考虑相依边负载的相依网络鲁棒性研究

针对现实中不同网络之间的连接边存在负载传递和容量约束的现象,提出了一种考虑相依边负载的相依网络级联失效模型,并将该模型运用到地铁公交相依网络上,分析不同交通网络之间的换乘所带来的负载分配问题。该模型综合考虑了相依边过载失效、相依节点故障和非最大连通子图节点损失的失效情况。通过调节攻击比例,分析不同负载重分配策略、不同的网络耦合方式与组合模式、网络的相依程度、不同边攻击方式下对相依网络鲁棒性的影响。结果表明:剩余容量分配策略能有效缓解相依边的过载失效,小世界网络组成的相依网络鲁棒性更好;提高耦合程度和子网络的平均度能有效提高相依网络的抗毁性;相较于相连边,攻击相依边对网络的鲁棒性影响更大。     

基于最大连通子图相对效能的相依网络鲁棒性分析

目前鲁棒性指标的研究主要针对单一网络,而对相依网络的探究较少。为此,该文对鲁棒性研究中几个常用的鲁棒性指标进行探究,针对相依网络级联失效过程,提出了基于最大连通子图相对效能的鲁棒性度量指标,并通过仿真实验验证其合理性。结果表明,相比现有常用指标,该指标能更准确地衡量相依网络在级联失效过程中的鲁棒性变化,可适用于大规模相依网络中基于仿真的鲁棒性分析。     

过载情形下群依赖作战网络恢复方法

作战网络能够加速作战体系中杀伤链的闭合从而倍增作战效果,但是其也面临着被重点毁伤的威胁,为快速有效恢复甚至提升作战网络的鲁棒性,对作战网络级联失效建模和鲁棒性恢复方法展开了研究。首先,针对作战网络建模存在偏差的问题,从实际出发构建了双层异质群依赖作战网络模型,然后分析并设计了条件性群依赖失效、非连通失效和临界过载失效等级联失效过程,并提出具有作战意义的网络鲁棒性指标。考虑到时效性和恢复资源的限制,利用作战网络节点的属性特征,提出一种基于容量和重要性的边界节点优先恢复(prior recovery based on capacity and importance, PRCI)方法。最后,通过不同方法对比、调整模型参数等仿真实验检验所提方法的有效性和可行性。仿真结果表明,PRCI方法的恢复效果明显优于其他基准方法,具有起效快,迭代少的特点,在相同资源条件下可快速有效恢复作战网络的能力;同时还发现该方法的恢复效果与容忍度、容量参数、过载承受系数及恢复比例成正比,与负载参数成反比,进一步为作战网络的结构优化设计提供了参考。     

考虑社群结构的复杂网络的级联故障抵制模型

研究复杂网络的级联故障对评估网络系统的稳定性具有重大意义.在经典的线性负载容量模型基础上,通过探测网络的社群结构,有选择地对社群边界节点的容量附加二次容忍值,建立级联故障抵制模型.在级联故障仿真中,采用不同干扰策略对IEEE118标准电网、国内现实电网等模拟故障过程.仿真结果表明,所建抵制模型通过对社群边界节点的容量进行二次扩容,能以较小的成本提高网络的稳定性,同时发现社群边界节点具备“防火墙”和“引爆点”的双重功能.通过将单一网络推广到两层耦合网络,发现在成本可控下新模型对相依网络的级联故障依然具备较好的抵制能力,说明本文所提模型具备一定的适应性.     

提高相依网络鲁棒性的加边策略研究

网络结构对于网络的鲁棒性能具有一定影响。该文针对不同耦合方式的相依网络,研究了网络鲁棒性与加边策略之间的关系。对采用部分耦合和一对一全耦合的相依网络模型,分别提出了低相对介数内加边策略和低相对介数耦合加边策略,并将其与已有的几种策略进行仿真对比,仿真结果表明了该文所提策略的有效性。此外,进一步探究了负载参数对于加边策略的影响。研究发现,随着负载参数的不断增加,采用加边策略后,网络鲁棒性普遍提高,但选取不同的负载参数,可能会导致某一种加边策略无效。因此,综合考虑负载参数、选取适当的加边策略,能够更好地提高网络抵御级联失效的鲁棒性。研究成果对于有效使用资源,优化相依网络的拓扑结构,提高相依网络抵御级联失效的鲁棒性具有一定的指导作用。     

基于分布式流的复杂网络上边级联失效

考虑现实网络中流的分布式传输方式和边的负载-容量关系,提出了一个带有可调权重参数的边级联失效模型。依据新的度量网络鲁棒性指标,探讨了两种典型复杂网络由蓄意边攻击而引发的级联失效行为。仿真结果表明,存在最优参数值使得网络达到最强抵制边级联失效的鲁棒性,能够显著降低灾害动力学发生的可能性。而且,网络的拓扑结构和平均度均对网络鲁棒性产生了影响。     

指挥信息系统双层耦合网络模型级联失效研究

针对指挥信息系统级联失效研究中存在的结构建模简单和攻击方式单一的不足,提出指挥信息系统双层耦合网络模型,在此基础上设置不同的攻击方式,分析系统的级联失效特性.首先,根据指挥信息系统体系结构和层级网络理论,构建了由通信网络和功能网络构成的双层耦合网络模型,并提出节点重要度指标;其次,设置实体打击、赛博攻击和混合攻击三种攻击方式,以及不同的攻击强度对指挥信息系统进行攻击,分析其级联失效机理;最后,仿真分析表明,双层耦合网络模型能够反映指挥信息系统的结构特征,基于该模型能够分析指挥信息系统在多种攻击方式和攻击强度下的级联失效特性.     

