指挥控制网络级联失效建模与仿真

针对指挥控制网络拓扑结构以及级联失效等特点,以网络鲁棒性作为抗毁性测度,采用非线性负载容量模型和负载容量重新分配原则模拟级联失效过程,构建指挥控制网络级联失效模型。通过仿真分析负载参数、容量参数和演化步长等参量对指挥控制网络级联失效抗毁性的影响,为研究指挥控制网络的级联失效行为提供参考。     

双层小世界网络中的级联失效模型与分析

复杂网络负载中的级联失效对其抗毁性有着重要影响,其本质是一种相关失效,而网络安拿中的相关失效行为一直是一个非常棘手的问题.提出了一种带有过载函数的复杂负载网络级联失效模型,模型给每个节点定义了一个"过载函数",用节点权值演化代替网络拓扑结构的演化,从而使得级联失效模型更加合理且操作简便.利用模型研究了双层小世界网络中的级联失效行为,研究发现网络拓扑结构非均匀程度越高,越容易触发级联失效.     

加权无标度网络的级联失效模型

在加权的无标度网络中,为了抵抗网络的级联失效,增强网络的鲁棒性,提出了一种参数可调的级联失效模型.该模型从全局和局域的角度,将节点介数、节点度、节点权重和邻居节点权重相结合构建节点的初始负载,并建立节点容量与初始负载的比例关系,当节点失效后,通过结合失效节点邻居的容量来制定负载重分配规则,进而通过对网络级联失效的分析,推导负载参数的演化过程,得出模型中的参数对网络鲁棒性的影响.最后,通过实验验证了所提方法的有效性.     

双层相依网络化指挥信息系统级联失效研究

网络化指挥信息系统是现代信息化条件下体系作战的基础支撑和重要枢纽.在分析网络化指挥信息系统结构功能基础上,构建带权重的双层相依网络,提出一种考虑节点过载和节点修复的级联失效模型,并在基于节点权重的负载重分配策略基础上构造基于节点相似、基于节点剩余容量和综合分配3种改进型策略.以“LB演习”数据为样本,针对攻击方式、负载重分配策略和网络性能参数对网络抗毁性影响展开研究.仿真结果表明:物理层重要节点对网络性能影响最为关键,并且网络性能会在蓄意攻击下产生突变现象;改进的3种策略,特别是综合分配策略,能够显著提升网络抗毁性,网络性能参数能够在一定范围内大幅提升网络抗毁性,避免大规模级联失效现象.     

基于节点修复的网络化指挥信息系统弹性分析模型

提出一种基于节点修复的网络化指挥信息系统弹性分析模型。首先,确立了网络化指挥信息系统弹性的概念,构建了指挥信息系统网络模型,对网络级联失效和恢复过程进行了描述;然后,在建立负载分配模型和节点修复模型的基础上,根据网络化指挥信息系统弹性过程构建了弹性度量模型;最后,进行仿真分析,计算不同模型参数下的网络弹性。结果表明,恢复概率和平均修复时间等参数对网络弹性的影响显著,为提高网络化指挥信息系统的弹性提供了参考。     

考虑节点过载的碳排放空间关联系统级联失效模型

为提高突发事件级联失效对现实碳排放关联系统破坏程度的评估可信性，在传统复杂网络的"负载-容量"级联失效模型基础上，考虑个体成员对负载的冗余能力，提出一种过载失效概率，构建了考虑节点过载状态的级联失效模型，并基于节点特性提出了6种过载节点负载分配策略。仿真结果表明：在过载节点负载分配策略中，综合分配策略整体上较优，能够有效控制级联失效的规模，增加网络鲁棒性；在一定范围内提升过载参数有助于降低级联失效的影响，但提升到一定程度时改善效果不明显；在不同负载分配策略下，剩余系数存在一个最优值，容量可调参数存在最优区间，可以使碳排放关联网络保持较好鲁棒性的同时，花费较小的构建成本，其中紧密度分配策略对应的网络构建成本较高。     

物流基础设施网络级联失效下的抗毁性分析

根据节点负载能力制定失效负载的重分配规则, 结合物流基础设施网络结构特征构建网络级联失效模型, 并分别从参数??、失效节点类型以及网络结构等角度对网络级联失效抗毁性展开分析. 仿真结果表明: 中转型节点的失效所带来的破坏性较一般类型节点大; 增大?? 值以及增加网络结构的复杂程度均可加强网络的抗毁性.

     

考虑过载状态和失效概率的航空网络级联故障模型

为提高突然事件引起的级联故障对航空网络破坏程度的评估可信性,考虑到机场节点对负载的冗余能力,即如果在一定的空间范围内出现过载,节点不会立即失效,而是具备一定的超额负载处置能力,提出一种考虑过载状态和失效概率的航空网络级联故障模型.该模型首先在传统的"负载?容量"Motter-Lai级联故障模型中增加了过载系数、权重系数...     

