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.     

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...     

基于动态贝叶斯网络的交通流状态辨识方法

为准确地对交通流状态进行辨识,进而支持交通流实时诱导系统有效运行,结合速度、流量与车道占有率3种交通流参数,将贝叶斯网络用于交通流状态辨识,提出了基于动态贝叶斯网络的交通流状态辨识方法. 利用英国南安普敦市的实际数据对上述方法进行了仿真验证. 验证结果表明,利用动态贝叶斯交通流状态辨识方法可以更加准确地判别出交通流所处的运行状态,这为智能交通系统,特别是交通流实时诱导系统,提供了一定的理论支持.      

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.     

城市轨道交通网络鲁棒性分析

为保障城市轨道交通运输网络的安全运营,使城市轨道交通网络改、扩、建优化策略更具有针对性,提升网络抗毁能力。通过复杂网络理论构建城市轨道交通网络路网模型,该模型引入虚拟换乘边概念,便于准确地描述网络中边的权重,并通过提出改进的边权函数以及交通流动态分配原则,建立了网络级联失效模型。以郑州市城市轨道交通网络进行了实证分析,结果表明:改进后的城市轨道交通网络级联失效模型能更为准确地仿真网络级联失效过程;网络在选择性攻击和随机性攻击下选择性攻击网络所呈现的鲁棒性较差。可见对于城市轨道交通网络优化时,应该重视提升关键节点的鲁棒性,实现网络高效运转。     

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。     

不同信息条件下加权复杂网络抗毁性仿真研究

针对加权复杂网络的抗毁性分析问题,选取网络效率和网络鲁棒性作为抗毁性的度量指标,对加权网络在不同信息条件下抗毁性的变化进行数值仿真模拟.最后,对成本和性能约束下加权网络的抗毁性进行定量分析,给出不同信息条件下加权网络抗毁性的优化策略.结果表明:在基于局部拓扑信息的攻击策略下,权重系数越大,网络的抗毁性越强;在基于全局拓扑信息的攻击策略下,网络的抗毁性要优于基于局部信息的攻击策略,且权重系数为0.5的网络在攻击初始阶段抗毁性最强;另外,若能在攻击早期加大对节点的防护力度,则会大大降低对网络性能的影响.     

电网与灾害交互影响对电网关键环节辨识的影响

首先给出并分析了电网与灾害两个不同复杂网络各自的快慢动态过程,并依此提出了电网与灾害交互影响的分析策略,对其中的12个方面影响做了详细的研究和探讨.结合电网与灾害的交互影响与网络最大流理论,提出了一种新颖的关键环节辨识方法.定义综合性指标作为其辨识依据,该指标不仅可以反映电力系统内部运行特征,还可以反应灾害影响下的电力系统外部运行特征.最后以西藏电网为实际模型进行推演,结果表明该方法可以有效辨识其关键节点和线路,适用于灾害影响下的电力系统脆弱性评估,进而验证了所述方法的合理性和有效性.     

基于因特网的共享控制系统接入设备的在线辨识

研究在基于因特网的共享控制系统中,服务器节点在时变时延的网络环境下对接入设备对象的在线辨识.分析网络环境下被控设备对象在线辨识的方法与理论难点,融合控制技术及网络通信技术设计网络环境下共享控制系统接入设备在线辨识的模型结构.实现了服务器节点在网络环境下对电液位置伺服控制设备的模型参数辨识.以无网络环境下对该设备的辨识结果为基准,二者辨识结果基本一致.结果表明,该方案实现了被辨识的设备对象与辨识的服务器在空间位置上的分离,扩展了系统辨识的应用范围.     

基于扰动后暂态量的戴维南等值参数辨识方法

针对现有戴维南等值参数辨识算法对等值系统发生扰动时适应能力不强的情况,提出了基于系统扰动后暂态量的戴维南等值参数辨识方法.首先对等值系统扰动下传统等值方法无法辨识戴维南等值参数进行了分析,然后阐明了基于扰动后暂态电压电流信号辨识等值参数的实现原理,利用最小二乘法求出端口电流电压约束关系下微分方程的系数,对比等值网络稳态时的等值参数,从而获得该等值网络暂态状态的戴维南等值参数.通过对简单电路网络和IEEE9节点系统进行仿真分析,结果验证了此方法在等值系统扰动后对戴维南等值参数进行跟踪辨识的可行性和有效性.     

异构无线传感器网络中基于AOA的女巫攻击检测方案

无线传感器网络中,女巫攻击节点通过伪造多重身份发动攻击,若不同的女巫身份使用不同的发射功率发送消息,导致该女巫攻击行为难以检测.针对该问题,本文提出一种异构网络环境下基于信号到达角度(angle of arrival, AOA)的女巫攻击检测方案.该方案中异构节点检测周边节点的到达角度信号,利用角度信息建立可疑女巫节点列表,通过相邻异构节点之间的信息交互,相互协作定位女巫攻击节点.针对异构节点稀疏的特殊情形,提出了单异构节点的增强检测机制,以检测女巫节点.理论分析与仿真实验表明,该方案能快速准确地识别恶意节点,降低了节点能耗,延长了网络的生存期.     