考虑级联失效的可重构网络抗毁性研究

网络是由节点与连接节点的边构成的拓扑结构;节点之间通过边进行信息交互并实现网络的功能。网络中一个或多个节点发生的故障,会通过节点之间的连接关系引起其他节点发生故障,这种现象称为级联失效。网络的功能依赖于网络结构,当部分节点或者边发生故障时,网络往往能通过重构和载荷分配等方式恢复和保持一定的功能。以无人机集群和通信网络为研究背景,考虑了无人机集群的级联失效行为和可重构特点。通过引入节点最大连接数限制,提出了一种基于信息载荷分配的多状态级联失效规则与基于概率的动态网络重连规则,研究了级联失效行为的扩散和传播对网络抗毁性的影响。通过仿真实验设计及分析,提出几点提升集群抗毁性的可行建议。     

基于站点线路数的城市公交网络鲁棒性研究

以成都、重庆、昆明、贵阳和拉萨的公交站点网络为例,研究了节点依据站点线路数(途经某车站的公交线路总数)失效后网络的鲁棒性,并将所得结果与随机失效、度值选择性失效和介数值选择性失效进行了比较。首先分析了网络的拓扑特性;然后研究了不同节点失效方式下网络的静态鲁棒性;最后基于负载?容量级联失效模型,研究了网络的动态鲁棒性。结果显示:1) 各城市累积度分布和累积站点线路数分布近似服从指数分布;2) 公交站点网络的静态鲁棒性与网络的拓扑结构密切相关,累积度分布的指数越大,度值选择性失效下的网络越脆弱;3) 与静态鲁棒性的结果相反,在考虑级联失效时,动态度值选择性失效对网络的破坏性弱于静态度值选择性失效。     

无线传感器网络无标度容错拓扑的级联失效研究

针对无线传感器网络无标度容错拓扑的级联失效问题,首先借助概率母函数法,推导出单一随机节点失效下无线传感器网络无标度容错拓扑的级联失效规模,进而在幂函数负载分布条件下,求解出触发无线传感器网络无标度容错拓扑级联失效的临界负载值.研究结果表明,在无线传感器网络无标度容错拓扑中,当网络负载参数超过其临界值时,一个随机故障节点将引起整个网络的级联失效.仿真结果验证了解析推导的正确性.     

地震灾害下城市双层关联生命线网络易损性

以双层关联生命线网络为对象,建立生命线网络性能概率易损性仿真模型和关联单元震害和级联失效联合概率方法,形成地震灾害下双层关联生命线网络易损性研究框架,开展地震灾害下城市双层关联生命线网络性能的概率易损性分析. 在以华东某市电力和燃气关联网络为例的案例研究中,依据研究框架构建仿真流程,得到场景地震下双层关联生命线网络性能的概率易损性曲线. 结果显示,场景地震下,案例电力网络发生中度性能损失的概率较大,燃气网络发生重度性能损失的概率较大,燃气网络性能重度损失的概率随着关联强度的增强而明显增大. 电力网络和燃气网络均在单元抗震和网络布局上存在薄弱点,是2个网络发生性能损失的重要原因,应在后续规划中改进.     

相互依存网络鲁棒性研究综述

对相互依存网络的研究现状进行综述. 介绍了相互依存网络的概念和模型, 并简单描述了相互依存网络上的级联失效过程. 根据网络的拓扑结构, 分别从一对一连接关系的相互依存网, 多对多连接关系的相互依存网, 多层网络系统以及无标度网络构成的相互依存网络四个部分介绍相互依存网的鲁棒性研究, 及其鲁棒性的提升方法. 最后对相互依存网络的研究现状进行小结并对未来发展做出展望.     

带有恶意串谋检测的机会感知数据转发机制

针对机会感知现有信任机制无法有效解决节点串谋的问题,提出了一种带有恶意串谋检测的数据转发机制．首先,根据节点间连接状态构建暂态连接子网,同时,在分析异常交互行为的基础上,搜寻具有最大聚集密度的异常频繁交互子集,从而检测出恶意串谋节点;其次,通过建立暂态信任子网,同时利用节点间连接强度和协作意愿评估暂态信任子网内节点间暂态信任关系,进而,选择最佳中继节点完成数据转发．仿真结果表明,所提出的机制可有效地降低串谋攻击对网络性能造成的不良影响,并且能够达到准确高效转发数据的目的．