一种基于介数的双层复杂网络级联失效模型

针对单层网络级联失效模型难以有效分析层状网络抗毁性的问题,基于介数分析法,研究了面向双层网络的级联失效模型。分析了网络两个层面之间信息(或能量)交互以及级联失效时的影响关系,并通过定义交互强度因子改进了节点介数计算方法,突出了节点业务对网络流量的影响。重设节点失效判定准则和负荷重分配准则,使网络两个层面在级联失效分析过程中得到关联。最后,仿真实验验证了模型有效性和可行性。     

基于资源有限模型的无标度网络动态抗毁性优化

为有效防止复杂网络的级联失效,对复杂网络的容量分配策略进行研究。构建了资源有限的级联失效模型,假设网络总容量不变、容许参数可变,该模型可用于比较多种容量分配策略的有效性。在此基础上,提出了4种典型的容量分配策略。针对移去介数最大节点的攻击方式,在无标度网络上进行了仿真。仿真结果表明,负荷偏好容量分配策略是最有效的容量分配策略,网络节点的重要度与节点介数大小强相关,而与节点的度弱相关。通过优化负荷偏好容量分配策略的偏好指数,提高了复杂网络的动态抗毁性。     

基于复合边权重的加权复杂网络级联抗毁性优化

针对加权网络级联抗毁性问题,融合对级联失效动力学过程有重要影响的节点度和介数两种指标,提出一种节点度和介数相关的边权重模型,该模型通过定义调整两种指标占边权比重的参数,以及调整网络异质度的权重参数,使得边对故障引起的额外负载的承载能力更强。理论分析与仿真结果表明,存在某一权重参数以及比重系数取值使得BA无标度网络和NW小世界网络鲁棒性达到最强;相比单一指标边权方法,提出的模型能够更加有效地提升网络级联抗毁性能。     

域间路由系统级联失效分析与建模

针对域间路由系统的级联失效展开研究,分析了系统级联失效的机制,建立了域间路由系统级联失效模型。模型引入了符合节点真实信息的IRS介数,并基于IRS介数定义节点的初始负载;针对系统中节点的重启现象和BGP更新报文的交互现象,引入了节点重启时延和更新报文存活时延,使构建的级联失效模型更加符合系统的真实情况。最后,通过仿真实验分析了IRS介数与其他测度的区别,研究了不同模型参数对系统级联失效的影响。研究结果为分析和提升域间路由系统的安全性能提供了有效的参考和借鉴。     

考虑节点过载的复杂网络级联失效模型

针对现实网络中节点对负载的冗余能力,提出一种考虑节点过载状态的复杂网络级联失效模型。首先,根据过载系数、失效概率、剩余系数构建了级联失效模型;然后,基于节点的特性提出了过载节点负载分配策略;最后,运用BA无标度网络进行级联失效情况下的抗毁性仿真。结果表明:在过载节点负载分配策略中,混合分配策略整体上较优,能够显著控制级联失效的影响并且增加了网络的抗毁性;在一定范围内提高过载系数、分布系数有助于降低级联失效的影响,但提高到一定程度时效果并不理想;剩余系数存在某一值可增强网络的抗毁性。     

考虑交通流量的复杂网络病毒传播行为研究

研究网络交通流量对病毒传播行为的影响,基于平均场理论,提出一种新的susceptible-infected(SI)传播模型.理论分析表明,随着网络交通流量的增大,病毒在网络中的传播速率明显增加,从而显著增强了病毒爆发的危险性.研究还发现,均匀网络中病毒爆发的时间尺度与节点平均算法介数的倒数成正比;无标度网络中病毒爆发的时间尺度则正比于节点算法介数分布的1、2阶矩之比;此外,病毒在无标度网络上的传播动力学行为不具有明显的层次性,这显然与以往有关SI传播模型的研究不同.通过数值仿真对理论分析进行了验证.     

基于可调负载重分配的复杂网络级联失效模型

针对现实网络上的负载重分配规则常常是介于全局分配与最近邻分配、均匀分配与极端非均匀分配的特点, 提出了一种可调负载重分配范围与负载重分配异质性的复杂网络级联失效模型, 并分析了该模型在无标度网络上的级联失效条件. 解析与仿真结果表明, 合理调节负载重分配的范围、负载重分配的异质性可以显著提高复杂网络抵御级联失效的抗毁性.     

复杂网络上级联失效的负载容量模型

研究复杂网络上级联失效的过程和性质有助于指导系统建设并提高其鲁棒性能。在分析和总结相关工作的基础上,提出了一种更符合实际网络的负载容量非线性模型。通过在B-A无标度网络和Internet AS级网络上进行仿真,验证了模型的可行性,并且发现模型参数在一定条件下具有负指数关系。考察网络成本和鲁棒性关系,发现该模型能够更好的抵御级联失效,并且在获得较高鲁棒性能的情况下有较小的投资成本。     

节点数固定的复杂网络模型初探

由于随机图模型、小世界模型和无标度模型的结构上存在交叉性，有必要对复杂网络进行新的分类。本文将复杂网络分成两类：节点数固定的复杂网络和节点数变化的复杂网络，且重点研究了前一类网络。首先时节点数固定的网络进行了细分，然后分析了在边的不同连接方式下节点数固定的网络的度分布、平均最短路长度和聚类系数等特征，最后讨论了小世界特性与无标度特性产生的原因。研究表明，节点数固定的网络大多具有小世界特性，小世界特性与无标度特性是从不同的侧面来研究复杂网络的，从而很好地解释了在许多复杂网络这两种特性能够共存的原因。     

