生物病毒與計算機病毒及其免疫方法

1、生物病毒與計算機病毒及其免疫方法生方 林 熊 忠（浙江大學物系杭州310027）摘要 主要敘述了生物病毒和計算機病毒的致病機理、特征和對其進行防疫的一般方法。并且通過比較，利用現(xiàn)代生物技術和計算機技術之間相互借借鑒的思想，從而提出用防生物病毒的方法來防計算機病毒及相互影響的一些基本思路。還包括對這兩個科學領域未來發(fā)展的一些看法。關鍵詞 生物病毒 計算機病毒 免疫隨著科學技術的發(fā)展，計算機技術和生物技術之間有了越來越多的相通之處。計算機神經(jīng)網(wǎng)絡的組成設計與生物的神經(jīng)網(wǎng)絡之間的相似，計算機的遺傳算法和生物遺傳的特點的相似和生物病毒與計算機病毒之間的相似，都充分體現(xiàn)了這點。本文旨在討論生物病毒和計算

2、機病毒之間的一些問題。狹義的生物病毒是1種獨特的傳染因子，它是能夠利用宿主細胞的營養(yǎng)物質(zhì)來自主地復制自身的DNA或RNA、蛋白質(zhì)等生命組成物質(zhì)的微小生命體。而廣義的病毒復雜得多，包括擬病毒、類病毒和病毒粒子（virion），其中擬病毒和類病毒僅是1條簡單的ssRNA鏈，virion是種類似酶的蛋白分子。因此生物病毒很難有1個確定的、明確的定義。同理，給計算機病毒下定義也較困難。狹義的定義只是指一些能夠精確地復制自身，或者發(fā)生變異后產(chǎn)生下一代的一些程序片段。而廣義的計算機病毒指一切具有破壞計算機系統(tǒng)、資源和干擾計算機正常運行的程序代碼，包括蠕蟲。兩者是不同領域的兩個概念，其物質(zhì)基礎也完全不同，但

3、它們的一些性質(zhì)卻有驚人的相似之處，具體表現(xiàn)有以下幾個方面：（1）宿主（2）感染性 復制后的生物病毒裂解宿主細胞而被釋放出去，感染新的宿主細胞。計算機病毒同樣也具有感染力，被復制的病毒代碼總要搜尋特定的宿主程序代碼并進行感染。生物病毒的核酸好比計算機病毒的循環(huán)程序，其不斷地循環(huán)導致產(chǎn)生的新個體的數(shù)量比起計算機病毒，更具有感染力。1個生物病毒能通過1次侵入而產(chǎn)生成千上百的新個體，很少有計算機病毒能有如此強大的增殖能力。（3）危害性 雖然生物病毒會給人類帶來一定的益處，例如利用噬菌體可以治療一些細菌感染；利用昆蟲病毒可以治療、預防一些農(nóng)業(yè)病蟲害等，但卻危害很大，例如HIV、狂犬病毒等，給人類帶來生命

4、的危險；流感病毒、肝炎病毒等會帶來疾?。籘MV，馬玲薯Y病毒給人帶來財產(chǎn)損失。計算機病毒也有其利弊。如著名的Brain 病毒就是計算機程序的作者Amjad Farooq Aivi & Basit Farooq Aivi兄弟為了保護他們的文件不被非法地拷貝，在其程序中加入一些保護性的程序代碼。但不幸的是這種技術被一些人所濫用，而背離了其初衷，產(chǎn)生了如Autumn Ieaves、Ping Pong病毒等。還有些病毒，如蠕蟲，雖其不具備破壞能力，但它在計算機網(wǎng)絡中不斷地復制自己而增加了網(wǎng)絡系統(tǒng)的負擔，輕則使系統(tǒng)運行的速度減慢，重則使整個系統(tǒng)癱瘓。一些惡性病毒，會給計算機系統(tǒng)帶來毀滅性的破壞，

