集合扩充的社团分解算法

社团结构是复杂网络的重要特征之一,寻找网络中的社团对于分析整个网络的结构和功能都有非常重要的意义.综述了一些经典的复杂网络社团结构划分的算法,提出了一种基于集合扩充的社团结构划分的新算法.该算法以网络中相邻的两个节点构成的集合为起点,用社团同外部联系的边的数目与社团内部边的数目的比值作为度量指标,通过计算将某一个邻居节点加入该集合后度量指标值的变化情况来判断某个邻居节点是否加入该集合,若度量指标值变小则将该邻居节点加入该集合,若度量指标值变大则不将该邻居节点加入该集合,直到不再有新的邻居节点加入时,一个社团就被划分出来.在剩下的网络中重复这个过程直到网络中的节点完全被划分.用社团结构分解中的两个经典例子测试了该算法,从测试结果来看,用该方法能够合理地划分网络中的社团结构,且运算量小,运行效率高,达到了预期目标.该社团结构的划分方法对于规模较大的复杂网络也具有普遍意义.     

社会网络结构洞在网络参政领袖分析中的应用

以社会网络中结构洞的理论为基础,探讨网络结构洞的有效规模、效率等指标在网络参政领袖分析中的意义,并运用社会网络分析方法及ucinet软件对人民网中的虚拟参政群体进行网络参政领袖的挖掘。实验说明,社会网络结构洞可以作为识别网络参政群体领袖人物的重要指标。     

基于交叉熵的节点重要性排序算法

如何高效地度量节点的重要性一直是复杂网络研究的热点问题。在节点重要性研究中,目前已有许多算法被提出用于判断关键节点,然而多数算法局限于时间复杂度过高或评估角度单一。考虑到熵可用于定量描述信息量的大小,因此,提出了一种基于交叉熵的节点重要性排序算法,该算法兼顾了中心节点与其近邻节点之间的整体影响力,并将节点的邻域拓扑信息有机地融合,使用交叉熵值来量化节点之间的信息差异性。为验证该算法的性能,首先采用单调关系、极大连通系数、网络效率以及SIR模型作为评价指标,其次在8个不同领域的真实网络上与其他7种算法进行比较实验。实验结果表明,该算法具有有效性和适用性,此外时间复杂度仅为O(n),适用于大型网络。     

利用局部拓扑信息发现模糊社团结构

根据网络节点的局部拓扑信息,给出了节点与社团的相似度度量方法,提出了一种新的发现网络模糊社团结构的粒子群算法。该算法在迭代过程中依据节点对不同社团的相似度来不断调整粒子的位置向量,减少了搜索的盲目性,提高了搜索效率。对不同规模的计算机生成网络和真实网络进行测试,实验结果表明,该方法能有效、快速的给出网络的模糊社团结构。     

基于效率度的航空网络影响力节点识别

航空网络中节点重要性不仅受网络拓扑结构影响还和节点流量紧密相关,由此建立了航空网络模型,提出了基于改进复杂度矩阵和节点使用率的效率度指标,采用节点效率度识别算法识别网络影响力节点。通过实例研究与5种传统的影响力节点识别指标进行对比分析,结果表明:根据网络鲁棒性攻击效率度指标识别的影响力节点时,航空网络会较快地趋于瘫痪,指标适用且有效性高;航空网络中节点流量对运行的影响大于网络拓扑结构。     

一种基于h指数变体的软件网络节点重要性度量方法

新成员在参与软件项目开发和维护系统时,往往需要花费大量时间去理解系统的结构和功能,为了加速新成员对系统的理解,通常优先推荐他们关注一些系统中更重要的类。大量研究表明软件系统具有明显的复杂网络拓扑形态,可以将软件系统抽象为软件网络模型,通过网络节点重要性度量方法识别软件系统中更重要的类,辅助新成员快速掌握系统的核心结构和功能。目前,关于网络节点重要性度量的方法很多,大多数方法仅考虑邻居节点的度或边的权重。另外,h指数作为一种成功用于定量评估研究人员学术成就的指标也很少应用于软件网络中重要类的识别。作者以Ant、Jung和Maven项目为研究对象,构建对应的加权软件网络模型,结合节点的度和连边的权重信息提出H-NWD、A-NWD和G-NWD 3个h指数的变体指标来度量软件系统中类的重要性,并与已有的度中心性、介数中心性、接近度中心性、特征向量中心性、PageRank中心性5个常用的复杂网络中心性度量指标进行对比。实验结果表明,本文所提的H-NWD和G-NWD指标与已有的度量指标交集达到80%以上,能够很好地识别软件系统中重要类;在确定类的修改情况下,H-NWD指标与度中心性、特征向量中心性、PageRank中心性共同识别的重要类节点rank值更靠前,且被识别的其他类节点修改更频繁,相比于已有指标在识别关键类上更准确。     

