基于CML模型的K_(m,n)网络拓扑结构相继故障分析

利用仿真分析的方法将耦合映像格子(Coupled Map Lattice,CML)的相继故障模型作用于节点数固定的Km,n网络拓扑结构中,旨在分析在蓄意攻击和随机攻击两种方式下,Km,n网络拓扑结构的稳定性和影响Km,n网络拓扑结构相继故障规模的参数。仿真结果表明:蓄意攻击更容易引起Km,n网络拓扑结构的全局故障;在两种攻击方式下,网络都表现出了"鲁棒但又脆弱"的基本特征;Km,n网络拓扑结构的特征值是影响网络相继故障规模的又一新的参数。     

原图边与线图边扰动的相继故障仿真研究

本文将ER随机网络与BA无标度网络转化为线图结构,并将线图与原图的故障规模做归一化计算,提出基于BA无标度网络和ER随机网络拓扑结构的线图结构,继而进行线图边扰动的仿真实验,进行蓄意和随机两种方式的攻击,模拟相继故障的发生,并将其与原图边扰动的相继故障进行比较.通过对仿真结果中线图与原图间的阈值关系进行比较,实验结果表明:不论蓄意攻击还是随机攻击,在相同的扰动值下,原图引起的故障规模总是比线图大.     

公交系统复杂网络抗毁行分析———以重庆市公交换乘网络为例

为揭示公交网络的复杂性及演化机理,本文利用复杂网络相关理论知识和PAJEK软件分析重庆市主城区公交复杂网络的抗毁性,选择随机攻击和蓄意攻击两种模式。随机攻击就是完全随机地删除网络中的节点,蓄意攻击就是从网络中按照度值由大到小的顺序删除节点。以重庆市公交换乘网为复杂网络模型,研究该模型受到这两类攻击后,用平均最短路径长度和平均集聚系数来描述网络的抗毁性,并绘制相关示意图,由此分析并得出结论:重庆市公交网络具有鲁棒而又脆弱的抗毁特性。
     

公交系统复杂网络抗毁性分析——以重庆市公交换乘网络为例

为揭示公交网络的复杂性及演化机理,本文利用复杂网络相关理论知识和PAJEK软件分析重庆市主城区公交复杂网络的抗毁性,选择随机攻击和蓄意攻击两种模式。随机攻击就是完全随机地删除网络中的节点,蓄意攻击就是从网络中按照度值由大到小的顺序删除节点。以重庆市公交换乘网为复杂网络模型,研究该模型受到这两类攻击后,用平均最短路径长度和平均集聚系数来描述网络的抗毁性,并绘制相关示意图,由此分析并得出结论:重庆市公交网络具有鲁棒而又脆弱的抗毁特性。     

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.     

拓扑对复杂通信网络级联故障传播的影响

考虑现实大规模通信网络中负载流量的动态变化,以及局域拥塞状态对路由的影响,引入一个带有可调参数的级联故障模型.对比了同质的ER(Erds-Rényi)随机网络和异质的BA(Barabási-Albert)无标度网络由蓄意节点攻击引发的级联行为,探讨了不同拓扑网络的包产生速率、路由参数和规模对故障传播的影响.依据临界包产生速率这种新的度量网络鲁棒性指标,通过仿真发现,拓扑结构对网络最优路由参数值以及不同网络规模上的攻击效果都产生重要影响.     

聚类系数指标对复杂网络鲁棒性的影响分析

分析了采用度分布相同且聚类系数不同的三种类型网络(中性网络、同配网络和异配网络)在遇到随机故障或者蓄意攻击时,网络的初始聚类系数变化对网络鲁棒性的影响.实验分析表明,网络的初始聚类系数越大,网络在受到随机故障或蓄意攻击时网络中最大连通子图的直径和网络中最大连通子图的平均路径长度的起伏也就越大.初始聚类系数的变化在异配网中对网络鲁棒性的作用最明显,中性网次之,对同配网的鲁棒性不明显.     

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.     

混合攻击下的网络保护策略研究

针对混合攻击策略对复杂网络造成的破坏性明显大于传统的点、边攻击策略这一现状,提出了基于不同类型连边的两种网络保护策略,以此提高网络的鲁棒性。通过对4种不同类型的仿真网络和实证网络进行了研究,研究结果表明:相比于混合随机攻击,混合蓄意攻击下几种不同类型网络的边连通率均较低,鲁棒性较差,而本文提出的两种保护策略均能够提高网络在混合蓄意攻击下的鲁棒性,且基于冗余边的保护策略,将网络的鲁棒性大约提高到原鲁棒性的1.5倍。     

一种对蓄意攻击具有鲁棒性的无标度网络

无标度网络具有对蓄意攻击脆弱性的特性,分析发现hub节点的存在是这一问题产生的根源.文章给出了通过对网络增长过程中加入随机边,促使hub节点作用退化的PBA模型.实验和分析表明该模型有效提高了对蓄意攻击的鲁棒性.     