基于图论的网络鲁棒性增强算法

针对网络节点抗漏洞攻击能力弱、网络鲁棒性差的情况,提出一种基于图论的鲁棒性增强算法.首先介绍基于图论和多样性的网络鲁棒性策略,提出节点相关度的概念、分类描述及量化指标;其次分析多样性对各种漏洞攻击的作用.对采用该算法生成的一种30个节点、4种着色方案的图进行详细分析,对由本算法生成的六种图的统计特征进行归纳.实例表明,依照该算法构建的网络是一种较均匀的网络,这种网络能有效增强节点的抗漏洞攻击能力,阻断各种可能的漏洞攻击在节点之间的渗透和传播,减少相继故障,避免雪崩效应,具有较强的鲁棒性.     

宏观交通流模型的自适应迭代学习辨识策略

城市路网交通流系统具有很强的随机性和时变性，单一固定的交通流模型难以准确地描述城市路网的实际运行情况，在考虑交通流稳态和动态特性的基础上，提出了一种含有未知时变多参数的非线性宏观交通流模型，并针对交通流固有的重复性特征，设计了一种时变多参数的自适应迭代学习辨识策略。在有限时间区间内，利用迭代学习辨识策略将参数辨识问题转化为最优跟踪控制问题，使交叉口各进口道的排队车辆数均趋于真实值，利用去伪算法的实时自适应能力调整迭代学习辨识策略的学习律增益，提高辨识策略的抗干扰能力。通过严格的数学理论推导证明了该算法的收敛性，最后采用基于模型的控制方法进行仿真实验，进一步验证了该方法的有效性。     

攻击图算法在入侵防御系统中的应用

 针对目前及时发现网络漏洞,增强网络安全十分困难等问题,提出了基于攻击图的入侵防御方法.该方法通过生成全局网络攻击图算法来建立网络初始攻击图,并调用攻击图优化算法来去除全局攻击图中不合理路径,达到简化攻击图目的.最后,通过计算攻击图各状态节点损失度算法来为管理人员提供优化网络安全策略的依据.实验证明,这种入侵防御方法合理有效,并具有简单易行等优点.     

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.     

海上丝绸之路航线网络的连通性建模与仿真研究

为推进海上丝绸之路航线网络的建设与完善,基于复杂网络的相关理论,从局部和全局两个角度对不同攻击模式和应对策略下网络的连通性进行了研究.结果表明,海上丝绸之路航线网络在节点随机攻击下的抗毁性较强,而在选择攻击下,网络的连通性较差;对于提高航线网络连通性,甩港策略的效果要更优于重要港口保护策略.同时,不同测度下,对网络连通性影响较大的港口多为东亚和东南亚地区介数较高的港口,在对网络进行连通性优化时,可根据介数确定各个港口在网络中的重要性.     

基于网格的无线传感器网络虫洞攻击抵御策略

虫洞攻击破坏路由操作、影响节点定位,对整个无线传感器网络(WSNs)的安全性造成极大的威胁.针对这种情况,提出了基于网格的虫洞攻击抵御策略(DEAD).通过附加的网格属性,借助特定网格内节点的信息交换来检测网络中的虫洞攻击,包括具有伪造篡改能力的特殊虫洞攻击,从而大大减少了虫洞攻击造成的危害.仿真实验表明,该策略能够在网络受到攻击时,有效地检测出恶意节点.     

基于网络结构和潮流追踪的电网关键节点识别

本文综合电网拓扑结构和基于潮流追踪技术,提出一种关键节点识别方法。首先根据潮流运算,得到电力网络中节点之间的潮流流向,然后对电力网络进行潮流追踪运算,得到节点之间的链接强度,并以此建立电网的加权有向网络模型,定义加权有向网络中的出、入强度,根据节点强度和负荷权重定义节点的重要性评价指标。以IEEE39节点系统和IEEE14节点系统为测试案例,得到各系统中节点的重要性排序。按照排序结果对节点进行过负荷攻击,以系统在节点受到攻击后潮流熵的变化来验证节点重要度排序是否合理,研究表明本文提出的方法在电网关键节点识别中更加合理有效。     

基于复杂网络理论的中国航路网络抗毁性分析

为有效评估航路点或航段失效对中国航路网络的影响,运用复杂网络理论建立的网络抗毁性测度方法,对中国航路网络模型的结构、运行特性及其抗毁性进行了实证分析.结合航路网络结构特性,以最大连通子图尺寸、聚集系数、整体效能下降率为测度指标,采用不同的攻击策略,对中国航路网络的抗毁性进行仿真分析:航路网络的抗毁性由少数航路点和航段维系的,无论节点攻击还是边攻击,网络总体表现出对随机攻击策略的鲁棒性及蓄意攻击的脆弱性,且边的抗毁性高于节点的抗毁性.其中,对网络模型连通性影响最大航路点是恩施、南充、天门等介数值较大的航路点;针对度及介数进行的蓄意攻击,攻击航路点数量达到6%时,就能使中国航空网络效率下降至50%左右;同时基于边介数策略攻击效果最好,表现出脆弱性.     

基于入侵检测的网络安全态势评估技术

网络安全态势感知可以对当前网络状态进行分析并对发展趋势进行预测.入侵检测系统作为态势感知中安全要素的来源,其准确性影响着网络安全的评估.攻击图可以筛选出关键节点并枚举可能的攻击路径,已成为风险评估的主要方法.因此将两者结合,提出了一种基于入侵检测的网络安全态势评估技术.首先对入侵检测系统的检测率进行了提升,然后利用攻击...