考虑成本时拓扑可调无标度网络鲁棒性研究

为了研究无标度网络拓扑结构对网络鲁棒性的影响,结合对复杂网络鲁棒性有重要影响的节点介数和边权重两种指标,提出一种考虑成本的拓扑可调无标度网络攻击方法。该方法在攻击网络中节点（边）时引入了节点（边）的攻击成本因素,以节点介数（边权重）来近似衡量节点（边）的攻击成本,采用不同节点（边）攻击策略对网络进行攻击,并采用最大连通子图相对值作为网络鲁棒性测度指标,利用该方法对无标度网络的幂率指数、平均度与网络鲁棒性的关系分别进行了研究。结果表明,采用蓄意攻击策略时,对于同一节点（边）攻击成本,无标度网络的幂率指数越小或平均度越大,网络的鲁棒性越强。仿真实验验证了该方法的有效性与可行性。     

不同攻击模式下城市公交网络抗毁性分析

为了保证城市公交网络的安全运营、提高整个交通网络运行效率,以成都市公交网络为例,分析了该网络的拓扑结构特性,研究了该网络在随机攻击和蓄意攻击下的抗毁性。仿真结果表明,网络在随机攻击和基于节点度的攻击下连续移除节点的数目几乎不对网络的抗毁性产生影响,而在基于节点介数和效率的攻击下连续移除的节点个数越少,网络的抗毁性越差;基于节点介数的攻击对网络抗毁性产生的影响要比随机、基于节点度和效率更为显著。     

复杂网络的鲁棒性与中心性指标的研究

网络鲁棒性是指网络遭到随机故障或蓄意攻击时仍能维持其功能的能力,理解复杂网络部分结构的失效对网络结构和功能的影响有着非常重要的意义。针对不同的开放数据集和爬取的新浪微博数据集,通过计算移除部分节点后的巨片和连通子图数目等指标,着重分析蓄意攻击对网络的影响,发现度攻击策略对不同网络结构影响均较大,紧密度和介数攻击策略对网络结构的影响有明显区别。实验表明,非微博网络的蓄意攻击中,采用度和介数攻击策略效果较好,而微博网络应采用度和紧密度攻击策略。     

小世界网络抗毁性及介-度相关性研究

日常生活中,复杂网络主要面临随机攻击和选择性攻击,网络模型的结构特性使复杂网络在不同攻击方式下的抗毁性有很大的差异.综合考虑复杂网络的抗毁性参数和网络模型的结构特性差异,文章以节点的最大度值、平均度值、最大介数和平均介数为度量参数,通过5种不同攻击方式对WS小世界网络的抗毁性进行了测试,得到了介度关系曲线,随着节点的移除,动态分析了WS小世界网络的抗毁性和攻击下小世界网络的介 度相关性.实验结果表明,WS小世界网络在RD攻击下表现出一定的脆弱性,在其他攻击方式下有很强的鲁棒性,而其介度关系在某些区域呈线性关系,但大部分区域呈现无规律性,其动态相关性需要进一步研究.小世界网络较强的抗毁性对组建网络有重要的影响,鉴于小世界网络的结构特性,组建网络时应尽量不要把网络的功能集中在少数Hub节点上.针对WS小世界网络较强的鲁棒性,结合小世界网络的结构特性,将做进一步研究,以便提出更高效的攻击策略.     

基于复杂网络的城市公交网络抗毁性分析*

以国内四个城市公共交通系统为研究对象,对由停靠站点构建的公交网络拓扑结构进行了计算和分析。在此基础上提出了公交网络的抗毁性测度——最大连通子图的相对大小和网络效率,并考察了公交网络在不同攻击模式下的抗毁性。结果表明,公交网络具有对随机攻击的鲁棒性,同时又具有对选择攻击的脆弱性。网络的可靠性是由一些关键节点（公交枢纽站点）的稳定性决定的,应当切实保障这类站点的正常、高效运行。     

加权无标度网络抵制级联失效的鲁棒性研究

针对复杂网络遭遇攻击和随机失效而引发的级联失效问题,提出一种基于介数的节点加权策略,用于探讨加权无标度网络抵制级联失效的鲁棒性。通过数值模拟和理论分析发现,基于介数的策略具有与基于度的策略几乎相同的最优权重参数。在最优权重参数下,基于介数的策略使得网络更具鲁棒性,能显著降低级联失效发生的可能性和发生情况下的级联规模。     