考虑级联失效的复杂负载网络节点重要度评估

首先提出了一个基于负载重分配的复杂负载网络级联失效模型,与现有模型的区别在于:(1)针对每个节点定义了一个“过载函数”;(2)用节点权值演化代替网络拓扑结构的演化.在级联失效模型基础上,提出了考虑级联失效的复杂负载网络节点重要度评估方法,给出了节点重要度的新定义.该方法有助于发现网络中一些潜在的“关键节点”.最后的实验分析验证了该方法的有效性和可行性.     

考虑服务性能的计算机网络级联失效建模

为分析计算机网络中级联失效对服务性能的影响,在考虑初始负载、节点转发速率和路由策略的基础上,建立一种基于负载容量的级联失效模型。定义吞吐量、负载率和服务时延3个评价参数,对级联失效发生前后网络服务性能的变化进行度量。以BA无标度网络为对象进行仿真实验,结果表明,该模型能客观反映级联失效导致网络服务性能急剧下降的现象,对级联失效的预防和控制具有一定指导意义。     

无尺度网络中降低相继故障规模的策略研究

在复杂网络的相继故障过程中,主要影响因素包括：网络结构、节点负载量、节点容量、负载重分策略等。针对这些因素,建立了一个无尺度网络的相继故障模型。模型采用的基于节点剩余容量的负载重分策略能较充分地利用网络资源。仿真结果表明,与基于节点度的负载重分策略相比,基于节点剩余容量的负载重分策略能降低网络相继故障的规模约10％;研究还发现只提高网络中“关键”节点的容量也能有效降低相继故障的规模。当无尺度网络具有社团结构时,相继故障的规模要减小约30％。这些结论对降低网络相继故障规模、网络结构的设计及以后的研究具有重要意义。     

相依网络中负载全局分配的级联故障模型

针对目前不同网络耦合成相依网络的研究不考虑相依边和负载的共同影响,提出一种同时考虑相依边和负载的相依网络级联故障模型。在级联故障中区分连接边和相依边对相依网络的不同作用,负载分配采用基于最短路径长度的可变负载全局分配原则,正常节点分配到的额外负载与距离故障节点的距离成反比关系,相依网络的子网选用IEEE118标准电网、小世界网络和随机图网络。相依网络的仿真结果表明,负载全局分配效应越小,网络抵制故障能力越强,负载故障对级联故障的贡献程度越小,不同耦合网络在特定的容忍系数下取得不同的平均故障迭代步数峰值;而负载全局分配效应较大时,网络崩溃或近似崩溃,平均故障迭代步数与容忍系数呈现近似单调递增关系。     

无线传感器网络无标度容错拓扑的连锁故障诊断算法

针对随机节点故障所引发的连锁故障问题,为了尽可能地降低连锁故障对无线传感器网络所造成的损害,提出了一种无线传感器网络无标度容错拓扑的连锁故障诊断算法,该算法基于单一节点故障时负载重新分配给相邻节点的情况,提出一种连锁故障下的负载再分配模型,分析了单一节点故障时所产生的连锁故障规模。采用相邻节点的连锁故障诊断算法来研究传感器网络的负载参数和连锁故障规模之间的关系,尽可能地减少连锁故障所带来的节点损失。仿真结果表明,该算法有效地抑制了由于负载过大所引发的连锁负载效应,在减少网络节点的损失上起到了较好的效果。     

考虑节点负载的多社团网络级联失效问题研究

为研究多社团网络级联失效问题,设计一种社团规模和结构可调的网络模型.在经典的线性负载-容量模型基础上,提出一种初始负载、容忍负载、临界负载三个阶段节点失效模型.采取蓄意攻击和随机攻击方式对网络进行攻击,通过评估指标的变化分析网络的鲁棒性.仿真结果表明:随机攻击时多社团网络鲁棒,蓄意攻击时多社团网络脆弱;节点初始负载越低...     

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。     

Assessing the Impact of Cascading Failures on the Interdomain Routing System of the Internet

The Internet is a typical complex network, whose traffic load is controlled by the inter-domain routing system. Due to the co-location of data plane and control plane of Border Gateway Protocol, the survivability of inter-domain routing system is sensitive to severe congestion. Therefore, an initial outage may lead to a cascade of failures in the Internet. But the cascading failures on links are able to be automatically restored when the congestion is mitigated. In this paper, we propose a model - CAFEIN for characterizing this special process. Based on CAFEIN, we assess the difference of impact under intentional attacks and random breakdowns; identify the worst affected part of the Internet; and study the propagation of cascading failures. Through simulations, we find that the cascading failures bring a great deal of added burden to the routing system. However, the cascading effect is amplified globally when the relative capacity of links is very low. Moreover, the difference of impact between intentional attack and random breakdown is not as prominent as previous research due to the unique automatic-restoration process.     

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。