带有节点异质性和免疫策略流行度的研究方法

网络免疫技术是抑制病毒传播的主要方法之一。本文针对当前网络病毒免疫策略未考虑的网络节点异质性,以及现实网络中免疫策略流行度问题。提出一种带有免疫策略流行度的策略研究方法,并将网络节点异质性考虑在内。通过建立无标度网络的病毒传播模型,研究网络节点异质性和免疫策略流行度,在控制网络病毒传播所起到作用。     

无标度网络的3种病毒控制策略研究

通过定义网络的安全系数S,研究了控制计算机网络病毒传播的度优先免疫、节点介数优先免疫和边介数优先免疫这3种不同的节点优先免疫病毒控制策略.计算结果表明,节点介数优先免疫的病毒控制策略只需对最少的节点进行保护,就能够提供最大的网络安全系数,具有最好的预防效果.     

机坪感知场景下WSN-ON接入机制与协议

针对机坪网络WSN(wireless sensor network)-ON(opportunistic network)的接入问题,利用ON束协议的方式提出了一种基于博弈论的WSN与ON相融合的簇首选举方法(cluster head election method based on game theory,CEGT),在机坪网络特殊的接入环境下,CEGT可有效改善网络的连通性.在WSN节点分簇阶段,通过衡量多种节点的社会属性建立博弈模型,可使网络能耗更加均衡地选取簇首.在束协议下,簇首与移动智能体(M-agent)通信的有效性,即接入质量决定网络的品质性能.仿真结果表明:使用CEGT控制方法可合理选举簇首,将节点死亡率降低到57%,达到延长网络生命周期的目的;在束协议下,节点数目及缓存容量不同时,相比无M-agent边界区域的情况,M-agent产生的相遇机会使簇首的投递率有明显提高,实现了ON的高效接入.     

基于EBS的无线传感器网络密钥管理方法研究

针对现有无线传感网络(wireless sensor networks, WSN)群组通信中网络环境复杂、资源占用率高以及共谋攻击等问题,提出一种融合三元多项式和EBS(exclusion basis system)管理机制的动态密钥管理方法。通过分析现有方法的不足,从WSN系统模型和EBS密钥管理2个方面对其进行改进,针对WSN系统模型引入层次式拓扑结构,有效解决簇头节点存在的单点失效问题,在此基础上,根据EBS群组密钥管理方法,引入三元多项式算法对EBS管理机制的参数进行优化。仿真结果表明,改进方法与局域化组合密钥管理(localized key management, LOCK)方法相比,改进后的EBS方法可以减少传感器节点的密钥存储量,增加网络共谋链的长度以及提高WSN的网络抗毁性。     

基于多关系网络的边转移扩容策略

为缓解网络拥塞、提高网络容量,利用真实网络中节点间存在多种关系的特性,基于多子网复合复杂网络模型提出了一种适用于多关系网络的边转移扩容策略。通过改变网络的拓扑结构,删除高介数节点之间的边,同时,在最短路径较长的节点对之间添加边以此来达到扩大网络容量的目的。研究结果表明,边转移策略降低了网络中节点介数的最大值,有效地缩短了网络平均最短路径,均衡了节点之间的信息负载,最大化的提高了网络容量。     

节点密度对优化Ad Hoc网络生存期的影响的研究

节点密度会限制拓扑控制策略对Ad Hoc网络生存期的有效优化范围.通过推导节点密度决定下的拓扑控制力的饱和状态趋向约束条件,阐述了节点密度与网络生存期的优化程度及拓扑控制性能分析之间的关系.通过实验仿真验证发现,在Ad Hoc网络中,通过平均度约束的拓扑控制确实可以延长网络生存期;而且,在节点密度的制约下,拓扑控制策略对网络生存期的优化将会达到饱和.     

基于复杂网络病毒传播模型的免疫策略研究

复杂网络理论促进了病毒传播的进一步认识,文章基于复杂网络中免疫策略理论提出了改进的免疫方法——三阶双免疫策略.它是对网络中任意抽得的节点中最大度节点及其三阶邻居节点一起实施免疫策略,是对双免疫策略的进一步改进.研究发现,与传统的随机免疫、经典的熟人免疫策略、二阶双免疫策略相比,文章提出的三阶免疫获得了较好的免疫效果.     

