基于级联失效的节点重要度评估及网络脆弱性分析*

本文提出了一种基于节点状态演化级联失效模型的节点重要度评估和网络脆弱性分析方法。故障传递演化的内在机理是基础复杂网络变得脆弱的根源,论文首先在负载网络级联失效模型的基础上,提出了一种能够实时跟踪节点负载状态,继而根据节点状态来重分配节点负载的重分配模型,其次提出了基于节点状态演化的节点重要性评估和网络结构脆弱性分析方法,通过脆弱性分析结果找出网络的健壮性参数,并对此节点重要性评估方法进行失效效果分析。最后,通过仿真实验验证方法的有效性。     

计算机网络级联失效建模与分析

针对以往级联失效模型负载局部重分配规则与现实计算机网络全局路由特点不吻合的缺陷,模拟网络中信息流传输过程。定义路由器的失效条件,建立基于负载全局重分配的级联失效模型,并在此基础上提出基于连通和性能两方面的级联失效影响评价参数,进而分析用户流量和攻击方式对计算机网络级联失效的影响。结果表明,随着流量的增大,级联失效存在相变行为,相变点刻画了网络在不会发生级联失效前提下的最大传输能力。此外,针对网络中高度节点的攻击,更为容易引发大规模的级联失效,应予以重点保护。     

级联失效下非对称依赖网络鲁棒性研究

研究级联失效下网络化信息物理系统的鲁棒性具有重要的现实意义。针对具有单向依赖关系的信息物理系统构建双层非对称依赖网络模型,综合依赖失效和过载失效设计级联失效模型,提出一种更贴近实际的非对称攻击方式,并给出一种资源限制下的节点容量分配方式。针对无标度子网构成的非对称依赖网络进行了仿真实验,结果表明:网络鲁棒性与子网络平均度、度指数、节点容量等呈正相关关系;同配依赖网络以及按度值分配节点容量的网络具有更高的鲁棒性;非对称依赖网络面对蓄意攻击时具有脆弱性;以同等力度单独攻击被依赖子网时,网络受到的损伤更大。构建的模型及发现的规律对于研究网络鲁棒性、优化网络设计具有一定的参考价值。     

关联网络中的级联失效模型与分析

网络之间的关联依赖关系能使某一网络内的级联失效扩散至其他网络,其本质是位于不同网络的关联节点之间基于功能依赖的相关失效.以两个关联的网络为对象,建立关联网络模型,提出了一种关联网络的级联失效模型.模型将关联网络中的级联失效分解为网络内级联失效和网络间级联失效,并采用了基于度的级联规模评价方法.利用模型研究了两个关联无标...     

基于失效概率的网络脆弱性度量及优化方法

对网络脆弱性的研究进行了分析总结。综合考虑了网络节点失效概率和失效后果,将网络节点属性纳入到网络脆弱性度量中,并设计了网络优化框架,通过调整节点属性降低网络整体脆弱性实现网络的优化。实验验证所提出的脆弱性度量方法能合理地反映网络节点属性对网络脆弱性的影响,通过优化实现了网络脆弱性的显著下降。最后总结了所提方法现存的不足及未来研究前景。     

指挥控制网络中节点安全性重要度评估方法

针对现有评估方法无法全面反映指挥控制网络节点重要度的问题,提出了一种综合考虑网络机密性、完整性和可用性的节点重要度评估方法.考虑设备处理能力、存储容量和信道带宽,构建了指挥控制网络的加权网络模型;给出了基于层次分析法的节点安全性重要度综合评估方法;综合考虑攻击者利用被攻陷节点对网络机密性、完整性和可用性的破坏,基于重要性等价于破坏性的思想,引入拓扑势理论,分别提出了节点机密性、完整性和可用性重要度评估方法.最后,通过实例分析证明了该方法的有效性.     

