基于级联失效的复杂网络抗毁性

传统的复杂网络抗毁性研究主要基于网络静态连通性,而忽视了网络动态特征。该文在网络动态性基础上,研究级联失效条件下复杂网络的抗毁性能,对ER随机网络模型、BA无标度网络模型和PFP互联网拓扑模型这三种模型在不同攻击策略下的抗毁性进行了对比分析和仿真实验。实验结果表明：在随机攻击下,ER网络表现最为脆弱,而BA网络的抗毁性...     

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。     

复杂网络抗毁性研究进展

随着复杂网络研究的兴起,复杂网络抗毁性研究的重大理论意义和应用价值日益突显出来,成为极其重要而且富有挑战性的前沿科研课题.本文总结综述了国防科技大学信息系统与管理学院在复杂网络抗毁性领域取得的研究进展,具体包括:研究了不完全信息条件下复杂网络拓扑结构抗毁性;提出了复杂网络拓扑结构抗毁性的谱测度方法;分析了3种结构属性对复杂网络拓扑结构抗毁性的影响;提出了基于禁忌搜索的复杂网络拓扑结构抗毁性仿真优化方法.     

欠载级联失效对网络抗毁性的影响——以生鲜农产品供应链网络为例

为探究“断链”引发的欠载级联失效对生鲜农产品供应链网络综合抗毁性的影响,首先在复杂网络理论基础上构建生鲜农产品供应链基础网络,随后从企业初始库存、库存容量上下限、企业欠载失效概率、企业库存分流机制、企业应急恢复措施5个方面对级联失效过程进行刻画,提出了一种综合考虑生鲜运输效率和新鲜度损耗的欠载级联失效模型。通过随机攻击和蓄意攻击两种破坏方式对网络节点和边的抗毁性进行仿真分析,结果表明：在随机攻击模式下,生鲜农产品供应链网络的边比企业节点更容易受欠载失效影响;在蓄意攻击模式下,过度中心化的合作模式反而会降低网络的节点抗毁性,但对边流通性影响不明显;存在最优的库存保障投入和风险恢复投入理论区间,且增加企业风险恢复投入更有利于提升网络的综合抗毁性。针对仿真结果分析,对于生鲜农产品供应链网络优化时,应着重从企业的风险抵抗能力和去中心化的合作模式入手,可有效提升网络的稳定性。     

基于业务的复杂通信网络抗毁性仿真分析

针对Internet这一典型的复杂网络,结合TCP拥塞控制协议能重新调整数据流流速的特点,提出了两个基于业务的抗毁性测度-通信效用和带宽利用率,从不同角度分析了Internet的抗毁性.并与经典的随机图进行了比较分析,仿真结果表明,Internet仍然具有鲁棒且脆弱性.     

复杂网络中的级联失效研究进展

随着网络科学的发展和复杂系统理论的兴起,学者们开始对复杂网络的结构和动力学特性展开深入研究。在复杂网络动力学特征中,级联失效作为复杂网络动力学特征中重要的研究领域之一,描述了一个系统或过程中的一个故障或错误导致其他相关组件或环节的连锁反应性故障。学者们针对复杂网络中的级联失效提出了多种级联失效模型和恢复策略。本文对级联失效的发生机理进行了分析,总结了国内外针对复杂网络中级联失效的研究成果,并概括了应对级联失效的恢复策略,同时指出了现有研究存在的问题与不足之处,为未来的研究提供了一定的思路。     

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。     

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。     

加权BA网络负荷重分配建模及级联抗毁性研究

增强复杂网络在级联故障下的抗毁性具有重要的现实意义。文中考虑了网络中边之间的差异性,基于BA无标度网络模型构建了加权BA无标度网络模型,对负荷重分配策略进行建模,分析了分配过程中局部规模大小对网络抗毁性的影响,确定出了最佳负荷重分配策略,并研究了蓄意攻击条件下采取不同负荷重分配策略时重要网络参数对网络抗毁性的影响。仿真结果表明,局部规模越小、权重系数越小、平均度越大,网络的抗毁性越强,且采用就近局部负荷重分配策略时网络抗毁性始终高于采用就近全局负荷重分配策略时网络的抗毁性。研究结果可为提高复杂系统的级联抗毁性提供理论参考。     

通信网络抗毁性量度研究

通信网络发生故障时,常常会导致网络中传输业务受到影响,从而带来各方面的损失．为了避免这样的损失,在网络设计阶段就要把网络抗毁性作为一个必须考虑的重要因素．分析了网络抗毁性的定义、影响因素,介绍了两种提高传输业务的抗毁性的常用方法,并引入相应的量度系数,以便精确地衡量网络抗毁性的高低,且讨论了把抗毁性量度系数用于网络优化的方法．     

基于复杂网络理论的供应链级联效应检测方法

针对供应链网络中的级联效应问题,建立了系统化检测的级联效应方法,提出了供应链网络中重要性节点的界定规则,并给出了动态的节点重要性评价方法.进而计算出最大连通子图规模,衡量了该节点失效对整个供应链造成的破坏性.仿真结果表明了该方法的有效性和实用性.     