Ad Hoc网络的干扰优化拓扑控制算法研究

干扰是严重影响Ad Hoc网络吞吐率的主要原因之一.总结和分析了Ad Hoc网络领域已有的拓扑控制算法方面的研究成果,通过仿真实验比较几种典型干扰优化拓扑控制算法特性,指出现有干扰优化拓扑控制算法的不足,阐述如何从拓扑控制角度来控制网络瓶颈节点数目,同时权衡稀疏化与瓶颈节点数的必要性.研究表明,通过稀疏化优化节点对之间的干扰和通过瓶颈节点控制并降低网络中瓶颈节点数目,不仅可以优化网络干扰,而且从一定程度上提升现有的路由算法效率.     

无线网络中节点移动性对病毒传播行为的影响

结合无线网络上病毒传播的实际特点,以蓝牙网络为载体,通过在SIS传播模型上引入移动的网络节点,分析和研究节点的移动速率对病毒传播的影响.数值仿真采用类似于蜂窝网络的拓扑结构,使网络中的节点按照指定的角度和速度在指定的网络区域内朝任意方向移动以建模实际网络拓扑的动态变化.结果表明节点移动越活跃,网络病毒感染速率越快,网络中被感染的节点数就越多.因此,通过控制网络中节点的移动速度来抑制无线网络中病毒的传播,进而为网络管理部门部署病毒的预警和控制措施等提供一些有意义的理论指导.     

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.     

监测奶牛无线传感器网络的连通支配集构造

基于一个对奶牛行为特征监测的自组织无线传感器网络,构造骨干网以解决节点多跳通信问题,并采用图的连通支配集来实现。提出了一个基于极大独立集的最小连通支配集的分布式构造算法,并证明了该算法的正确性。采用计算机程序仿真的实验结果表明,此算法简单有效、适应于节点移动和网络拓扑变化的环境、且构造的连通支配集占节点的比例为30%左右,有效减少冗余的转发节点,可节省宝贵的网络资源。     

无线传感器网络能量优化的研究综述

针对无线传感器网络能量受限,每个传感器的网络生命时间都特别依赖节点的电池能量问题,以无线传感器网络体系结构为主线,总结了协议栈各层提高能量效率从而延长网络生命时间的主要技术手段,讨论了延长传感器网络生命时间的未来发展方向。     

无线传感器网络中恶意软件传播研究

从平面无线传感器网络的拓扑结构、无线共享通信及安全机制等固有特征出发,对无线传感器网络上的恶意软件传播动力学进行研究.首先,使用随机几何图建立平面无线传感器网络模型;然后,基于元胞自动机理论建立恶意软件SI(Susceptible-Infected)传播模型,该模型充分考虑无线传感器网络固有特征和传播特征,模型建立引入MAC机制和随机密钥预分布方案.分析和仿真表明,无线传感器网络的空间局域化结构特征、无线信道共享机制和安全管理应用主导了传播增长效果,限制了恶意软件传播速度,降低了在无线传感器网络中大规模流行恶意软件的风险.文中提出的模型能够描述无线传感器网络中恶意软件传播行为,为建立无线传感器网络安全防御机制提供了基础.     

无线自组网可生存性保证的拓扑控制

为了解决频繁发生的自然故障和恶意攻击引起的无线自组网可生存问题,根据无线自组网的特点,分析图的连通度大小对网络拓扑结构特性和应用服务质量的影响,在此基础上结合网络可生存概念,提出面向网络可生存的容错拓扑控制设计策略。通过理论和实验求得保证网络多连通的关键邻居数,并提出一种基于邻居数的拓扑控制算法k2TC,当节点失效时,及时维护其他节点度等于或略小于阈值k。该分布式算法能构建并维护容错拓扑结构,算法简单且开销小。仿真结果表明:在节点出现失效时,新算法能够保证网络的抗毁性和有效性,使得无线自组网具有可生存的能力。     

无线传感器网络功率优化算法

无线传感器网络由许多电池能量有限的节点组成,该网络主要收集感知区域的信息.节点能量管理的优化对于延长网络寿命具有重要影响,如果每个节点直接向sink节点或基站发送信息,节点电池很快耗尽,网络也会失去作用.提出了动态路由的新方法以平衡节点能量开销,在Dijkstra最短路径算法和改进遗传算法的基础上,以功率有效性为首要原则,建立了网络拓扑.仿真结果接近最优解,达到节省能量的要求.     

