利用节点效率评估地理网格网络的鲁棒性

本文利用节点效率来评估网络节点的重要性,通过对比随机攻击和蓄意攻击两种攻击方式下网络能够承受的打击次数来衡量网络功能的鲁棒性。计算机模拟表明：节点效率分布和度分布基本一致。在一定攻击策略下,节点效率指标和度指标相当,和随机攻击相比具有较大的优越性。在本文研究的模型下,当a=1,A〉30时所生成的网络更接近真实网络。     

城市公交网络的鲁棒性分析模型

城市公交网络的鲁棒性是考核城市公交系统性能的重要指标,对其进行分析有助于更好地提出评价和优化措施.文中基于二分图模型,构建了城市公交系统的公交原始网络模型、公交站点网络模型和公交线路网络模型,定义了城市公交网络的拓扑结构鲁棒性指标,提出了针对大规模网络的鲁棒性分析的快速算法.最后以北京市公交系统为例,对3种公交网络模型在随机攻击和蓄意攻击下的鲁棒性进行了分析.结果表明:公交网络与随机网络相比,对于随机攻击方式的鲁棒性差别不大,但是对于按度数和按介数的攻击方式的鲁棒性要差于随机网络.     

长三角高等级航道网的网络特性与鲁棒性分析

为掌握长三角地区高等级航道网络特性,加强航道的维护和对事故的应急处理能力,基于复杂网络理论对长三角高等级航道网络特性和鲁棒性进行分析.建立考虑航道通航等级的长三角地区高等级航道加权网络拓扑模型,分析网络统计特性,识别航道网络关键节点和航段.对航道网络的边(航段)受到随机攻击、基于边强度的蓄意攻击(蓄意攻击Ⅰ)和基于实际网络的边介数中心度的蓄意攻击(蓄意攻击Ⅱ)等三种攻击模式下的变化规律进行仿真.结果表明,长三角高等级航道网络具有无标度网络的特点;航道网络中存在网络关键节点和航段,需要加强管理和维护;在随机攻击下,航道网络具有较强的鲁棒性;网络效率下降到50％情况下,网络可承受蓄意攻击Ⅱ的次数约为蓄意攻击Ⅰ下的30％,约为随机攻击下的25％;在蓄意攻击Ⅱ下,网络鲁棒性较差,蓄意攻击Ⅰ下的鲁棒性优于蓄意攻击Ⅱ,其鲁棒性更偏向随机攻击下的表现.分析结果对长三角地区高等级航道网络的规划和管理,保障航道网络畅通和水上交通安全,促进水路运输发展具有参考意义.     

考虑节点失效和边失效的航空网络鲁棒性

运用复杂网络方法,构建无向加权航空网络模型,在分析其拓扑结构特性的基础上,提出一种考虑节点失效和边失效的航空网络鲁棒性评价策略,评估在不同攻击策略下网络的鲁棒性.研究结果表明,中国航空网络可以归类为小世界网络,且度分布近似幂率分布,符合复杂网络基本特征.当网络中大部分节点(机场)或边(航线)随机失效时,中国航空网络仍可以保持连接,具有较强的鲁棒性,而在蓄意攻击下,少数节点或边失效就会导致网络迅速瘫痪,鲁棒性较弱,且加权节点介数和加权边介数攻击对网络的破坏力较强.     

相互依存网络耦合映像格子的相继故障

本文基于耦合映像格子的相继故障模型,利用仿真和统计分析的方法,研究了BA同构依存网络(BA-BA)和异构依存网络(BA-ER)在随机攻击和蓄意攻击两种攻击方式下的相继故障行为.本文选择了偏好依存和随机依存两种方式分别构建了依存网络.研究结果表明∶(1)同构的偏好依存网络和随机依存网络表现出了类似的相继故障特性,即这两种依存方式下的网络都对随机攻击鲁棒,对蓄意攻击脆弱.同时,随机依存方式能增强BA同构依存网络的鲁棒性.(2)异构的偏好依存网络和随机依存网络表现出了和BA同构依存网络相反的特性,即异构的依存网络对随机攻击脆弱,对蓄意攻击鲁棒,且随机依存方式也增强了异构依存网络的鲁棒性.本文的研究结果对进一步理解相互依存网络的拓扑结构及依存方式对依存网络鲁棒性的影响有重要的参考价值.     

