复杂网络抗毁性建模优化及其评估技术研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 18次 | 上传用户:fenglingxing
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
具有自组织、自相似、吸引子、小世界、无标度中部分或全部性质的网络称为复杂网络。自然界和社会中的系统复杂性可归因于一个个交织的网络的复杂性,通过这些复杂网络,系统的各个组成部分互相之间发生着各种显性的、非线性的作用。近年来,关于复杂网络的研究应运而生,它是刚刚兴起的一个研究方向,在对复杂网络的研究过程中,科学家们发现复杂网络的幂率分布特性,即复杂网络中节点的度值K相对于它的概率P(K)满足幂率关系,且幂指数多在大于2小于3的范围内。人们给具有这种性质的网络起了一个特别的名字:无标度网络。这里的无标度是指网络缺乏一个特征度值(或平均度值),即节点度值的波动范围相当大。复杂网络的幂率特性使得在对网络进行攻击时,只需要破坏少数关键节点即可造成网络的全面瘫痪,即对故意攻击表现出很强的脆弱性;而另一方面,复杂网络对于网络中出现的随机攻击具有很强的鲁棒性,这就是复杂网络的“鲁棒又脆弱”的特性。因此,越来越多的科研机构都把复杂网络抗毁性问题作为一个关注的热点问题进行研究。目前对于复杂网络抗毁性还有以下几方面的问题亟待解决:1)对网络呈现的拓扑特性本质的认识尚不够深入:对网络的抗毁性进行研究必须对网络的拓扑特性有深入的了解,即了解网络幂率特性的成因,从网络发展的内部规律来解决复杂网络中存在的问题。2)网络抗毁性的优化方法限于图论及数学的方法,不能从网络发展的内部规律进行研究,忽略了抗毁性作为影响网络成因的作用。3)针对网络中现有的级联失效现象建立的失效模型,不能从节点本身的属性去考虑;4)现有的网络抗毁性评估标准过于复杂,缺乏一种简单有效的抗毁性评估技术。本文围绕上述问题,开展了以下研究:1)对高优化权衡/容忍—HOT (Highly Optimized Tolerance/Tradeoff)理论进行研究,并从系统优化发展的角度研究了复杂网络中幂率特性的成因。幂率特性是复杂网络的普遍现象,对于其成因也有很多种解释,本文通过一个简单的森林防火模型阐述了HOT理论在系统优化过程中如何得到具有幂率分布特性的输出,并对HOT理论在系统优化以及建立网络模型等方面的应用进行总结。2)提出了一种基于HOT理论的网络抗毁性动态演化模型:HOT理论关于复杂系统方面研究的一个热点是系统的鲁棒性与脆弱性之间的关系,系统必须要对其所在的环境中面临的不确定因素有较强的鲁棒性,然而系统的复杂性又使得这种鲁棒性对外界的不确定因素具有一定的选择性。本文利用HOT理论,综合考虑网络中节点的演化过程,研究网络中影响节点加入网络中的一系列因素,并将抗毁性作为新结点加入网络过程中的一个衡量标准,最终建立了具有抗毁性的网络动态演化模型。理论分析表明建立的模型在拓扑特性上与现实的Internet相一致,另外仿真分析表明建立的模型能够有效的抵御网络中的攻击。3)提出了一种基于节点重要性的层次分析法--AHP(Analytic Hierarchy Process)网络级联失效模型:针对网络中出现的级联失效现象,提出了一种基于节点重要性的AHP网络级联失效模型。其中,节点的重要性IMP由节点的度K,节点的最短路径数S,以及节点邻居的最短路径数Ne三个因素决定,各种因素在决定节点重要性时所占的比例使用AHP层次分析法计算得出。仿真分析了ER和BA网络在这种级联失效模型下受到不同类型攻击的网络效率变化情况,证明了这种模型的有效性;另外仿真分析还研究了当各种因素所占比例变化时网络在受到攻击后效率的变化情况,最终表明该模型能够降低网络在受到攻击时网络效率的下降幅度。4)提出了一种基于节点重要性熵的网络抗毁性评估技术:网络的无标度特性实际上是一种非同质特性,无标度网络中大部分节点节点都只有很少量的连接,而少量节点却拥有很高的度,这种节点度不均匀分布的特性导致了网络难以有效的抵抗网络中的故意攻击,能够在一定程度上反映网络的抗毁能力。本文提出了一种基于节点重要性熵的网络抗毁性评估算法,其中节点的重要性由其介数决定,能够很好的衡量节点的重要性在网络中的变化情况。通过对不同规模下网络受到攻击后的熵的计算,可以验证这种方法能够有效的评估网络的抗毁能力。
其他文献
当今社会,社会矛盾呈现出复杂化、多样化的特点,替代性纠纷解决机制(ADR)作为一种在世界范围内被广泛应用的新型纠纷解决机制,不仅有效地缓解了司法机关的诉讼压力,也促进了
以晶体Mo为例 ,讨论了非简谐振动对晶体的热膨胀系数、格林乃森参数的影响 .结果表明 :热膨胀系数、格林乃森参数均随温度的升高而非线性地增大 ,只有考虑到第二非简谐系数后
<正>罗中立的油画《父亲》是中国油画史上的名作。文章从中国传统意境审美的角度来作一新的解读,分析和归纳出《父亲》的审美价值。其审美价值在于,在油画这一西方画种里体现
目的:了解全科医学生基层就业意向,分析其影响因素,为当前全科医学生基层就业问题提供参考。方法:采用自编写调查问卷对某校全科医学院211名医学本科生进行调查,通过卡方检验
水电站机组技术供水设备是保障机组正常运行至关重要的一个系统,本文通过分析国内一些水电站机组技术供水结构特点,结合万家口子水电站机组技术供水现状,阐述了万家口子水电
目的总结睾丸表皮样囊肿的诊治经验。方法回顾性分析1996年~2013年收治的12例睾丸表皮样囊肿临床资料。年龄15~41岁,左侧7例,右侧5例。结果 12例均行肿物切除术,术中冰冻病理
<正>证券期货市场诚信建设的重要性诚信是证券市场永恒的主题。英国1720年的南海泡沫事件和美国1929股市大崩盘早已成为证券发展史上抹不掉的苦涩记忆。近一个时期以来,美国
我国旅行社信息化建设成绩显著,在此基础上本文提出了旅行社业务流程重组的必要性,并分析了影响旅行社业务流程重组成功的因素,借鉴中青旅、金棕榈旅行社业务流程重组的实践,以现
针对单脉冲雷达处理同一分辨单元内密集多目标回波时收敛较慢的问题,提出了一种将Metropolis算法和最小描述长度(MDL)准则相结合的密集多目标分辨算法.构建Metropolis算法中
2010年10月于长江木洞江段采集圆筒吻鮈Rhinogobio cylindricus 107尾,其中1~4龄雌鱼67尾,1~3龄雄鱼40尾,分别测定鱼体脊椎骨轮径、化学组成及能量密度.随着年龄的增加,圆筒吻