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基于节点重要度动态评估的复杂网络级联失效分析
作者姓名:姜敏勤  石小晶  杨钰  张正勇
作者单位:南京财经大学;南京财经大学管理科学与工程学院
基金项目:国家自然科学(61602217),江苏高校“青蓝工程”资助项目(苏教师函〔2021〕11号),江苏省产学研合作项目(BY2022611),江苏省研究生科研与实践创新计划项目(KYCX22_1723)。
摘    要: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。

关 键 词:级联失效  非线性容量负载模型  关键节点  复杂网络  抗毁性
收稿时间:2023-02-07
修稿时间:2023-10-21
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