城市复杂地铁网络级联失效抗毁性分析

为全面分析了解地铁网络抗毁性问题,保障地铁网络安全平稳运行。采用复杂网络级联失效理论对城市地铁网络抗毁性进行研究。以北京地铁网络为例,构建北京地铁网络级联失效模型,通过MATLAB软件实现级联失效模型的仿真运算,对比分析不同节点攻击策略北京地铁网络抗毁性。仿真结果表明:随机攻击策略对地铁网络破坏性相对较小,而面临节点重要度和介数的两种蓄意攻击策略时,地铁网络抗毁性较弱。并进一步为地铁网络建设以及运营管理提供理论支持。     

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.     

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。     

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.     

基于级联效应的恐怖组织网络抗毁性研究

 应用动态社会网络方法分析了恐怖组织的网络结构及抗毁性,并对其网络进行了选择性的攻击.首先对其人员网络进行攻击,先从中间层进行打击,再根据网络的中心性实施攻击;其次应用图论中求最小割集的方法寻找其行动网络的脆弱性,对其增广链实施攻击.与传统的打击方法相比,该方法具有更强的优越性,恐怖组织的整体网络更容易被破坏.     

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。     

一种基于战争网络的级联失效模型

通过研究复杂网络的级联失效问题,提出一种基于战争网络的级联失效模型:在已知攻击策略的前提下,如何分配防御兵力,使得最终未失守的阵地尽可能多;定义了基于度的全局攻击策略,给出一种可行的防御策略;通过在四种典型的复杂网络上进行模拟仿真,验证该模型的可行性与合理性,得到抗毁性能与网络拓扑结构之间的关系,为研究攻击防御网络和资产负债网络等提供一种有效方法.     

基于复杂网络的危险品运输网络抗毁性测度分析

在构建危险品运输网络模型的基础上,采用复杂网络理论对该网络模型抗毁性测度及特性进行研究。首先,根据网络模型的配送特性,提出"网络风险效率"和"最大连通度"抗毁性测度;接着,通过建立危险品运输网络介数模型和对道路网络节点和边的随机和蓄意攻击,描述网络模型的流量和拓扑特性,继而构建基于复杂网络理论的危险品运输网络抗毁性研究框架。实验结果表明:本文构建的抗毁性测度可以很好表征危险品运输网络的抗毁性能水平,且网络抗毁性是由少数节点和边维系的;无论节点攻击还是边攻击,网络均表现出对随机攻击的鲁棒性和蓄意攻击的脆弱性,故抗毁特性更接近于无标度网络,且边的抗毁性高于节点的抗毁性;此外,在攻击较多节点和边时,度攻击的抗毁性较弱,且网络配送的可达性优于风险值增长水平。     

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。     

基于攻击图的APT脆弱节点评估方法

高级可持续性威胁(advanced persistent threat,APT)具有行为隐蔽性强、攻击周期持久的特点,增加了攻击检测的难度.据此,引入攻击图理论评估网络系统在APT攻击下的脆弱节点,提出了一种基于攻击图的APT脆弱节点评估方法,有效地提高了发现攻击的概率.对APT攻击行为的异常特征进行提取和定义,对目标网络系统建立风险属性攻击图(risk attribute attack graph,RAAG)模型;基于APT攻击行为特征的脆弱性对系统节点的行为脆弱性进行评估,并以通用漏洞评分系统(common vulnerability scoring system,CVSS)标准做为参照评估系统节点的通联脆弱性;基于上述2个方面的评估,计算系统中各节点的整体脆弱性,并发现目标网络系统在面向APT攻击时的脆弱节点.实验结果表明,所提方法能够对APT攻击行为特征进行合理量化,对系统节点的脆弱性进行有效评估,在APT攻击检测率上有较好表现.     

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。     

基于随机失效率的网络抗毁性评价方法

由于对复杂网络的拓扑结构知之甚少,其抗毁性测度的研究一直是个比较困难的问题。从网络连通性的角度出发,在随机失效率的前提下对网络的抗毁性测度进行定义。并分别在只有选择性攻击和随机性攻击的情况下验证所提的全网连通度的有效性,进一步对无标度网络和随机网络的抗毁性能进行比较和分析。结果表明考虑了随机失效率的网络抗毁度定义更加确切有效。     

网络扫描攻击以及拒绝服务攻击的检测方法

网络扫描攻击和拒绝服务攻击是2种非常重要的攻击类型，而且检测比较困难，分析了它们的共同特征，提出了运用计数器的检测方法，并设计实现了一个高效的计数器算法。     

基于非线性容量负载模型下电网的级联故障分析

首先基于IEEE118系统分别构建了具有电气特征的加权电网和只具有拓扑结构的无权电网。其次提出了一种非线性负载容量模型,利用该模型进行随机攻击的级联失效仿真,结果表明加权电网的容量参数的阈值较无权电网小,对级联失效的抗毁性更强。最后通过蓄意攻击发现,加权电网对权攻击的级联故障的抗毁性强于无权电网的度攻击。但是加权电网的介数攻击与无权电网类似,对级联故障的抗毁性较差;原因在于高介数节点为IEEE118系统中的变压器节点,对电网的传输十分重要,在实际电网中需要加强对其的保护。     

基于复杂网络理论的网络容量估算

基于复杂网络理论统计参数的介数概念,给出了网络在发生随机故障后,网络中边的最大介数估算公式.边的介数是指通过该边的最短路径数量,网络中拥有最大介数的边在通信过程中最容易出现拥塞,提出估计公式的意义在于:能够更好的估算在各种情形下网络所能容纳的通信连接的数量,即可以更准确的估计网络容量.实验表明,所提出的估计公式具有合理性,为边的介数估算提供了一种新的方法,也可以为流量工程的设计及网络规划等提供重要依据.     

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.     

基于改进攻击树的网络攻击模式形式化研究

攻击树是一种网络攻击形式化描述和建模工具,具有结构化、可重用等优点。通过分析攻击树在实际应用中的缺陷,提出了攻击树新的建立规则,并引入了时间序列和概率的概念,从而更加准确地实现了攻击模式的形式化表示。应用改进后的攻击树描述了一个WEB攻击,结果表明该形式化方法具有很好的实用性和有效性。