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.     

双层相依指挥控制网络级联失效研究

在考虑"负荷-容量"关系的情况下,构建双层相依指挥控制网络模型和级联故障模型,基于2种不同的子网演化模型,研究不同攻击策略下的鲁棒性、孤立与相依状态下子网络的级联故障以及平均度在抑制级联故障中所起的作用。研究结果表明:相依网络在蓄意攻击下更加脆弱;相依状态下子网络的级联故障更显著;各层子网的平均度越大,网络抵抗级联故障的能力越强。     

基于复杂网络的铁路-航空多层网络的鲁棒性研究

为提高我国交通系统运行的效率和稳定性,本文应用复杂网络理论,选取中国大陆(不包括港澳台)的地级市铁路和航空数据(截至2015年7月)为研究对象,构建了中国铁路-航空多层网络。对铁路-航空多层网络的拓扑性质和鲁棒性进行了研究,选取平均路径长度和网络效率两项指标作为鲁棒性评价指标。研究结果表明,铁路-航空多层及其单层网络都具有小世界和无标度特性;铁路-航空多层网络在蓄意攻击方式下的鲁棒性较差,而在随机攻击方式下的鲁棒性较强;不管是在蓄意还是随机攻击的方式下,铁路-航空多层网络的鲁棒性都要优于铁路层、航空层网络。     

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.     

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。     

网络结构鲁棒性指标及应用研究

为了更好地测度网络抵御破坏的能力,基于网络连通和恢复能力提出了连接鲁棒性和恢复鲁棒性两种指标.运用这两种指标,以网络规模为500,取20次独立实验的均值,对ER随机网络、规则网络、BA无标度网络以及WS小世界网络4种典型网络结构进行仿真.实验结果表明:ER随机网络对于恶意攻击的鲁棒性要优于其他3种网络;BA无标度网络仅节点恢复鲁棒性较好,边恢复鲁棒性和连接鲁棒性最差;规则网络拥有很好的连接鲁棒性但恢复鲁棒性最差;WS小世界网络受其参数影响,鲁棒性介于ER随机网络和规则网络之间.同时还发现,网络结构鲁棒性的下降随着去除节点个数的增加和网络结构参数的改变而呈现出一定的"涌现"现象.     

西安公共交通系统的网络特性和鲁棒性分析

基于复杂网络理论,构建西安市公交、地铁及两者综合构成的复合网络的Space L模型,对比分析3类网络的统计特性,并从蓄意攻击和随机攻击两方面对3类网络的鲁棒性进行对比评价.结果表明:3类网络均不属于小世界网络,网络效率较低;地铁网的度近似服从泊松分布,公交网和复合网络的度服从幂律分布;地铁网的度和介数具有较强的正相关性,公交网则基本没有相关性,复合网络具有较弱的相关性;3类网络对随机攻击具有较好的鲁棒性,对蓄意攻击表现出较大的脆弱性.     

电力信息物理融合系统结构脆弱性分析

为了识别电力信息物理融合系统(Cyber Physical Power System,CPPS)脆弱性并制定相应脆弱性防控策略,从结构的角度,建立电力网为IEEE118节点系统、双星型信息网和网型信息网2种具有不同子网络结构的CPPS相依网络模型.提出一种相依节点对重要度综合指标,该指标可以辨识对CPPS结构脆弱性产生重大影响的相依节点对,克服单层网络指标的局限性.基于相依网络连锁故障模型,分别采用随机攻击策略和蓄意攻击策略,分析2种CPPS的结构脆弱性,并研究关键节点保护策略对2种CPPS结构脆弱性的影响.仿真结果表明,随机攻击策略下,网型信息网CPPS的结构比双星型信息网CPPS更加脆弱.蓄意攻击策略下,优先攻击相依节点对对网络连通性的破坏程度更大.合理选取关键节点保护策略的保护节点可以改善系统的结构脆弱性.     

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.     

基于图像变换域的双重数字水印方法

基于变换域的双重数字水印方法,通过嵌入鲁棒水印和脆弱水印实现了图像内容版权保护和完整性认证的双重目的.其优点是利用小波变换,分块、适应性嵌入鲁棒水印,在图像的高频和低频中分别嵌入鲁棒水印,使鲁棒水印更加强壮;同时它利用离散余弦变换,在图像的高频部分嵌入脆弱水印,使脆弱水印在遭受攻击或篡改时更易被损坏.