基于二阶信息的复杂系统弹性度量研究

基于节点最近邻信息,复杂系统弹性预测模型通过将多维方程映射为一维方程,度量复杂系统弹性。然而该模型并未引入节点二阶邻居的信息。基于复杂系统弹性预测模型,通过在映射过程引入节点二阶邻居信息,该文提出了一种考虑节点二阶邻居信息的复杂系统弹性预测模型,并在Barabási-Albert（BA）无标度网络、Watts-Strogatz（WS）小世界网络上验证了新模型的有效性,进而讨论了不同网络拓扑结构对新模型效果的影响。实验结果表明,在平均度不同的BA无标度网络和WS小世界网络中,基于节点二阶邻居信息的复杂系统弹性预测模型均可更准确地预测系统弹性。其中,网络平均度为2的BA无标度网络和WS小世界网络的系统弹性测量精度分别提高了79.89%和59.53%。且在同类网络中,网络平均度越小,基于节点二阶邻居信息的模型越适用。同时,针对同类型平均度相同的网络,改进后模型在BA无标度网络上的效果优于WS小世界网络。该文的研究为有效度量复杂系统弹性状态和设计弹性系统提供了科学的研究手段和理论支持。     

基于Omnet++的虫洞攻击的仿真实现

虫洞攻击(wormhole attack)是Ad Hoc网络中一种常见的路由攻击方法。在移动Ad Hoc网络中,虫洞攻击会严重破坏路由协议的正常运行,甚至使整个网络陷于瘫痪。基于Omnet++网络仿真器设计实现了Ad Hoc网络中的虫洞攻击,并提出若干衡量虫洞攻击的指标。仿真实验表明,由于虫洞攻击节点的破坏,网络的性能明显下降。     

基于模块度相似性的二分网络链路预测算法

基于社团结构,提出模块度相似性的二分网络链路预测算法,克服了二分网络在链路预测中丢失社团结构信息的局限性。首先,通过定义二分模块度,利用奇异值分解,将网络中的节点嵌入到欧式空间中的向量。其次,提出二分网络模块度相似性的框架,利用向量余弦相似度定义二分网络节点对之间的模块度相似性指标(MS指标)。最后,基于小提琴图和评价指标AUC,在3个真实网络上进行模拟仿真,与9种链路预测相似性指标进行对比,证明MS指标用于二分网络链路预测具有较高的精度。     

一种星簇双环片上网络拓扑结构

随着半导体工艺的不断发展和芯片中所包含的IP核数目的增加,片上系统的互连结构对系统性能和面积具有极大的影响．为了减少节点度、减少链路和重用路由器节点,提出了一种规则的片上互连网络--星簇双环 (Star-Cluster Double-Loop,SCDL(2m))拓扑结构,该拓扑结构具有4m个节点并且每个节点连接3个相邻节点和4个IP核．SCDL(2m)是一种拓扑结构简单、平面的、对称的并且具有良好扩展性的互连网络．SCDL(2m)互连网络节点采用一种新的约翰逊编码方法,使得路由算法简单高效．在不同负载和不同节点数量情况下,对SCDL(2m),Cluster-Ring和Cluster-Mesh网络的平均通讯延迟和平均吞吐量进行了模拟分析,结果表明SCDL(2m)互连网络较好的平衡了网络性能和成本,是一种简单高效的片上互连网络．     

基于拓扑势的网络社区结点重要度排序算法

针对经典网络社区划分方法存在的划分结果难以理解的问题,基于源自物理学中核子场的拓扑势理论,提出针对具有聚类效应的社会网络和复杂网络的社区结点重要度排序算法.在算法中,首先利用NSP方法(network soft partition based on topological potential)依据结点在社区中所起的作用将其分为内部结点和边界结点,其次分别对内部结点和边界结点的重要性进行量化并排序,最后将2个排序结果进行拼接以构成最终的排序结果.实验表明,文中算法不但可以解决前述问题,而且具有和快速排序算法同样的时间复杂度.     

Community discovery method with uncertainty measure of overlappingnodes based on topological potential

Community discovery of complex networks,esp.of social networks,has been a hotly debated topic in academic circles in recent years.Since actual networks usually contain some overlapping nodes that are d...     