军事信息栅格级联失效模型及鲁棒性策略研究

构建了军事信息栅格(military information grid,MIG)级联失效模型,深入分析MIG级联失效特性,并在此基础上提出了鲁棒性建设策略。基于相互依存网络理论分析模型,将MIG划分为通信基础网和信息服务网,改进了节点介数计算方法,突出了服务关系对通信流量的影响,并定义了节点失效判定准则,研究了失效节点通信负荷和信息服务负荷重分配规律及因此造成的失效传播原理。通过引入成本惩罚函数和砥柱节点的概念,构建数学模型,研究并提出了兼顾投入成本和抗毁效益的建设策略。仿真实验结果表明,少量砥柱节点能力的加强,即可有效提高全栅格体系的抗级联失效特性。     

过载及欠载情形下产业链网络风险级联失效的建模与仿真

产业链网络内外存在各种风险,例如经营风险、自然风险、COVID-19等,一旦企业因风险失效会导致产业链的级联失效.因此,首先针对产业链特性,利用有向加权无标度网络算法生成产业链网络.考虑到企业针对风险有一定的冗余能力,而且存在应急恢复机制,基于负载容量模型,提出了一种考虑过载和欠载状态的产业链网络级联失效模型.模型考虑...     

物流保障网络级联失效临界抗毁性

针对军事决策者所关心的"物流保障网络抗毁性"与"物流保障网络负载临界值"的问题进行了研究,首先分析了物流保障网络的特点,建立了度均匀随机分布的网络模型和负载局部扩展的级联失效抗毁性模型,并运用了多维分支过程方法求解网络级联失效的临界值。研究发现:容量均匀分布的物流保障网络中,当网络负载超过临界负载时,一个随机故障将引起网络瘫痪。最后通过一个仿真实例分析了物流保障网络节点最大度分别为5、6、8、10、12时的级联失效抗毁性临界值,并给出了仿真结果与解析推导存在误差的原因。     

基于不对称依赖的相依网络级联故障分析

针对已有关于相依网络级联故障研究中未考虑有向依赖边的问题,展开了基于不对称依赖的相依网络级联故障分析,构建了基于负载-容量的级联故障模型,提出基于连通分量的相依网络鲁棒性测度方法,开展了不同网络组合、耦合方式、容忍系数和移除比例在不同攻击模式下的网络鲁棒性研究。结果表明,随机攻击模式下不对称相依网络鲁棒性与以往研究结论类似,蓄意攻击模式下不对称相依网络鲁棒性则取决于攻击范围和容忍系数的大小。通过一则作战网络示例分析证明了所提方法的实际应用价值,对完善相依网络理论研究具有一定的参考意义。     

复杂网络拓扑结构对系统抗毁性影响研究

通讯网络的抗毁性、生物系统的健壮性、物理系统的稳定性都与各自系统内部网络的抗毁性息息相关。为研究复杂网络拓扑结构对复杂网络抗毁性的影响,建立了复杂系统的复杂网络抗毁性模型,以解析推导与计算机仿真相结合的方式研究了两种不同的复杂网络拓扑结构(随机网络和无标度网络)对复杂网络抗毁性的影响。并把仿真结果与解析分析的结果进行了对比分析,结果表明基于多Agent的建模仿真方法是一种研究复杂网络抗毁性的合适方法。     

连环恐怖袭击下危险品运输网络级联失效建模

研究危险品运输网络在遭受恐怖袭击后的级联失效过程和性质有助于指导系统建设和提高其抗毁性能. 在分析危险品运输网络及恐怖袭击特性基础上，建立了双层危险品运输网络模型，通过定义网络的三种节点状态，分析了单次和连环袭击下的危险品运输网络级联失效过程，基于此，建立连环袭击下的危险品运输网络级联失效模型. 从“结果性”和“过程性”两个视角出发，提出网络抗毁性的评价测度“节点存活率”和“相对二次级联失效数”. 通过建立实例仿真场景和仿真流程，就不同袭击次数、不同节点的度及容量系数和不同规划方式对危险品运输网络级联失效特性的影响进行仿真，验证了模型的可行性，仿真结果为危险品运输网络的规划提供决策依据.     

复杂网络抗毁性测度研究

复杂网络通常面临两种打击：随机性打击和选择性打击，随机网络和无标度网络对这两种损伤的抗毁性有很大差异．针对复杂网络的特点，首先给出了复杂网络连通性的一个新测度——连通系数．在此基础之上，给出了抗毁性测度的新定义，针对复杂网络面临的两种不同损伤，给出了复杂网络抗毁性的两个新测度——容错度和抗攻击度，并以世界贸易网为例进行了网络抗毁性分析．最后对复杂网络抗毁性研究的思路进行了探讨，指出从网络拓扑结构出发，研究拓扑结构的各种属性对网络抗毁性的影响，这将是复杂网络抗毁性研究的一个有效而新颖的思路．