基于时效网络的空间信息网络结构脆弱性分析方法研究

空间信息网络具有节点异质和拓扑结构动态变化等特点,为此提出了基于时效网络的空间信息网络结构脆弱性分析方法.以卫星通信网络、卫星导航网络和卫星传感网络为例,将空间信息网络抽象为四类网络节点和三类网络连接关系,引入时效网络,构建了多层空间信息时效网络模型.针对传统网络效率计算中部分路径无效等问题,建立三类供需流关系,提出了基于供需流的网络效率指标,并以此构建脆弱性分析模型.构建仿真想定,进行脆弱性分析,实验结果验证了所提方法的有效性.     

军事物流多层网络级联失效问题初探

军事物流网络是一个复杂的多层网络体系,包括指挥控制网络、保障网络和交通网络,各网络内部以及网络之间均存在级联失效现象。从军事物流网络级联失效的概念和机理入手,分析并建立了军事物流多层网络模型及其级联失效模型,构建了一个能较为客观地反映军事物流现实情况的网络示例。通过仿真计算,分析了不同类型节点失效后对军事物流多层网络整体的影响,初步探寻了级联失效的基本规律。     

多自治系统关联的级联失效模型建立和分析

为分析级联失效对互联网性能的影响,基于互联网由多自治系统关联的现实,模拟自治系统间的负载均衡,建立了多自治系统关联的级联失效模型。在此基础上定义了分别由强连接关系和弱连接关系组成的2种多自治系统关联网络,并分析了域间流量引起的级联失效对网络性能造成的影响。结果表明:存在引发级联失效的域间流量比例临界值;级联失效发生后,弱连接网络以吞吐量下降为主,强连接网络以负载增加为主。     

基于谱测度的地域通信网节点重要性评估

针对已有测度无法准确评价网络抗毁度和节点重要性的问题,提出了一种基于网络邻接矩阵谱特征的抗毁测度。抗毁测度的值越大,网络中替代路径就越多,网络的抗毁能力越强。在此基础上,给出了一种节点重要性评估方法,如果节点失效后网络抗毁测度下降越多,则该节点在网络中的重要性越大。     

Evaluating Nodes Importance in Regional Communication Network Based on Spectral Measure

针对已有测度无法准确评价网络抗毁度和节点重要性的问题,提出了一种基于网络邻接矩阵谱特征的抗毁测度.抗毁测度的值越大,网络中替代路径就越多,网络的抗毁能力越强.在此基础上,给出了一种节点重要性评估方法,如果节点失效后网络抗毁测度下降越多,则该节点在网络中的重要性越大.     

警报关联图：一种网络脆弱性量化评估的新方法

作为一种基于模型的脆弱性分析技术,攻击图能够识别网络中存在的脆弱性和它们之间的相互关系,分析出可能的攻击路径和潜在威胁.论文在攻击图的基础上提出了警报关联图的概念,利用攻击图中蕴含的脆弱性先验知识,将实时IDS警报信息映射到攻击路径,动态反映攻击进程和攻击者意图.在此基础上提出了一种基于警报关联图的网络脆弱性量化评估方法,通过计算警报关联边的权值对网络脆弱性进行动态分析,这种方法结合了静态的网络脆弱性先验知识和动态变化的攻击者意图,能有效反映网络脆弱性在动态攻击情况下的变化.     

基于复杂网络的装备保障网络结构脆弱性分析

通过网络化实现装备保障一体化是装备保障体系建设的重点问题。在分析复杂网络脆弱性基本理论的基础上,通过定义装备保障网络中节点、边,构建了典型的装备保障网络拓扑结构模型,提出了装备保障网络的随机失效和蓄意攻击失效两种失效模式,并对两种失效模式下不同装备保障网络的结构脆弱性进行了仿真分析,为装备保障网络的构建以及防护策略的制定提供了科学的参考依据。研究结果表明:从防御角度而言,适当增加不同保障实体之间的交叉连接有助于提高装备保障网络的抗毁性;而从攻击角度而言,二次攻击则可有效提高攻击效率,以达到迅速瘫痪装备保障体系的目的。     