基于社会网络的分组机制在P2P中的应用

分析了现有P2P存在的安全问题,提出了一种基于社会网络的分组机制。该机制基于社会网络的成员管理把节点分成不同的组,组内节点具有相同的资源。可以有效地避免不必要的资源请求,减少了相互恶评的可能;组间节点的请求可以更加高效。     

节点数固定的ER网络演化模型拓扑性质的研究

复杂网络模型的研究主要集中在ER网络模型、小世界网络模型和无标度网络模型,其中ER网络模型是最经典的复杂网络模型之一。文章研究了节点数固定情况下的ER网络模型,根据网络内部边的动态演化特点,将节点数固定的网络模型进行了细分,给出了模型的生成算法,并模拟了算法生成的随机网络的平均路径长度和聚类系数。仿真结果表明,节点数固定的ER网络具有小世界特性,出现这种小世界特性的主要原因是由于网络内部边的异质性,而与网络的节点数变化没有必然联系。     

基于时滞的无线传感网恶意软件传播模型

为了深入研究无线传感网中恶意软件程序的传播过程,探讨存在时间滞留的情况下恶意软件的传播模型并分析其传播行为,建立了基于时滞的无线传感网恶意软件传播模型。该模型引入传染病学理论,结合传感器节点能量有限、存在时延等特性,对传播过程和特征进行了具体的分析,并对模型系统中状态转换关系、平衡点的存在性以及局部和全局稳定性进行了正确性和完备性分析证明。基于理论分析,建立仿真模型,设置相应的传播比率,对传播过程中各状态节点数量的变化进行仿真实验,进行了系统稳定性分析;对传播过程中时滞的取值和变化进行仿真,进行了系统时滞影响的分析和阈值的确定;与具有代表性的稳定的延迟网络蠕虫传播模型进行对比,给出了不同传播模型的数据分析。实验验证了稳定性理论分析的正确性,确定了影响传播稳定性的参数阈值及其对传播的影响,与其他模型进行了比较,分析了时滞对系统的影响。提出的模型为恶意软件的传播和控制提供了分析和研究思路,对于建立遏制恶意程序在移动无线传感网中扩散传播的安全策略具有指导意义。     

基于LDA主题模型的社会网络链接预测

针对传统社会网络链接预测方法忽视节点文本内容的问题,提出一种基于潜在狄利克雷分配(Latent Dirichlet Allocation, LDA)主题模型的协作演化链接预测算法。算法利用LDA模型,对节点的文本内容进行分析,提取出每个节点的主题分布向量,利用分布向量的点积来衡量节点文本的相似性;然后将节点文本内容相似性矩阵与节点邻接矩阵相加,在此基础上计算节点之间的相似性;最后选取相似性最高的k个节点作为预测结果。实验结果表明该算法在网络图稀疏的情况下有较好的效果。     

基于解释结构模型的复杂网络节点重要性计算

针对有向复杂网络节点重要性评估问题,提出基于解释结构模型的节点重要性度量方法.应用解释结构模型,将有向网络节点间关系矩阵化,获得相应的邻接矩阵和可达矩阵;对可达矩阵进行区位、级位划分;对矩阵进行缩减、删除越级与自身相连关系;得到网络的递阶有向图.对网络矩阵进行赋权模拟演化,给出网络区域重要性与级位重要性辨识划分.将该方法应用于ARPA有向网络、有向随机网络和有向无标度网络中,与其他4种网络节点排序方法进行比较.结果表明,该方法不仅适用于有向网络层级划分与辨识,而且适用于有向网络的节点排序计算.     

预测辅助的Ad hoc网络路由协议

Ad hoc网络中现有的预测路由协议在路由失效前提前修复路由却增大了路由开销.针对路由开销大的问题,提出了一种基于Ad hoc按需距离矢量路由协议并结合两种路由维护方式的预测辅助路由协议.协议中的每个节点都可能发起路由维护,根据节点在路由中的位置选择对应的路由维护方式;根据网络中节点移动特性与网络规模计算节点判决路由失效的能量阈值,确定是否发起路由维护.仿真结果表明,协议在保证网络可靠性的基础上比传统预测算法降低了3％ ～5％的网络路由开销,尤其适用于节点数目较多且移动速度较慢的网络.     

能量高效均衡的动态分簇路由设计

针对无线传感器网络中存在的能量空洞现象,基于能量高效均衡的思想提出了一种新的动态路由非均匀分簇算法,在均匀间隔圆环的网络模型中,通过分析单跳和多跳的能耗划分网络,并计算网络全局能耗得出最优簇首个数,从而构建非均匀分簇网络,以解决能量空洞现象.在数据传输阶段,簇首节点综合考虑能耗和剩余能量,依概率选择下一跳节点.仿真实验结果表明,该算法有效地延长了网络的生存周期.