基于节点蓄意攻击的无标度网络级联抗毁性研究

增强网络的抗毁性对于抵御级联故障具有重要的现实意义。为研究网络参数对级联抗毁性的影响,结合变幂律无标度网络和变聚类系数无标度网络模型,在最大负荷节点遭受蓄意攻击的情况下,研究了无标度网络的幂律指数、聚类系数和平均度与级联抗毁性的关系。结果表明,无标度网络的幂律指数和平均度与网络的级联抗毁性正相关,即网络越均匀、连接越稠密,级联抗毁性越强;但聚类系数对网络的级联抗毁性并没有显著影响。

变聚类系数加权网络的建模及其级联抗毁性分析

针对BBV等传统加权网络模型生成的网络聚类系数较小、簇度幂律特征偏弱等不足,提出了一个变聚类系数加权网络模型,其中新节点的加入根据节点强度和初始吸引度共同驱动的优先连接机制或三角连接机制与网络中的旧节点建立连接。仿真表明,当初始吸引度和三角连接概率取不同值时,生成网络的度、强度和边权都服从幂律分布,并且聚类系数可调,特别是随着三角连接概率的变大,簇度之间的幂律特征更加明显。最后构建了基于加权网络的级联故障模型,分析了权重因素、聚类系数等对网络级联抗毁性的影响。

蓄意攻击下一类多社团网络级联抗毁性研究

为研究社团结构对网络级联抗毁性的影响,结合一类多社团复杂网络模型,采用节点介数定义负荷,故障节点负荷采用局部择优分配策略,研究了在蓄意攻击下多社团网络负荷分配指数、社团内部耦合强度、社团间耦合强度、社团模块度等参数与级联抗毁性的关系。仿真结果表明负荷分配指数与级联抗毁性负相关,社团内部耦合强度、社团间耦合强度、社团模块度与级联抗毁性正相关。对比了BA(Barabási-Albert)网络和WS(Watts-Strogatz)网络的抗毁性,结果表明社团结构的存在降低了网络的抗毁性,负荷分配越均匀网络抗毁性越强。

多社团加权复杂网络建模及其级联抗毁性研究

为了研究社团结构和权重因素对网络级联抗毁性的影响,引入节点和边的消亡机制,建立了一类具有社团结构的加权网络模型.采用本方法生成网络的度、强度和边权分布都呈现无标度特性,比现有BBV(Barrat-Barthelemy-Vespignani)模型具有更好的社团结构特性,且幂律指数、模块度参数可调.在此基础上研究了网络的级联抗毁性,采用节点及其邻居节点强度的函数定义网络负荷,故障节点负荷采用"局部定义,局部分配"的策略.仿真分析了边权演化参数、模块度函数、攻击策略和演化时间对网络级联抗毁性的影响.结论表明,网络的抗毁性与边权演化参数、网络演化时间成反比,与模块度的关系不是单调的而是存在一个阈值.优先攻击度最大节点的策略对网络抗毁性破坏最大,且在多节点遭受攻击时,网络的故障规模会发生突变.文章的研究结论对故障的预防与控制以及网络的建设具有一定的参考价值.

不同冲击下快递网络级联失效抗毁性研究

快递网络是经济社会“大动脉”“微循环”的重要载体,具有复杂网络特征,研究其级联失效抗毁性对快递网络稳定高效运行具有重要意义。以顺丰速运订单数据为基础,在构建快递网络并分析其结构特征的基础上,研究突发事件和需求激增两种冲击下快递网络网络结构和运行时效的级联失效抗毁性。结果显示,顺丰速运快递网络具有小世界性和无标度特征。突发事件下,快递网络抵御随机攻击的能力较强,但面对蓄意攻击比较脆弱;节点容限系数的增加对网络抗毁性提升的作用不明显。需求激增下,相对网络结构稳定性,网络运行效率更易受到影响;为了有效应对快件高峰压力,企业不仅要在规划建设阶段进行冗余设计,更要在高峰期来临前做好物流资源储备和调度。两种冲击下,剩余容量分配策略都比平均分配和介数分配策略更有效。研究结果对快递网络合理规划和应急管理具有参考意义。

基于社团划分的复杂网络级联抗毁攻击策略

为研究在社团划分基础上复杂网络的级联抗毁攻击策略,采用节点及其邻居节点介数定义初始负荷,这种定义方式综合考虑了节点的信息,采用局部择优分配策略处理故障节点负荷,研究了网络耦合强度,WS(WattsStrogatz)小世界网络、BA(Barabási-Albert)无标度网络、ER(Erds-Rényi)随机网络、局域世界(WL)网络在社团划分攻击策略下抗毁性,以及不同攻击策略下具有重叠和非重叠社团结构网络的抗毁性。仿真结果表明,网络的耦合强度与抗毁性成负相关;不同类型网络在快速分裂算法识别社团前提下,攻击介数最大节点时网络抗毁性最弱;具有重叠社团结构的网络在集团渗流算法(CPM)识别后,采用攻击重叠部分介数最大节点的策略时网络抗毁性最弱。结论表明采用社团划分的攻击策略可以最大规模破坏网络。