基于布尔网络的指挥控制关系网络演化冲突检测研究

指挥控制组织内部各个实体之间的无冲突的协同配合对使命任务的完成具有重要作用,然而指挥控制组织的内部冲突往往是隐性的,不易被发现。利用生物群落中种群数量演化分析方法,提出一种基于布尔网络的指挥控制关系网络演化模型,通过指挥控制关系网络演化稳定结果的检测,来分析和检验指挥控制组织的合理性,并用一个示例分析和说明该方法的有效性。     

基于动态贝叶斯网络的复杂网络抗毁性分析

复杂网络抗毁性是复杂网络在节点或边遇敌攻击后能继续维持基本功能的能力,是衡量军事信息网络鲁棒性和敏捷性的重要指标。针对复杂网络及对作战体系支撑能力的多指标、复杂化和动态演绎特点,在静态分析方法基础上,提出基于动态贝叶斯网络的抗毁性分析方法。建立了复杂网络抗毁性指标体系。构建了基于动态贝叶斯网络的复杂网络抗毁性评估模型,提出确定评估模型参数的方法。仿真验证了方法的可行性和有效性。     

军事供应链网络风险与节点重要度研究

军事供应链网络风险与节点重要度研究是新军事变革下信息化后勤发展的重要方向。为有效完成后勤保障任务、提升部队战斗力并保证作战行动的顺利实施,对其研究背景进行阐述,从军事供应链网络风险量化、网络节点重要度评估和级联失效模式下的柔性分析这三方面。对国内外研究现状进行对比综述,总结概括了我军现有研究成果的不足,并有针对性地对其未来发展前景提出展望,为战时或应急条件下军事供应链网络的安全优化、重要节点防护及级联失效模式探索等方面提供参考。     

基于超网络的装备保障网络重组的动态演化模型

现有演化模型没有针对网络中的不同类型节点提出对应的演化规则,并对装备保障实体所具有的演化行为描述的不够全面,提出一种考虑节点重组的动态演化模型。根据所建装备保障超网络模型,定义节点的演化行为和演化相关约束,并结合节点演化行为制定了考虑节点重组的网络演化规则和演化步骤,最终建立起装备保障超网络动态演化模型。仿真分析表明,该模型在建设阶段具有良好的网络集聚性,能够有效描述装备保障网络的动态特性;在对抗阶段面对随机攻击和蓄意攻击,与其他模型相比都能保持相对较好的网络性能,具有一定的优势。     

基于复杂网络的武器装备重要度评估方法

针对现有武器装备重要度评估方法存在的缺点和不足,基于复杂网络中改进的节点重要度评估指标和方法,建立了武器装备重要度评估模型。该方法不仅描述了武器装备在装备体系中的重要程度,也反映了武器装备失效后的修复情况。最后通过一评估示例,说明了方法的有效性和适应性。     

不同流量的复杂保障网络抗毁性仿真分析

通过引入流量强度指数和流量分布指数,建立了不同网络流量下的复杂保障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和故意攻击的抗毁性。结果表明: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有显著影响。     

随机破坏下多方式军事交通网络级联失效模型及仿真研究

无论是战时面对敌方打击还是平时被自然灾害破坏,军事交通网络在结构破坏和容量限制下,流量的转移分配将会导致网络拥堵,引发级联失效.从军事交通网络的多种运输方式及其细粒度网络模型入手,在分析其级联失效基本要素基础上,构建了基于流量分配转移的多方式军事交通网络级联失效模型,并结合现实多方式交通网络实例,重点对随机破坏下的网络级联效应进行了模拟仿真,并从可达性、分割概率、任务分配量和实际周转量几个角度对不同类别交通单元被破坏后的级联效应进行分析和对比,具有较强的理论价值和实践意义.