基于节点重要度动态评估的复杂网络级联失效分析

级联失效前的评估和检测是预防和控制级联失效现象的关键,对充分把握整个网络系统的稳定运行至关重要。为深入探究级联失效传播过程的内在机理,提出一种考虑网络动态特性的节点重要度评估模型;在此基础上,采用一种更符合真实复杂系统的非线性容量负载模型,利用该模型进行不同攻击策略下的级联失效仿真,以网络的最大连通子图比例为测度量化网络抵御级联失效的抗毁性,仿真结果表明,节点41所在的广安市与节点55所在的重庆市,无论是在静态节点重要度评估,还是动态节点重要度评估下,均是成渝铁路网络中最关键的节点;此外,不考虑级联失效情况下,在网络的静态拓扑结构中,节点的度中心性更能代表节点的关键程度;而在动态的网络拓扑结构中,节点的介数中心性更能代表节点的重要性,与度值攻击相比,采用重要度攻击策略能以更快的速度击溃网络;考虑级联失效情况下,与其他攻击策略比较,采用重要度攻击策略时,在级联失效的作用下,仅攻击2个节点,网络便会迅速崩溃,验证了节点重要度动态评估模型的有效性;同时探讨了网络在不同模型参数下抵御级联失效的抗毁性,实验结果表明,在一定范围内提高负载系数、容量系数可以有效提高网络抵制级联失效的抗毁性;受网络拓扑结构和攻击策略的影响,需设置较大的节点容量,来预防网络的级联失效。     

动态传感器网络中距离相关的蒙特卡洛定位算法

动态无线传感器网络的许多应用中定位技术具有至关重要的作用,在这种网络中部署区域内的全部节点不断运动.针对动态传感器网络中的定位问题,在蒙特卡洛方法的基础上提出了一种新的定位算法-距离相关蒙特卡洛(DRMCL).该算法通过利用节点的RSSI测距性能减小预测时未知节点可能存在的交叠区域,提高定位精度.仿真结果表明,对比蒙特卡洛和凸规划等现有的移动传感器网络定位算法,提出的DRMCL可以明显提高定位精度,在运动的过程中,定位精度能够达到20%以下.     

无线网络中节点均匀分布的解码转发机会中继性能分析

研究了节点空间随机均匀分布情况下, 采用机会中继结合解码转发方式进行协作通信的自组织网络的传输容量和可靠性。同时在保证网络连通性的前提下, 通过最大化网络传输容量, 实现网络的拓扑优化控制。在考虑路径损耗及块衰落独立信道条件下, 分别推导和分析了两节点间采用传统机会中继和增量机会中继方式下的中断概率和网络传输容量。数值仿真结果表明, 虽然空间随机分布破坏了中继节点提供的分集阶数, 但机会中继仍比直接通信有更好的抗信道衰落能力。与直接通信的网络传输容量随节点密度或发送功率单调递减不同, 机会中继需要考虑网络传输容量的极大值对网络拓扑优化的影响。     

基于群体特征的复杂网络信息传播建模

为对不同人群中信息传播进行有效控制,建立了基于群体特征的复杂网络信息传播模型,研究了网络拓扑结构、社会强化作用和群体传播特征对信息传播的影响. 仿真结果表明:群体传播特征的同质性更有利于信息的传播;小世界网络中行为传播范围较广,无标度网络在传播过程早期具有最快的传播速度;信息传播的范围随社会强化作用的增加而增加,异质群体中这一趋势更加明显.      

一种新的无线mesh网络编码算法

针对网络编码可以在很大程度上提高网络吞吐量,但会增加网络的复杂性这一问题,构造了一个特殊的无线mesh网络拓扑结构,提出一个新的编码算法。该算法通过构造一个虚拟源节点,利用在无线组播网络中,仅需对进入中继节点的链路进行编码,进入目标节点的链路,直接路由选择就能达到网络编码所能够达到的容量。从而允许与目的节点相连接的中继节点收到数据包后直接路由选择。与传统的基于机会的网络编码COPE算法相比,该算法有效地减少了原始数据包传输的次数,从而提高了以网络编码增益来衡量的网络吞吐量。仿真试验验证了该算法的有效性。