有向加权供应链网络级联失效的抗毁性研究

供应链网络是一个高度复杂的有向加权网络, 研究供应链网络本身的抗毁性对改良供应链网络拓扑结构, 提高网络稳定性和鲁棒性有着至关重要的意义. 因此本文依据复杂供应链网络中不同的网络攻击方式导致的节点 或者连边级联失效现象, 提出了一项在有向加权供应链网络下的抗毁性标准. 在提出的抗毁性准则中, 本文引入 了“网络运营度”的概念, 并针对有向加权网络的几种级联失效现象下的“网络运营度”的理论机理进行阐述, 最后 通过实验证明该抗毁性准则相对于其他文章所提出的抗毁性准则有着相对较好的表现, 证实了本文提出的抗毁性 测度的有效性.     

改进的加权网络节点重要性评估的互信息方法

现有的复杂网络节点重要性评估研究主要集中在无向无权网络上,不能全面客观反映某些真实复杂网络的情况。针对无向加权和有向加权网络中评估指标适用范围有限、评估结果不够全面等问题,借鉴应用于无向无权网络的基于互信息的节点重要性评估方法,提出适用于无向加权网络和有向加权网络的互信息评估方法。该方法将网络中的每条边看作信息流,结合相应复杂网络的结构特点和"信息量"的定义方法,以求出的节点信息量作为节点的重要性评估指标。对实例网络进行分析可知,所提算法在保证评估准确性前提下,能更加细致刻画有向加权网络节点之间的差异性。在对ARPA网络的节点评估中,所提算法与以往指标所评估出的前5个最重要节点的节点编号尤其相近,凸显出该算法快速发掘核心节点的能力,为快速、准确评估无向加权和有向加权网络核心节点,提高网络抗毁性提供一定理论帮助。     

两层复杂网络的特性及其抗毁性分析

构建并分析两层复杂网络的特性及其抗毁性.试图寻找两层复杂网络中具有较优抗毁性网络模型的层间链接方式和层内链接方式.基于不同的层内(层间)链接算法构建三类两层复杂网络模型并对其拓扑指标进行分析;基于最大剩余连通分支粒度分析三类复杂网络的抗毁性;通过数值仿真刻画出了具有较优抗毁性的网络拓扑结构及其特性.结果显示:当层间链接概率pn趋于10-3时,三类两层复杂网络的度分布特性均保持单层复杂网络的特性;层间链接概率pn趋于10-1时,无标度算法生成的两层复杂网络逐渐失去无标度性;蓄意攻击和随机攻击策略之下,随机算法构建的两层复杂网络具有较优抗毁性;蓄意攻击策略之下,通过无标度算法和小世界算法构建的两层复杂网络的抗毁性与层间链接概率成正比.     

一种基于改进蜂群算法的网络重构技术

空间信息网络在给定拓扑结构和资源受限的情况下,卫星节点间如何优化链路选择,重构网络拓扑结构,使得升级后的空间信息网络具有良好的抗毁性,是非常具有研究价值的问题.本文针对空间信网络拓扑重构问题,综合考虑卫星节点之间的可见性、可连通时间和可连通度等约束条件,建立了卫星网络拓扑链路模型和节点模型并提出基于改进蜂群算法的空间信息网络拓扑重构算法.仿真实验表明,该算法在资源受限的情况下,能够兼顾改善网络的有效性和抗毁性,有效延长网络的生存时间.     

移动Ad hoc网络拓扑结构抗毁性测度模型

引入一种新的抗毁性指标——自然连通度,建立了考虑能耗的移动Ad hoc网络拓扑结构抗毁性综合测度模型,在此基础上确定了基于网络拓扑结构抗毁性的最优发射半径。实验分析表明,该测度模型能有效刻画移动Ad hoc网络拓扑结构的抗毁性,具有最优发射半径的网络拓扑结构能较好权衡网络结构抗毁性和网络生命期。     

