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。     

综合节点邻域信息下的物流网络级联失效模型构建及分析

级联失效对物流网络的安全运作具有重要影响。基于节点领域信息构建相应的级联失效模型, 分析研究物流网络的级联失效问题。数值仿真结果表明：较低的安全负载能力配置可很大程度上抵御级联失效的破坏; 重要度越大的节点的失效对网络的平均破坏程度越大; 节点平均度越大的网络结构对级联失效的抵御能力越强。这可为物流网络应急规划及应急控制研究提供理论指导。     

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.     

不同冗余度下的网络级联失效仿真分析

为分析不同冗余度接入方式对多自治域网络在级联失效时的性能造成的影响,基于互联网的现实情况和多自治系统关联的特点,分析了不同冗余度下的多自治域网络拓扑结构,建立了多自治域网络级联失效模型,设立了级联失效评价指标,并对不同冗余度下的多自治域网络级联失效过程进行模拟仿真,分析级联失效的制约因素。结果表明：冗余度大的多自治域网络在级联失效发生时网络性能较好;发包率的增加会增大级联失效的规模。     

基于节点免疫策略的装备保障网络级联失效模型

针对实际装备保障网络中各保障实体均具备智能性的特点,在传统复杂网络的“负荷-容量”级联失效模型基础上,结合Agent建模仿真方法,建立了装备保障网络遭受攻击后的“故障-传播-修复-免疫”级联失效模型。将载荷重分配范围内的节点划分为四类,完好节点、传播节点、恢复节点和免疫节点,其中免疫节点是指节点修复后一定概率获得攻击免疫功能,模拟真实保障实体在得到协同保障进行修复后,在自身学习能力下一定概率躲避再次攻击的能力。最后通过解析计算与模型仿真,分析了改进模型在随机保障、定点保障和伴随保障三种保障模式对应的随机免疫、目标免疫和主动免疫策略下,保障网络中节点的演化关系,证明了模型的合理性和有效性。     

面向级联失效的复杂网络加权策略

针对加权复杂网络抵制级联失效的鲁棒性问题,提出一种介数相关的节点加权方法,并应用加权流局域重新分配原则构建了带有可调权重参数的级联模型。在典型模型网络和真实网络上探讨了级联行为。数值模拟和理论分析结果给出了网络达到最强鲁棒性水平时所对应的权重参数值。与现有的度相关加权策略对比,介数相关加权策略使得网络鲁棒性更强。     

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。     

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.     

基于模体的网络化作战信息流转动态超图模型

动态准确、直观精细的信息流转模型,是分析作战信息交互关系、探索信息赋能作用机理的重要保证。针对网络化作战信息流转模型构建问题,首先,定义了作战节点、信息流等相关概念,抽象了情报、指控、打击3类基本信息流模体,并讨论了不同的功能组合;其次,阐述了超图相关理论,研究了作战任务的递阶分解方法及超图表示形式,给出了作战信息流转动态超图模型构建的一般流程及步骤;最后,以空中进攻作战为例,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.     

基于负载容量的计算机网络级联失效模型

基于计算机系统初始化负载能力、路由控制策略与节点转发速率,针对级联失效在计算机系统网络服务性能上的影响,构造一种考虑服务性能的计算机网络级联失效模型。该模型从多个影响参数层面考虑,有效衡量级联失效对于计算机网络服务性能的影响因素变量值。通过综合分析,该模型对于防控网络级联失效问题能够给予一定的实践指导。     

基于负荷-容量模型的网络相继故障研究

网络相继故障是网络脆弱性研究中的热点问题.采用负荷-容量模型对复杂网络的相继故障进行建模分析.首先分析了网络流量负荷的突发模式对相继故障的影响.实证研究发现,网络实体间的通信活跃性具有自组织临界性.在网络安全地应急响应时,应该更关注那些原本不活跃的结点间流量的变化;其次,引入成本因子对经济、技术条件制约下的网络资源受限生成过程及网络容量-负荷关系建模,以揭示网络结点的容量-负荷之间存在着怎样的制约关系;最后提出了一种基于容量相互补偿的搜索式分配算法,以获得有限资源下最优的网络鲁棒性容量分配策略.实验证明,算法能够找到比线性分配或偏好负荷的偏好依附分配策略更好的结果.     

考虑故障恢复的产业互联“智造”供需网级联失效模型

大规模、数字化的产业互联“智造”供需网相比于传统供应链具有更强的响应调节能力和风险预防与恢复能力, 但可能面临的风险种类更多且风险传播路径更广, 导致其鲁棒性更易受到威胁, 准确描述网络中故障风险的动态传播过程是提高其鲁棒性的基础. 首先, 构建具有多个产业社团的产业互联“智造”供需网模型; 其次, 结合业务节点间相对关联度, 构建具有相对故障概率的风险传播模型, 再根据节点重要程度, 建立同时考虑恢复概率和恢复周期的故障恢复模型; 最后, 基于改进引力模型构建网络, 以网络相对连通率R作为指标, 对不同故障和恢复场景下的级联失效进行仿真分析. 仿真结果表明: 在4组不同故障和恢复场景下均存在临界值导致R值长期处于不稳定状态; 参数η和μ对R值的影响均具有一定的边际效应; 当网络故障传播能力一定时, 恢复能力越弱则R值振荡越明显, 网络受影响规模越大, 而当恢复能力一定时, 故障强度越强R值振荡越明显, 网络受影响规模越大.     

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...     

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(U RT N)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U RT N级...     

基于双毁伤因素的域间路由系统级联失效模型

级联失效建模研究对检测和防御级联失效攻击具有重要意义。针对现有研究存在毁伤因素单一、失效条件不符合实际等问题，提出了基于双毁伤因素的域间路由系统级联失效模型。该模型综合考虑了UPDATE报文和流量重分配对级联失效过程的影响，并基于两者的相互作用关系，系统刻画了级联失效过程。实验结果表明，该模型能够较准确地模拟域间路由系统级联失效过程，验证了模型的有效性。相对于已有模型，使模型与真实数据的预测偏差降低了35%。     

考虑相继故障的物流耦合网络节点重要度评估*

物流网络是由任务网络和交通网络构成的耦合网络,为有效识别和保护关键节点,避免耦合网络相继故障引发的大规模系统崩溃,提出了考虑耦合网络相继故障的节点重要度评估方法。基于物流任务的效率要求设计了物流任务和交通双层均衡规划模型并将移除节点造成的效率损失和拥堵程度分别作为衡量节点重要度的主要和辅助标准。通过仿真试验验证了该方法的可行性与准确性。与其他方法相比,该方法能有效识别失效后引发关联网络大规模相继故障的节点,从而为关键基础设施的保护提供依据。