基于社团划分的复杂网络级联抗毁攻击策略

为研究在社团划分基础上复杂网络的级联抗毁攻击策略,采用节点及其邻居节点介数定义初始负荷,这种定义方式综合考虑了节点的信息,采用局部择优分配策略处理故障节点负荷,研究了网络耦合强度,WS(Watts-Strogatz)小世界网络、BA(Barabási-Albert)无标度网络、ER(Erds-Rényi)随机网络、局域世界(WL)网络在社团划分攻击策略下抗毁性,以及不同攻击策略下具有重叠和非重叠社团结构网络的抗毁性。仿真结果表明,网络的耦合强度与抗毁性成负相关;不同类型网络在快速分裂算法识别社团前提下,攻击介数最大节点时网络抗毁性最弱;具有重叠社团结构的网络在集团渗流算法（CPM）识别后,采用攻击重叠部分介数最大节点的策略时网络抗毁性最弱。结论表明采用社团划分的攻击策略可以最大规模破坏网络。     

基于节点重要度的复杂网络脆弱性分析方法北大核心CSCD

为了更精准的预测复杂网络中的薄弱环节并针对其采取预防措施,结合节点度数和节点介数的分析方法设计一种基于节点重要度的复杂网络脆弱性分析方法,将网络效率作为衡量网络性能的指标,并以某地区城区铁路网络为案例进行单节点攻击和多节点攻击仿真实验来验证所提方法的性能。仿真实验表明,所提方法所得的结果比高度数节点法和高介数方法所得预测结果更好,可以更加准确的预测网络中的薄弱环节。     

基于内容热度与节点介数的NDN网络缓存策略

缓存技术是数据命名网络（Named data networking,NDN）的关键技术之一. NDN传统的LCE缓存策略会造成较大的冗余. 改进的RCOne策略采用随机放置的方法,没有利用任何内容、节点信息,对网络缓存性能的提升有限. Betw策略只考虑到节点介数,导致高介数节点缓存更替频繁,当节点缓存容量远小于内容总量时,缓存性能下降. 为了解决这些问题,本文提出一种结合内容热度与节点介数的新型缓存策略HotBetw（Hot content placed on node with high Betweenness）,充分利用内容与节点信息选择最佳的位置放置缓存. 仿真实验表明相对于典型NDN缓存策略,HotBetw缓存策略在提高缓存命中率、降低平均跳数方面具有很好的效果.     

基于介度相关性的无标度网络抗毁性研究

复杂网络主要面临随机攻击和选择性攻击,在不同的攻击方式下复杂网络的抗毁性有很大差异。综合考虑复杂网络的抗毁性参数,以节点的度和介数中心性为度量参数,通过5种不同攻击方式对无标度网络的抗毁性进行测试,得到度和介数的实时测量值,动态分析攻击下无标度网络的介度相关性。实验结果表明,无标度网络在ID、RD攻击下介度满足幂律关系,而在IB、RB和随机攻击下不严格满足幂律关系。     

基于Space-P复杂网络模型的城市公交网络特性分析

针对城市公交网络中换乘网络的整体性能分析问题,提出一种基于复杂网络理论的分析方法。首先,基于图论思想,将公交网络建模成由Space-P方法表示的公交换乘网络拓扑模型;然后,统计分析了公交换乘网络的度分布、平均最短路径长度、聚类系数、紧密中心性和介数中心性等特性。以北京市的公交网络为例进行了相关分析,从宏观角度说明北京公交网络具有小世界网络特点,市民出行需要换乘的概率较大,但换乘较为便捷;同时,给出了相关站点的具体地理信息,为公交规划部门优化公交网络提供了参考。     

城市轨道交通网络特性与级联失效鲁棒性分析

为探讨城市轨道交通网络（URTN）的网络特性及面对突发事件时的鲁棒性,提升运营效率,基于复杂网络理论,采用Space-L方法构建URTN拓扑结构,提出URTN站点重要性综合评价指标。建立URTN级联失效模型,设计级联失效仿真算法,通过网络效率和最大连通子图比例两项鲁棒性评价指标,定量分析不同攻击策略下URTN级联失效鲁棒性。以上海轨道交通网络为例进行实证分析。研究结果表明：上海轨道交通网络在L空间中具有小世界网络和无标度网络的网络特性;无论是否存在级联失效情况,相比蓄意攻击,上海轨道交通网络在面对随机攻击时更具鲁棒性;级联失效情况下考虑站点负载重分配的轨道交通网络更具脆弱性;重要站点失效对网络的影响范围更广,对网络的整体破坏程度更大。     

贵阳公交复杂网络抗毁性分析

城市公共交通系统可以抽象为由公交线路和停靠站点构成的网络,公交网络构成了一个典型的复杂网络。复杂网络的研究在过去几年得到了迅速发展,其中复杂网络的抗毁性是研究焦点之一。在本文中,以贵阳市的公共汽车交通系统中的停靠站点网络为研究对象,测试了网络在随机攻击和选择性攻击情况下的抗毁性。结果表明,该网络对节点的随机攻击具有较强的抗击能力,而对选择性攻击的抗击能力较弱。     