一种通信网络抗毁性评价的改进模型

分析了现代战场通信网抗毁性评价的需求,针对现有通信网抗毁性测度评价模型无法准确评价网络抗毁性测度和节点重要性,以及不同节点数的网络间抗毁性的问题,利用基于最短路径数和跳面节点法节点重要性多指标评价方法对该模型进行改进。在此基础上,提出一种基于节点的全网平均等效抗毁性测度的网络抗毁性评价模型,并验证了模型的有效性。     

基于社团结构的复杂网络抗毁性测度

综合复杂网络连通度和社团结构的抗毁性测度,提出了一种新的基于社团结构的复杂网络抗毁性测度,既考虑网络的整体效能,又联系了网络本身的社团结构性。另一方面,为了更加有效地攻击网络的社团,提出一种基于社团的选择性攻击方式,移除较少的节点就使网络中的社团崩溃。通过仿真分析表明,基于社团的复杂网络抗毁性测度更加全面客观地衡量了网络的抗毁性,基于社团的选择性攻击更加有效地破坏了网络的社团结构性。     

复杂网络安全抗毁性研究

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打击的抗毁性有很大差异。从网络拓扑结构出发,阐述了网络拓扑结构对网络抗毁性的影响,为广大的研究者进行复杂网络抗毁性的研究提供了有价值的参考。     

基于三角构成规则的加权有向网络拓扑生成算法

针对加权无向图的网络拓扑模型难以表征真实网络环境下节点间有向性的问题,提出了基于三角构成规则的加权有向网络拓扑生成算法,依据概率优先选择节点的邻居节点进行有向性加边,通过网络边权的动态演化实现节点间的不对称性增长。并利用该算法进行了仿真实验。实验表明,基于三角构成的加权有向网络拓扑算法生成的网络拓扑结构符合真实环境下的网络拓扑结构所体现出来的拓扑特性,同时具有较好的聚类系数可控性。     

考虑节点重要度的Ad Hoc网络抗毁性测度研究

Ad Hoc网络的实际应用受制于其可靠性,如何对Ad Hoc网络进行抗毁性设计和抗毁性测度评估是Ad Hoc网络可靠性研究的热点.针对这个关键问题,从Ad Hoc网络的拓扑结构入手,考虑节点的重要度,结合网络结构熵的概念,定义了网络抗毁熵、节点抗毁度和全网抗毁度,实例分析结果表明本文所定义测度是移动Ad Hoc网络抗毁性评估的有效测度.     

复杂网络中的一种介度熵抗毁性度量方法

在复杂网络中,核心节点的损坏可能会影响到整个网络的稳定性。基于节点重要性研究了网络抗毁性度量和抗毁性能。综合考虑节点度值和介数对节点重要性的影响,提出了局部介-度中心性指标。兼顾节点的聚集系数,提出节点抗毁性度量方法。为了估量网络的抗毁性能,提出了介-度熵度量及其算法。仿真攻击实验结果表明,基于介-度中心性的攻击策略移除约20%的节点后,可将网络近似地分割为孤立节点集合,它优于传统的攻击策略,表明介-度中心性指标可以更准确地刻画节点重要性。对不同模拟网络的抗毁性评估计算结果则表明,介-度熵度量对网络抗毁性能的排序符合实际情况,在衡量网络抗毁性方面是完全合理的。     

考虑级联失效的有向WSNs节点重要度评估模型

针对无线传感器网络中关键节点失效引发网络快速崩溃的问题,考虑节点之间存在相互作用且相互作用具有方向性的特征,建立有向网络级联失效模型,推导节点失效后引起的负载震荡状态值.基于经典的PageRank算法,利用失效节点引发的邻居节点平均负载震荡状态值定义节点的初始重要度值,建立节点度择优的分配规则改进PageRank算法的平均分配规则,结合节点层级结构,建立考虑级联失效的有向传感器网络节点重要性分析方法.最后,通过仿真实验验证算法的有效性.实验证明,该方法能有效地评估了有向无线传感器网络节点的重要性,而且当对判定出的关键节点进行保护时,该方法判定关键节点的网络抗毁性明显较强.     