有限冗余资源的加权复杂网络抗毁性分析优化

针对拓扑结构确定的加权复杂网络抗毁性优化问题,提出了一种基于有限冗余资源的冗余容量优化模型.定义了3种不同的冗余容量分配策略,研究了不同分配策略对于加权无标度网络的有效性.结果表明,负荷偏好容量分配策略对于加权无标度网络的抗毁性优化效果最好,而负荷重点容量分配策略的优化效果最差,对于抑制加权复杂网络级联失效的传播,仅仅通过保护网络中负载较大的边优化效果并不明显.本文方法通过优化加权复杂网络中部分边的容量,可达到有效控制网络级联失效发生及传播的目的,具有较强的实用性,研究成果能够为实际加权复杂网络的抗毁性定性评估及优化设计提供有益的参考和指导.

军事物流基础设施网络级联失效抗毁性研究

为提高军事物流基础设施网络抗毁能力,在分析军事物流基础设施网络结构的基础上,构建军事物流基础设施网络级联失效抗毁性模型,并利用Matalab软件进行节点要素级联失效抗毁性模拟分析。研究表明,军事物流基础设施网络节点负载调节系数值越大,网络抗毁性能越强。

网络级联抗毁攻击信息层次化分类仿真研究

网络技术加速了社会信息化进程。但是网络安全形势日趋严峻,网络攻击技术正在不断地向隐蔽、高效和智能化方向发展。网络级联抗毁攻击信息层次化分类是骨干网安全监测条件下海量报警信息处理的迫切需要。针对平面分类方法对网络级联抗毁攻击信息分类时出现的精度不高的现象,设计一种基于程序树的层次化分类方法。采用分词管理的方式,将网络级联抗毁性攻击信息作为一种特征项考虑,提取攻击信息的节点特征;将攻击信息的权重计算过程看做是一个节点信息的频度权衡过程,计算攻击信息节点权重值,利用程序树的结构特征,按照根、茎、叶的分类方式,实现网络级联抗毁攻击信息的层次分类。仿真结果表明,层次分类方法比平面分类方法的信息分类精度提高了15.16%。说明基于程序树的层次化分类方法具备有效性,能够实现网络级联抗毁攻击信息的准确分类。

边攻击下非对称相依作战网络级联失效模型

复杂网络理论在作战网络中的应用是一个全新的研究视角,也是探索网络结构和功能之间关系的有力手段.为研究负荷作用下相依作战网络的级联失效过程,首先依据军事系统的实际交联关系构建了非对称双层相依作战网络模型;然后改进了基于本地负荷重分配的非线性"负荷-容量"模型来研究连边的失效及负荷传递,计算了级联失效模型的计算复杂度;最后仿真分析了连边遭受蓄意攻击时,连边负荷及容量与网络级联抗毁性的关系,并与WS-WS对称网络模型进行对比.仿真结果表明:无论是孤立状态还是相依状态下,网络的级联抗毁性与连边容量变化呈正相关,而与负荷的变化呈负相关;相依网络的级联抗毁性比孤立网络要差,并且相依网络级联失效的过程更缓慢;孤立C2网络中的层级加权结构使得级联失效过程中出现短暂的平台期;与对称WS-WS相依网络相比,非对称作战网络的级联抗毁性更差.在非对称相依网络中,子网之间的级联抗毁性不同,而在相依对称网络中,子网的级联抗毁性几乎相同.

基于CI-TOPSIS模糊多准则群策略的应急物流网络级联失效抗毁性评估研究

针对突发事件下动态网络拓扑结构的评价问题,提出基于CI-TOPSIS模糊多准则群策略的应急物流网络级联失效抗毁性评估方法。首先,界定了突发事件下应急物流网络级联失效抗毁性,以及给出相应评估指标。其次,考虑多准则群策略中评价准则之间的相应依存性,给出基于Choquet积分与区间直觉模糊集的聚类算子。最后,构建基于CI-TOPSIS模糊多准则群策略的应急物流网络级联失效抗毁性评估模型,并以南京应急物流网络评估为实例进行仿真分析,验证了该方法的可行性。仿真分析同时表明,该方法更适用于突发事件下动态网络拓扑结构评估的决策实践,是一种非常有效的科学方法,可应用推广到其他更多决策领域。