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。     

复杂网络上相继故障研究综述

在复杂网络上,由微小扰动引发的大规模相继故障会导致灾难性后果.为了满足人们对各种关乎国计民生的复杂网络的安全性和可靠性的要求,复杂网络上相继故障研究成为近年来复杂网络研究的热点分支.对相继故障的理论建模是分析、预防和控制相继故障的基础和关键.综述了复杂网络上相继故障的研究进展,主要包括几类相继故障模型及相关的研究结果,并指出目前研究中存在的问题及今后的发展趋势.     

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。     

一种基于负载局域分配的相继故障模型

为了更好地研究复杂网络抵制相继故障的鲁棒性,在经典的负载-容量模型基础上,提出了一种基于负载局域分配的相继故障模型。结合现实网络特点定义了衡量相继故障程度的指标——网络效率,提出节点对超出负载具有一定的容忍能力。将所提出的相继故障模型应用于经典复杂网络模型均观察到发生了相继故障现象,且通过仿真研究了相继故障传播的影响因素。实验结果表明,不同的节点失效方式、模型参数值以及网络的介数分布都会影响相继故障的传播。     

一种增强复杂网络抵御相继故障能力的路由算法研究

在现实生活中,许多大型的通信网络或电力网络都可以应用复杂网络进行刻画。然而网络中某些关键节点一旦遭到攻击极易引发相继故障。这种现象的存在极大降低了网络的可靠性。为了提高网络对相继故障的抵御能力,针对现有基于最短路径的路由算法加以改进,降低关键节点在网络中所起的作用,提高了网络负载在各节点间分布的均衡性。通过在典型的复杂网络上进行的仿真实验,证明了改进的路由算法能够大大增强网络对相继故障的抵御能力。     

基于耦合映像格子的有向网络相继故障

针对现实世界中存在大量的有向网络,根据有向网络中边的有向性,提出适合描述有向网络耦合映像格子（CML）的相继故障模型,利用仿真分析的方法研究了BA无标度有向网络和ER随机图有向网络在该模型作用下的相继故障行为。仿真中,对节点数固定的网络采用蓄意攻击和随机攻击两种策略进行攻击,并记录相关数据。通过对所得数据的分析发现：1）这两类有向网络的相继故障进程比同规模的无向网络要剧烈;2）当网络遭受攻击时,有向网络比无向网络更加脆弱;3）ER随机图网络相继故障发生过程中引起网络相继故障规模增长的4个临界值之间存在线性关系。     

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.     

目的边攻击和防御下的相互依存网络相继故障

许多现实的网络彼此间相互作用与依存,一个或几个网络的故障将导致网络间的相继故障,最终导致相互依存的网络系统整体失效。为解决基于相互依存边目的攻击下的网络间相继故障及其渗流问题,采用一种新的相互依存边的边权定义方法,提出相互依存边在目的攻击和防御下的故障渗流模型,运用生成函数和渗流理论,分析相互依存网络在此攻击和防御下的相继故障渗流过程。以相互依存的随机网络和相互依存的无标度网络为实例,进行实例分析与仿真实验。仿真实验与理论分析相符并表明：基于相互依存边的目的攻防效果均好于基于节点的目的攻防效果。     

基于藕合映像格子的软件相继故障研究

软件系统存在故障,无法避免,如何使软件系统在自身发生错误或者受到外界干扰时仍然能够提供连续的无差错的服务,是一个亚待解决的理论问题。大型软件的静态和动态函数调用网络具有小世界效应和无标度特性,基于藕合映像格子的相继故障模型,分析软件系统相继故障的形成机理与传播行为,以提高基于关键节点的软件测试的可信性.     

网络中心战初探

随着信息技术的快速发展，20世纪末开始酝酿一场新的军事革命——网络中心战（NCW，network centric warfare）。信息化战争将从“平台中心战”转向“网络中心战”，网络中心战将成为未来信息化作战的主要作战方式。论述了网络中心战的概念、网络中心战的网络结构和作战结构，介绍了美国网络中心战现状，分析了当前制约美国网络中心战发展的因索，筒述了计算机在网络中心战中的地位和作用。     

Jini技术在网络中心战中的应用

介绍了网络中心战的实质、全球信息栅格及其在实现网络中心战中的重要性.为了有效促进网络中心战的建设,分析了基于Jini的信息栅格组网的可行性,提出将Jini技术应用到网络中心战中.在信息栅格环境下,将Jini技术应用于网络中心战是一个崭新的理念,其目的就是利用Jini即插即用、自管理和自愈合的特性,不仅可实现作战实体的"硬"连接,而且可实现"作战程序"、"运行机制"的软连接,从而最终实现由传感器到射手的无缝连接.     

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.     

网络中心战概念下的舰载多平台综合电子战系统设计

本文简述了网络中心战的概念及由来，分析了网络中心战概念对海上作战的影响，着力阐述了网络中心战概念下舰载多平台综合电子战系统设计所应考虑的主要内容。     

基于加权网络模型的电网连锁故障分析

本文基于复杂网络理论提出了一种评估电网发生连锁故障的新方法,运用复杂网络理论来分析电网有助于从电网架构上研究连锁故障.首先,以输电线路和变压器的阻抗模值为边权构建了电网加权拓扑模型,并给出评价电网中心性的指标;其次,基于线路断开瞬间线路传输功率优先分配到邻近线路的原则,提出评估电网发生连锁故障的阈值模型;最后,以IEEE 118节点系统为例,通过计算反映其中心性的指标值,找出了IEEE 118节点系统的中心节点,验证了加权拓扑模型在反映节点中心性方面优于无权拓扑模型,与实际网路也更接近.在此基础上,针对四种攻击网络的典型模式,运用阈值模型计算该系统发生连锁故障的临界阈值,揭示了电网发生连锁故障的机理.     

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.     

A heuristic approximation for reducing problem size in network file allocation models

The design of distributed processing systems has increasingly drawn the attention of systems designers as more and more organizations recognize the advantages of decentralizing operations. However, determination of an optimal or preferred distributed data base configuration is a nontrivial task. A viable model for allocating files to nodes in a distributed system must consider the tradeoffs between costs and service and the unique characteristics of the system, including the planned redundancy inherent in the file organization. It also must be solvable within the current state of the art.This paper presents a mixed-integer linear programming model which allows assignment of replicated and/or partitioned files to the nodes of a distributed network while considering query, update and storage costs associated with the file assignments. The resulting model, though large, is solvable even for networks with a substantial number of nodes and links. Because the model relies on an average communication cost for determining file location, results are presented comparing the model performance to that of a model utilizing exact communication costs.     

一种缩减内容中心网络的AS域间流量的机制

内容中心网络(content-centric networking,CCN)的一个主要特点就是利用网络内部存储提高网络性能和缩减网络冗余流量.但由于当前路由器存储技术的限制,使得CCN路由器的内容存储器(CS)空间大小十分有限,这造成了路由器缓存的命中率很低,导致CCN的网络性能优势和冗余流量缩减的作用无法得到体现.为了有效地解决这个问题,提出了一种新颖的存储系统AS-BOOST,该系统可以避免当前存储技术的限制,使得CCN的优势得到充分发挥,同时可以防止针对CCN的缓存污染攻击.通过仿真来验证AS-BOOST的有效性,仿真结果表明,只要付出少量的存储开销,AS-BOOST就可以有效地提高用户请求的命中率和明显降低AS域间流量,并且不易受到缓存污染攻击.