基于熵的赋权网络抗毁性评估方法

为了研究赋权网络在遭到局部破坏后,网络性能保持稳定的抗毁能力,通过计算节点间不重叠路径对流量的贡献度,进而引入熵的概念,将网络拓扑结构的连通稳定性与网络承载流量的稳定性相结合,以全连通网为基准,提出了用于评估节点间抗毁性的标准稳定熵指标,并在此基础上给出了用于全网抗毁性评估的模型。仿真实验表明网络的抗毁性不仅与网络的拓扑结构、各边权重所代表的边容量总和有关,同时也与各边权重的均匀度有关;关键边性能权重分布越均匀的网络,其整体抗毁性能越强。     

基于复杂网络的社区发现算法研究

近年来,高质量社区的挖掘和发现已经成为复杂网络研究的一个热点。目前大多的社区发现算法主要针对无向网络,但现在的很多真实网络通常都是有向加权的。同时,标签传播算法(LPA)是一种接近线性复杂度的社区发现算法,该算法具有简单高效、不需要提供社区规模和社区个数等先验知识的特点,因而得到了广泛关注和应用。针对有向加权网络,提出了一种基于节点重要性和节点相似性的改进标签传播算法(CRJ-LPA)。该算法综合考虑节点的边权、节点的信息传播能力、节点相似度以及节点集聚系数等因素。算法通过加权的ClusterRank获得节点重要性列表用以避免LPA中的随机选择;然后,采用Jaccard系数度量节点的相似度,结合节点重要性列表计算出一个新的度量CRJ(重要度和相似度),提高了算法的稳定性。实验结果表明,该算法有效可行,且具有较好的鲁棒性。     

注意力流网络中节点影响力的层级性研究

复杂网络中节点影响力的层级性在网络结构与控制研究中至关重要。针对有向加权网络中节点影响力的层级性问题,基于海量在线用户行为数据,构建有向加权集体注意力流网络。通过定义节点的层级位置时间和位置约束指标,并结合节点的拓扑位置和时间序列,提出一种用于有向加权网络的节点影响力度量及排序算法。实验结果表明,该算法能有效区分网络层级结构,准确识别出最具影响力的节点,对于节点影响力评估与复杂网络可控性研究具有一定的借鉴意义和参考价值。     

融合节点中心性和度相关聚类的有向网络链路预测

现存大部分有向网络的链路预测方法仅关注链接方向信息和互惠链接信息而忽略节点重要性及度相关聚类的贡献,导致预测精度下降。针对以上不足,提出基于节点中心性和度相关聚类的有向网络链路预测指标。首先,利用节点中心性统计任意节点邻居数量去衡量节点的影响力;其次,将节点度相关聚类系数方法扩展到有向网络去评估节点聚类能力,并与网络同配系数相融合获得节点对高聚类能力;最后,融合以上2类信息提出一个带参的有向网络链路预测指标。在6个真实世界有向网络上与最近代表性预测指标比较,所提指标AUPR和AUC分别提高了33%和1.6%。     

一种基于区域分裂与合并的势博弈网络拓扑控制算法

现有无线传感器网络拓扑控制算法在传感器节点部署密集或稀疏区域存在网络拓扑链路冗余、个别节点负载过重、瓶颈节点和网络生命周期短等问题。针对这些问题,提出一种基于区域分裂与合并的势博弈网络拓扑控制算法,该算法首先划分目标区域并随机抛洒传感器节点,在每个子区域内进行博弈并选出簇首节点,利用区域分裂与合并思想,在节点密集区域进行分割再博弈,防止部分节点负载过大,在节点稀疏区域利用权重链路进行合并,防止出现瓶颈节点以保障网络连通;然后对所有簇首节点实施二次势博弈生成簇首拓扑结构连接各子区域。仿真结果表明,该算法能够有效缓解节点负载,均衡节点能耗,延长网络生命周期。     

一种可自维护的无线传感器网络拓扑控制算法

在温室、救灾等环境监测过程中,无线传感器网络会因频繁发生自然故障和遭受恶意攻击而引起网络可生存性问题,针对这一问题提出了一种可自维护的具有抗毁性的拓扑控制算法。仿真结果表明,该算法能够简单有效地构建并维护容错拓扑结构,在节点失效时保证网络拓扑容错抗毁,使得无线传感器网络具有可生存的能力。