5、使計算機系統(tǒng)的資源招致無法恢復的破壞，甚至會對硬件參數(shù)（CMOS參數(shù)）進行修改。如著名的Brain病毒會擦除軟盤和硬盤的引導扇區(qū)的數(shù)據(jù)；Alamenda病毒會覆蓋O磁頭、39磁道8扇區(qū)的數(shù)據(jù)。（4）微小性 最大的生物病毒痘病毒，其直徑也只不過450nm，而一般的生物病毒的個體更小，必須在電鏡下才能見到其真面目。同樣，計算機病毒也相當短小精悍，其代碼一般都較短。如Batch病毒（一種*.BAT特洛伊木馬型病毒），只有271個字節(jié)左右的代碼長度；Icelandic病毒只有642-656個字節(jié)的長度。很少有計算機病毒的代碼長度超過2K的。（5）簡單性 生物病毒缺乏許多重要的生物酶系，如核酸合成酶系，

6、呼吸酶系，蛋白質(zhì)合成酶系等。因病毒顆粒過于微小，無法攜帶病毒復制所需全部信息，因此必須利用宿主來合成自身所需物質(zhì)。計算機病毒也具有這些特點，其程序代碼一般都不具備可執(zhí)行文件的完整結構（除Batch病毒和一些特洛伊木馬外），因此不可以單獨地被激活、執(zhí)行和復制，必須將其代碼的不同部分鑲?cè)氲剿拗鞒绦虻母鱾€代碼段中去，才能具有傳染和破壞性。（6）變異性 不管生物病毒還是計算機病毒都具有變異性。HIV是生物病毒中最具代表性的一種，它的變異能力使人的免疫系統(tǒng)無法跟上它的變化，因此成為人類最難對付的病毒之一。計算機病毒的變異力也大得驚人，像1701病毒就可以達到11種，產(chǎn)生的變異一般都是人為的，因此清除顯得

7、較為容易?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了一種具有生物學意義的變異特性的病毒，其通過自身程序來完成變異的功能，這些病毒即為多態(tài)性病毒，如DAME病毒，在其同樣的復制品中，相同的代碼不到3 個。（7）多樣性 1982年，美國的計算機專家Fredric Cohen博士在他的博士論文中闡述了計算機病毒存在的可能性，并用DOS2.1幾乎所有的批處理命令和C語言程序演示了他的病毒程序。從1987年首例計算機病毒Brain被發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在，計算機病毒的數(shù)量已經(jīng)超過了5000種。同樣，自1892年俄國植物學家D.I-vanoskey發(fā)現(xiàn)了煙草花葉病毒（TMV）到現(xiàn)在，生物病毒的數(shù)量也以驚人的速度增長。這項工作已成了這兩個領域的重要主

8、題工作之一。（8）特異性 流感病毒只能引起流感；狂犬病毒只能引起狂犬病。同樣，計算機病毒也具有特異性，如MacMag病毒是Macintosh計算機的病毒；Macro病毒只能攻擊數(shù)據(jù)表格文件；Lehigh只感染COMMAND.COM文件；Invol病毒只感染*.SYS文件。（9）相容性和互斥性 溶源性噬菌體是典型的具有相容性和互斥性的生物病毒，而計算機病毒Jernsalem只對*.COM型文件感染一次，對*.EXE文件則可以重復感染，每次都使文件增加1808個字節(jié)。（10）頑固性 由于病毒的變異，使得消滅病毒的工作具有相當大的困難，斗爭具有道高一尺，魔高一丈的意味。從目前的情況來看，人類要想真正

9、地征服這兩個領域的病毒，具有相當大的困難。經(jīng)過長期實踐，還是掌握了一定的經(jīng)驗和技術。以上對生物病毒和計算機病毒的一些共性進行比較，下面將對病毒的清除進行一些討論。在計算機領域中最常用的方法是利用一些殺病毒的軟件，如美國Central Point sofrware公司的CPAV反病毒軟件、KV系列軟件、中國公安部的Scan察毒，Kill殺毒軟件等，都可對一些病毒產(chǎn)生效用。其基本原理都是對已知的病毒的標識進行記憶、判斷，從而達到查出病毒和消滅病毒的目的。另一種是給計算機接種“疫苗”的方法，包括軟件和硬件“疫苗”，對于軟件“疫苗”，是通過給每個文件添加一疫苗程序而達到防毒的目的，這樣必然增加了程序的