突发事件条件下旅客列车流网络脆弱性分析

为了对全路旅客列车开行方案的高效性及可靠性进行研究,基于全国铁路旅客列车开行方案构建旅客列车流网络,建立了列车流复杂网络节点与边的容量-负荷混合动态模型以分析其脆弱性. 运用计算机仿真的方法,分别模拟蓄意攻击与随机故障条件下旅客列车流网网络效率,结果表明我国铁路旅客列车流网络在蓄意攻击条件下脆弱性明显,而对于随机故障具有较强的抵抗性.     

航空网络影响力节点识别与鲁棒性分析

为精确识别航空网络的影响力节点并分析其鲁棒性,使航空网络优化策略更具有针对性,提高网络抗干扰能力。通过建立航空网络模型,并根据航空网络拓扑结构和节点流量特点,提出结合改进的复杂度矩阵和节点效率的效率度指标,研究了识别网络影响力节点,并采用连通鲁棒性指标和功能鲁棒性测度航空网络鲁棒性。以华北地区网络进行实证分析,结果表明：效率度指标具有有效性且更加适合航空网络;影响因子比例为a=0.3,b=0.7时连通鲁棒性最差,网络节点更趋向于与大流量节点相连;影响比例因子为a=0.4,b=0.6时功能鲁棒性最差,网络大流量节点位置信息重要性不明显,即不全部位于中心位置会趋于边缘化。     

城市公交网络鲁棒性分析模型研究

城市公交网络的鲁棒性是考核城市公交系统性能的重要指标,对其分析将有助于更好地提出评价和优化措施。本文基于二分图模型,构建了城市公交系统的公交原始网络模型、公交站点网络模型和公交线路网络模型,定义了城市公交网络的拓扑结构鲁棒性指标,提出了针对大规模网络的鲁棒性分析的快速算法。最后以北京市公交系统为例,对三种公交网络模型在随机攻击和蓄意攻击下的鲁棒性进行了分析。     

相依网络在不同攻击策略下的鲁棒性

相依网络的鲁棒性是网络科学研究的重点问题之一,目前很多重要的工作都致力于这一问题的研究.基于此,系统研究了相依网络在几种蓄意攻击策略下的级联失效过程,发现了同时考虑两个网络中相依节点度的特性比考虑单侧网络节点度的特性的攻击策略更有效.研究成果不但有助于理解相依网络级联失效的过程,而且为找到相依网络的弱点并进行有效的保护和攻击提供了有益的提示.     

基于复杂网络的全球海运网络鲁棒性研究

为研究全球集装箱海运网络鲁棒性,了解全球集装箱海运网络抗干扰能力,根据2015年全球最新10大集装箱班轮运输公司中的7家公司的航运数据构建了全球集装箱海运网络。运用复杂网络理论和方法测算其拓扑结构特征,设计随机干扰和蓄意攻击两种仿真系统,从连通鲁棒性和功能鲁棒性两个角度展开研究。仿真实验结果表明:全球集装箱海运网络针对随机干扰具有较强的鲁棒性,而在蓄意攻击下鲁棒性较差;不同港口对网络鲁棒性的影响差异较大,通过仿真分析分别得到了对全球集装箱海运网络连通鲁棒性和功能鲁棒性影响最大的10个港口,这些港口大多是亚洲港口,其中上海洋山港对全球海运网络连通鲁棒性和功能鲁棒性都具有较大的影响。研究结果可为全球集装箱海运网络重要港口的保护提供参考。     

基于介度熵的复杂网络节点重要度识别方法

现有复杂网络通常会受到随机攻击和蓄意攻击,导致复杂网络拓扑结构的可靠性性能下降.为了解决以上问题,基于图熵,结合节点的介数中心性和其所有邻居节点的度中心性,提出一种新的攻击策略,即介度熵( BE),用来识别网络中的重要节点并加以保护.实验分别通过静态攻击和动态攻击来评估攻击策略在3个标准网络模型和3个真实网络上的效率,通过比较,介度熵比传统的攻击策略具有更高的攻击效率.     

