": "3dafdb3de6203a1118d6c063d9a807622a512a5be3d463a10b75ce9c56521739"
   }
  }
 },
 "nbformat": 4,
 "nbformat_minor": 2
}