10、長度和存儲介質(zhì)的消耗；而硬件“疫苗”相對較有優(yōu)越些，主要是給計算機插上一些防毒卡，主要包括一塊EPROM來存取防毒程序，對執(zhí)行的程序進行檢測和對磁盤進行檢查。目前我們識別計算機病毒的方法，都是通過對其特有標識進行的，一個軟件不可能對所有的病毒標識進行判斷，否則其軟件的規(guī)模和判斷所需要的時間都是難以想象的。如今隨著編程技術的發(fā)展，出現(xiàn)了Norton Anti-Virus和病毒防火墻等一些Windows環(huán)境下的在線殺毒軟件，可以在一定程度上代替軟件疫苗。生物病毒的防治也不容樂觀。雖然機體能產(chǎn)生干擾一些病毒的復制過程，但是其對生物體自身細胞也有干擾、殺傷作用。機體本身也能產(chǎn)生抗體等物質(zhì)來抵抗、消滅病

11、毒，但是一旦病毒突破機體的這道防線或者對藥物產(chǎn)生了抗性，那么病毒的危害就無法避免了。在這方面，HIV顯現(xiàn)出其巨大的威脅性，構成對人類的巨大危害。困其強大的變異能力，使人類的免疫系統(tǒng)無法承受，只好對其妥協(xié)，承認其入侵的合法性。一些較為溫和的病毒，一般不立即對宿主細胞構成威脅，而是潛伏著，或者使宿主細胞產(chǎn)生病變，如大部分能夠致病的逆轉(zhuǎn)錄會使宿主細胞產(chǎn)生癌變；或者經(jīng)過一段時間潛伏后，又顯現(xiàn)出像烈性病毒一樣的破壞作用。有些還能產(chǎn)生持續(xù)地感染，如皰疹病毒等。雖然人類能利用一些藥物殺死病毒或抑制病毒的復制過程，但是每種藥物都有使用范圍，不可能具有廣譜性。接種疫苗是一種較好的方法，但是這只是一種防御手段，并

12、且疫苗制備有一定的難度，其制備必須在病毒被發(fā)現(xiàn)之后，因此也不是一種萬全之策。有人設想根據(jù)計算機病毒的消除方法，即在生物細胞找到類似與計算機病毒的標識的DNA序列來鑒定和分離病毒的存在，從而破解生物病毒的程序，并將此DNA序列注入受侵染的細胞，主動的殺死或抑制病毒的繁殖。這種方法能否應用于其他疾病的治療，還將要由一定的實驗來證實。隨著一些新型病毒的發(fā)現(xiàn)，如沅病毒等，這種希望變得更為渺茫。計算機領域?qū)ι镱I域的借鑒，目前取得的成果同樣也較小。給計算機安裝一個免疫系統(tǒng)的設想，顯得有點兒不太現(xiàn)實。免疫系統(tǒng)的復雜程度，人類就目前的技術水平是很難構造實現(xiàn)的，因此確認病毒就成了一個很大的問題。因為計算機系統(tǒng)

13、是基于馮-諾伊曼模式的，所有的程序都是用二進制表示的，病毒程序和一般的程序都具有相同的代碼，因而此模式不可能對有害和無害的機器碼作出判斷，因此無法克服病毒所帶來的危害。如今一些新的病毒，如隱蔽型病毒、多態(tài)性病毒、超級病毒和破壞性感染型病毒的發(fā)現(xiàn)，使防毒的工作變得更加困難。如隱蔽型病毒能動態(tài)地隱蔽自己，使得DOS的DIR命令無法查出其長度，而用FC命令時它能夠?qū)⑵浯a暫時移出宿主程序，因此不易查覺；超級病毒則可不依賴于DOS等操作系統(tǒng)而存在，因而可以繞過殺毒程度的陷阱，免于遭害。但是我們還是能夠從這些新型計算機病毒得到一些有益的啟示。如多態(tài)性病毒的程序邏輯可作為未來智能型機器人的一種邏輯模型。因其真正具有了生物學意義的變異能力。這樣以后機器人就能夠自我修復和復制，并且可根據(jù)具體的環(huán)境情況制造出與自己類似的個體。目前看來，防治病毒的當務之急