恐怖袭击下危险品运输网络级联失效抗毁性建模与仿真

针对复杂网络的级联失效特性,提出了危险品运输网络在遭遇恐怖袭击后的级联失效抗毁性模型。在恐怖袭击条件下,对危险品运输网络的级联失效过程进行分析,定义了危险品运输网络抗毁性,从结果性和过程性两个视角出发,提出了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。通过建立仿真场景,给出了仿真流程图,并就不同节点的度、不同容量系数和不同规划方式下危险品运输网络级联失效特性进行了定量研究,并通过MATLAB软件编程实现。仿真结果表明了模型的科学有效性,为优化危险品运输网络的拓扑结构提供新的研究思路和方法。     

基于级联失效的复杂保障网络抗毁性仿真分析*

通过引入流量强度指数α和流量分布指数β,建立了不同网络流量下的复杂负载网络级联失效抗毁性模型。基于该模型比较分析了无标度网络、随机网络和介于这两种网络之间的特定复杂保障网络在不同流量强度和流量分布下对单个节点的随机失效与故意攻击的抗毁性。结果表明,在考虑级联失效的条件下,复杂保障网络的抗毁性随着流量强度的增加急剧下降。此外,流量分布对复杂保障网络的抗毁性也具有显著影响,在流量强度一定的条件下改变网络的流量分布能有效提高网络的抗毁性。     

物流网络级联失效下的抗毁性分析

物流网络在突发事件下易发生级联失效现象,给网络的抗毁性带来巨大影响。针对物流网络中级联失效扩散机理的认知对于提高应急对策的有效性及控制效率具有重要意义。因此基于物流网络特征构建级联失效模型,分析研究级联失效的传播对物流网络抗毁性的影响。数值仿真结果表明：以物流中心为代表的II类中转型节点的失效对网络抗毁性的影响最大。物流节点间业务联系紧密程度及网络结构均对网络抗毁性产生重要影响。     

指挥控制网络级联失效模型研究*

基于指挥控制网络的拓扑特征和级联失效特点,提出了一种带可调节参数的指挥控制网络级联失效模型。该模型提出了一种考虑节点组织地位的初始负载定义方法,以网络级联失效平均规模和级联失效临界值作为网络的抗毁性度量;通过仿真实验分析了网络负载的层次性、节点过载承受能力、跨级指挥和平行指挥等模型参数对指挥控制网络级联失效行为的影响,为现实指挥控制网络的级联失效行为的研究提供了新的思路。     

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.     

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.     

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.

     

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。     

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。     

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.     

蓄意攻击下一类多社团网络级联抗毁性研究

为研究社团结构对网络级联抗毁性的影响,结合一类多社团复杂网络模型,采用节点介数定义负荷,故障节点负荷采用局部择优分配策略,研究了在蓄意攻击下多社团网络负荷分配指数、社团内部耦合强度、社团间耦合强度、社团模块度等参数与级联抗毁性的关系。仿真结果表明负荷分配指数与级联抗毁性负相关,社团内部耦合强度、社团间耦合强度、社团模块度与级联抗毁性正相关。对比了BA(Barabási-Albert)网络和WS(Watts-Strogatz)网络的抗毁性,结果表明社团结构的存在降低了网络的抗毁性,负荷分配越均匀网络抗毁性越强。     

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。     

体系作战信息流转层级网络级联失效模型

为探索体系作战信息流转级联失效的特点规律,抽象了作战信息流转的层级网络结构,建立了基于任务约束的级联失效模型。首先,提出由物理层和逻辑层组成的信息流转分层网络结构,分析了网络层间的级联失效影响关系;其次,引入任务协作因子改进节点介数计算方法,根据作战任务动态生成信息流转层级网络结构,考虑节点功能属性和信息交互方向,设计负荷重分配策略及失效判定条件,采用平均失效规模度量级联失效影响。最后,以空中进攻作战为例进行仿真分析,验证了模型的可行性与有效性。     

无标度网络的级联失效缓解策略

级联失效现象是一种节点失效的动态效应,会瞬间波及全网,造成全局网络瘫痪,成为无标度网络的规模化应用瓶颈.针对无标度网络的级联失效问题,提出一种可抵御任意单个节点失效引发的级联失效的缓解策略.在无标度网络中,节点容量是恒定的,根据这一特点建立级联失效模型,推导出网络发生大规模级联失效的承载极限,进而针对按节点度降序攻击的节点失效行为,提出相应的级联失效缓解策略.仿真实验结果表明,只对网络中小部分节点度大的超载节点采取一次缓解策略,可以显著改进无标度网络对此类攻击的级联失效抵御能力,同时通过数值模拟发现,网络总节点数和节点容量与网络的级联失效抵御能力正相关.     

带恢复策略的复杂网络级联失效机理及鲁棒性研究

为研究复杂网络在遭遇随机故障或蓄意攻击时的鲁棒性,考虑节点具有恢复和重复失效等特征,构建故障节点概率传播模式下的级联失效模型.构建节点故障概率随故障次数增加而逐渐降低的故障概率函数,设计概率恢复(R)和阶段恢复(T)两种故障节点恢复策略,并针对ER、WS、NC和BA四类网络研究其恢复鲁棒性.仿真实验考虑模型中相关参数变化,揭示其对复杂网络级联失效过程中的鲁棒性影响,综合分析边鲁棒性和节点鲁棒性的性能权衡.仿真结果表明,在概率恢复策略下,随着恢复率的增大,4类网络级联失效的规模均能够实现有效降低;而在阶段恢复策略下,随着参数T值增加到不同阈值,4类网络鲁棒性指标在级联失效过程中均能够呈现出突变现象.     

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。