代价下复杂网络攻击策略有效性研究

为了预测攻击策略的有效性,提出了介数紧致系数、接近度紧致系数2个新的度量指标,并在考虑攻击代价条件下,理论分析了平均度、介数紧致系数、接近度紧致系数3个指标与攻击策略有效性的关系. 选取4种复杂网络作为实验网络,对实验网络在度攻击、介数攻击、接近度攻击策略下进行仿真. 实验结果表明,针对同一网络,度攻击策略最差;相同平均度下,介数/接近度紧致系数越小,则与此对应的介数/接近度攻击策略越有效.      

Structural Fault Tolerance of Scale-Free Networks

The fault tolerance of scale-free networks is examined in this paper. Through the simulation on the changes of the average path length and network fragmentation of the Barabasi-Albert model when faults happen, it can be observed that generic scale-free networks are quite robust to random failures, but are very vulnerable to targeted attacks at the same time. Therefore, an existing optimization strategy for the robustness of scale-free networks to failures and attacks is also introduced. The simulation similar with the above proved that the so-called (1,0) network has potentially interconnectedness closer to that of a scale-free network and robustness to targeted attacks closer to that of an exponential network. Furthermore,its resistance to random failures is better than that of either of them.     

矿井通风网络系统复杂性特征及其抗毁性研究

针对通风网络拓扑结构对通风系统安全可靠性的影响,利用复杂网络理论构建矿井通风系统有向网络模型,研究通风网络的基本拓扑性质。针对兴隆庄煤矿,通风网络节点的入度和出度都呈现幂律分布,网络呈现无标度网络特性。在此基础上将强连通分量、弱连通分量和网络效率作为度量指标分析网络抗毁性能,以攻击节点和边的方式进行随机攻击和选择性攻击,结果表明有向通风网络在随机攻击下具有较强的鲁棒性,但对选择性攻击十分脆弱。     

灰色信息攻击下相依网络的鲁棒性

研究了双层相依网络在灰色信息攻击下的鲁棒性,讨论了在该模型上的数据包传输问题,建立了一个由节点负荷过载而引发的级联失效动态模型.通过一个可调参数来控制攻击网络节点信息的精度,随机失效和蓄意攻击是该模型的两种极端情况.分别对不同类型网络和不同耦合方式情况下的双层相依网络鲁棒性进行了研究.仿真实验发现,降低攻击信息的精度能提高网络的鲁棒性,而且攻击信息的精度存在着临界现象.     

基于改进粒子群算法的对地攻击最优航迹规划

提出了一种基于粒子群算法的战斗机空地攻击航迹规划模型,针对传统算法收敛精度低的问题,基于算法参数和迭代公式做了改进.通过构造战斗机作战攻击中面对敌防空火力、地形等威胁要素和战斗机技战术性能等各种约束条件,设计了一种适用于战斗机航迹性能评价函数作为粒子群的适应度函数,用VC++.NET进行算法仿真并将最优航迹在MATLAB中显示.仿真结果表明:改进后的粒子群算法规划出的最优航迹能较好地实现威胁规避,较传统算法收敛精度高,运算速度快,满足了战斗机机动性能约束和航程较短要求,且规划的效率和精度较高.     

边定向方法对随机网络抵制级联故障鲁棒性的影响

针对复杂网络抵制级联故障的鲁棒性问题,考虑节点权重和边的方向,通过扩展经典的全局介数方法定义节点负载,提出了新的随机网络级联故障模型.应用三种边方向确定策略,在具有单向边和双向边的随机网络上探讨了级联故障行为,分析了全局负载分布机制下定向边对网络抵制级联攻击鲁棒性的影响.仿真结果表明,对于随机网络,所使用的边定向方法均可以使得网络更加鲁棒.但是,不同的边方向确定策略和单向边比例对随机网络抵制级联故障鲁棒性的优化效果影响不大.     

基于标准结构熵的Internet健壮性研究

针对Internet路由级拓扑所呈现出的高度有序的问题,根据香农信息熵的基本原理,并利用CAIDA提供的数据,计算了Internet网络结构熵和标准结构熵·并通过仿真实验,计算了Internet在受到随机攻击和有针对性的恶意攻击的情况下,其服务效率、平均最短路径和标准结构熵的变化,从而指出Internet的拓扑呈现出无尺度特征是影响其健壮性的主要因素·实验结果表明,Internet具有无尺度特性,随机攻击对其影响较小,而少数集散节点遭受恶意攻击时,Internet将会受到较大的影响·