城市轨道交通网络的级联失效研究

应用复杂网络理论,构建城市轨道交通网络的级联失效模型,考虑点和边的混合动态模型,对蓄意破坏和随机失效两种情况进行分析,得出相同边承载能力条件下蓄意破坏对网络的传输效率影响最大,以及不同边承载能力对网络的运输效率具有很大影响,这有助于把握真实网络的动力学特征,对提高整个网络的可靠性具有很重要的意义。     

具恢复机制的相依电力-信息网络连锁故障传播

为了研究具有恢复机制的电力-信息网络连锁故障传播,基于相依网络理论,建立了IEEE300节点系统电力网与双星型结构信息网的电力-信息相依网络模型.分析复杂网络统计特征参数可知,电力网和信息网均具有小世界和无标度特性.利用相依电力-信息网络的连锁故障模型,对BA,WS和ER 3种不同的相互依存网络进行鲁棒性分析,提出了一种具有恢复机制的相依网络连锁故障传播模型.仿真结果表明,与目标恢复机制和随机恢复机制相比,依赖恢复机制的恢复级别更高,而且这种优势随着故障阈值的减少而提高.     

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.     

基于复杂网络理论的中国城市航空网络有向加权分析

为了科学优化中国航空网络资源分配、测评特殊机场的重要地位,本文运用复杂网络理论,构建中国城市航空有向加权网络,探究其网络结构特征并以度中心性、介数中心性、入强度为指标进行节点重要性排序筛选国内重要机场节点。结果表明,中国城市航空网络的节点度值和边权值分布都具有异质性,是一个无标度网络;不同方法筛选出的重要机场节点基本一致,筛选结果为网络整体管控提供有效意见;ZWWW、ZYHB机场在介数中心性相对其他指标较高,在网络中具有重要的中转作用。     

城市出租车客流网络结构复杂性特征研究

基于轨迹数据的提取与分析, 采用复杂网络理论, 开展城市出租车客流网络结构(包括拓扑结构、权重结构和空间结构)复杂性特征研究。结果显示, 出租车客流距离长度符合对数正态分布, 节点度、流量强度、距离强度的分布呈现具有“截断”特征的幂律分布, 边权亦呈现良好的幂律分布。节点的度-流量强度相关性、度-距离强度相关性呈现幂律关系。节点之间流量强度呈现微弱的正相关。研究结果反映了出租车客流网络拓扑、权重、空间结构的整体特征以及三者之间的相互关系, 有助于揭示城市空间特征、功能特征与人群移动特征之间的相互作用机制与规律。     

DCS网络故障下蒸发器水位控制失效模式分析和优化

蒸汽发生器水位控制直接影响反应堆保护,通过4取2逻辑产生蒸发器水位低低反应堆停堆信号,蒸发器水位低与上蒸汽/给水流量失配信号产生反应堆停堆信号。文章通过介绍蒸发器水位控制原理及其信号流程,并结合福清核电1-4号机组DCS网络结构,分析了在DCS网络故障下,蒸发器水位控制失效的两种模式,分别提出优化方法以保障蒸发器水位控制的稳定性和完整性。针对优化方法的可行性,得出需对蒸汽流量信号和给水温度信号进行传输优化,并增加后备盘质量位判断逻辑的结论,以提高核电厂安全稳定。     

轨道交通网络的可达性及其网络结构分析

以分析轨道交通网络结构为目的,利用可达性对上海3个不同时期的轨道交通网络的通行效率进行了分析.实证分析结果显示,可达性会随着地铁网络规模的增大呈下降趋势.为了阐释出现这种现象的原因,随后对各时期的网络进行结构分析.分析结果显示,3个网络的平均距离和平均最短路径对网络的可达性影响极小,而作为轨道交通网络特有的度分布现象对其影响较大.同时,分别将3个网络与保持度分布不变的随机网络进行了可达性和网络效率的对比,结果表明,轨道交通网络的便利性与网络效率仍有很大的提高空间.