不同链接下非对称相依网络的级联失效研究

现实中存在对称性和非对称性的相依网络，目前在研究相依网络级联失效时选择的对象主要为对称相依网络，为了综合分析相依网络的鲁棒性，针对非对称相依网络的级联失效问题进行了研究，首先利用典型BA无标度网络和WS小世界网络构建了非对称双层相依网络的级联失效模型，之后在随机攻击和蓄意攻击条件下，分别研究构建的网络模型的相依程度、相依模式以及子网络的拓扑结构对网络故障的影响。仿真结果表明，无论是何种程度相依的非对称相依网络，在随机攻击下，度正相关相依网络都表现出弱鲁棒性，而在蓄意攻击下，度负相关相依网络表现出弱鲁棒性，且网络的拓扑结构对网络的级联失效有影响。     

基于不同子网络级联机制的相依网络鲁棒性研究

以往相依网络的级联失效研究都基于相同子网络级联机制的假设下进行分析,在借鉴前人研究的基础上,利用负载 能力模型提出基于不同子网络级联机制的相级联模型,并分析不同攻击策略对相依网络鲁棒性的影响。通过针对相依ER随机网络和相依无标度网络的攻击策略模拟仿真,对比不同攻击策略的效果,从而发现相依网络拓扑结构要素对不同攻击策略的影响。同时,通过对比同一攻击策略下的不同级联失效机制的效果,发现了级联失效机制的对称性对相依网络鲁棒性造成的影响。     

Structural robustness of city road networks based on community

Road network robustness is the ability of a road network to operate correctly under a wide range of attacks. A structural robustness analysis can describe the survivability of a city road network that is under attack and can help improve functions such as urban planning and emergency response. In this paper, a novel approach is presented to quantitatively evaluate road network robustness based on the community structure derived from a city road network, in which communities refer to those densely connected subsets of nodes that are sparsely linked to the remaining network. First, a road network is reconstructed into a set of connected communities. Then, successive simulated attacks are conducted on the reconstructed road networks to test the performance of the networks under attack. The performance of the networks is represented by efficiency and the occurrence of fragmentation. Three attack strategies, including a random attack and two intentional attacks, are performed to evaluate the survivability of the road network under different situations. Contrary to the traditional road segment-based approach, the community-based robustness analysis on a city road network shows distinct structural diversity between communities, providing greater insight into network vulnerability under intentional attacks. Six typical city road networks on three different continents are used to demonstrate the proposed approach. The evaluation results reveal an important feature of the structure of city road networks from a community-based perspective, i.e., that the structure is robust under random failure but fragile under intentional attack. This result is highly consistent in different city road network forms.     

基于复杂网络的车载自组织网络抗毁性分析

针对车载自组织网络（VANET）的抗毁性问题,分析了其在随意攻击和蓄意攻击下网络的抗毁性特征。首先,提出以最大连通度、连通分支平均规模、临界点移除比例及网络效率为评价指标的VANET拓扑抗毁性参数;然后,基于带有车辆换道功能的智能驾驶员模型,应用VanetMobisim仿真软件建立VANET;最后,通过仿真实验分析了网络节点数、通信半径以及攻击模式对VANET抗毁性的影响。实验结果表明由于车辆节点度分布的不均匀性,VANET对随意攻击具有较强的抗毁性,而在蓄意攻击下显得比较脆弱;基于节点介数的蓄意攻击对网络的破坏更快、更强。这些规律为优化VANET拓扑控制、网络协议开发和网络管理提供新的指导。     

基于复杂网络的纽约轨道交通网络特性分析

现有的轨道交通网络建模研究大多建立无权网络模型,不能很好地反映网络特征。本文以纽约轨道交通网络为研究对象,采用复杂网络理论和Space L方法,考虑到2个站点之间可能存在多条线路的情况,构建纽约轨道交通加权网络模型,利用复杂网络的相关特性指标分析纽约轨道交通网络的特性。与无权网络相比可知,纽约轨道交通加权网络的权重与拓扑具有一定的关联性,该网络同时具有小世界和无标度特性。并通过随机攻击及多种蓄意攻击策略研究纽约轨道交通网络的鲁棒性。     

基于节点蓄意攻击的因特网鲁棒性研究

现实网络遭受蓄意攻击的鲁棒性一直是网络科学研究中的重要问题。本文通过考虑实际的因特网,采用节点度的幂函数来定义节点的初始负载,构建局域负载重分配下的级联模型,比较2种不同攻击策略对网络鲁棒性的影响,并研究蓄意攻击条件下重要网络参数对网络鲁棒性的影响。通过数值仿真实验,得出以下结论：1)当初始负载参数大于某一个阈值时,攻击高负载节点的确比攻击低负载节点对网络的危害更大,但当初始负载参数小于该阈值时,攻击低负载节点反而能更有效地破坏网络;2)节点的初始负载参数越小,容量参数越大,网络的鲁棒性越强。本文研究结果可为因特网中级联故障的控制和防御提供参考。