基于自然连通度的复杂网络抗毁性仿真优化研究

复杂网络抗毁性测度研究
吴俊;谭跃进
【期刊名称】《系统工程学报》
【年(卷),期】2005(020)002
【摘要】复杂网络通常面临两种打击:随机性打击和选择性打击,随机网络和无标度网络对这两种损伤的抗毁性有很大差异.针对复杂网络的特点,首先给出了复杂网络连通性的一个新测度--连通系数.在此基础之上,给出了抗毁性测度的新定义,针对复杂网络面临的两种不同损伤,给出了复杂网络抗毁性的两个新测度--容错度和抗攻击度,并以世界贸易网为例进行了网络抗毁性分析.最后对复杂网络抗毁性研究的思路进行了探讨,指出从网络拓扑结构出发,研究拓扑结构的各种属性对网络抗毁性的影响,这将是复杂网络抗毁性研究的一个有效而新颖的思路.
【总页数】4页(P128-131)
【作者】吴俊;谭跃进
【作者单位】国防科技大学信息系统与管理学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学信息系统与管理学院,湖南,长沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】O213.2;N94
【相关文献】
1.基于复杂网络的动态天基预警系统抗毁性测度及影响因素灰色关联分析 [J], 杨苗本;熊伟
2.有向加权复杂网络抗毁性测度研究 [J], 汤浩锋;张琨;郁楠;毛兴
3.复杂网络抗毁性测度研究综述 [J], 张琨;谈革新;庄克琛;赵荣生
4.基于复杂网络的危险品运输网络抗毁性测度分析 [J], 种鹏云;帅斌
5.基于复杂网络理论的中国航空网络抗毁性测度分析 [J], 曾小舟;唐笑笑;江可申因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

不同信息条件下加权复杂网络抗毁性仿真研究王甲生;吴晓平;陈永强【摘要】针对加权复杂网络的抗毁性分析问题,选取网络效率和网络鲁棒性作为抗毁性的度量指标,对加权网络在不同信息条件下抗毁性的变化进行数值仿真模拟.最后,对成本和性能约束下加权网络的抗毁性进行定量分析,给出不同信息条件下加权网络抗毁性的优化策略.结果表明:在基于局部拓扑信息的攻击策略下,权重系数越大,网络的抗毁性越强；在基于全局拓扑信息的攻击策略下,网络的抗毁性要优于基于局部信息的攻击策略,且权重系数为0.5的网络在攻击初始阶段抗毁性最强；另外,若能在攻击早期加大对节点的防护力度,则会大大降低对网络性能的影响.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(044)005【总页数】7页(P1888-1894)【关键词】加权复杂网络;抗毁性;网络鲁棒性;网络效率;优化策略【作者】王甲生;吴晓平;陈永强【作者单位】海军工程大学信息安全系,湖北武汉,430033;海军工程大学信息安全系,湖北武汉,430033;海军工程大学信息安全系,湖北武汉,430033【正文语种】中文【中图分类】N949复杂网络作为复杂性科学的一个重要研究领域，近年来受到数学、物理学、生物学、社会学、信息科学以及军事和经济学等各学科领域研究人员的广泛关注[1]。

随着复杂网络研究的兴起，复杂网络的抗毁性研究备受关注。

复杂网络抗毁性是指网络中的节点(或边)在发生随机失效或遭受故意攻击的条件下，网络维持其功能的能力。

对复杂网络的抗毁性进行研究有助于正确认识网络的抗毁性状况，对于保证网络的安全稳定运行具有重要的理论价值，对于网络的优化设计也具有重要的指导意义[2]。

对复杂网络的抗毁性研究主要采用仿真与解析的方法，分析网络拓扑结构及特征参数与其抗毁性之间的关系，进而通过优化网络拓扑结构和匹配特征参数，达到提高抗毁性的目的[3-8]。

在加权网络中，权重为刻画网络性质提供了一个新的方法，也为优化网络性质及功能提供了新的手段。

基于复杂网络理论的电力网络抗毁性分析
郭明健;高岩
【期刊名称】《复杂系统与复杂性科学》
【年(卷),期】2022(19)4
【摘要】抗毁性分析是电网安全研究的核心内容之一,因传统分析方法无法有效分析故障产生的过程,对研究抗毁性存在局限性,基于复杂网络理论研究电力网络的抗毁性并以上海市崇明区为例实证分析。

对电力网络随机攻击和蓄意攻击,得出攻击后网络效率和最大连通子图数量变化,并提出网络效率变化率作为评估抗毁性的参数。

根据仿真结果,提出一种基于实时接近中心性优先攻击策略的分段式保护方案,提高电力网络的抗毁性,以保证电网安全。

【总页数】6页(P1-6)
【作者】郭明健;高岩
【作者单位】上海理工大学系统科学系
【正文语种】中文
【中图分类】TM711
【相关文献】
1.基于复杂网络理论的航材配送网络抗毁性分析
2.基于复杂网络理论的中国航路网络抗毁性分析
3.基于复杂网络理论的中国原油网络抗毁性分析
4.基于复杂网络理论的空域扇区网络特性及抗毁性分析
5.基于复杂网络理论的空域扇区网络特性及抗毁性分析
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第37卷第2期计算机仿真2020年2月文章编号：1006-9348(2020)02-0312-05基于自然连接度的无标度网络断边重连仿真莫永华(桂林电子科技大学信息科技学院，广西桂林541004)摘要:针对传统网络断边重连技术不能准确确定无标度网络故障位置，造成断边链路数据重构性能较差的问题，提出基于自然连接度的无标度网络下断边重连技术。

将DeviceNet作为核心触发协议、CAN协议作为底层通信协议，构造Dramp流量控制策略;修正逻辑点带宽,捕获自然连接错误帧事件；在无标度网络链路两端建立源观测点，整合错误事件并去除掉观测位置信息，根据时间节点提取多维度源节点数据，完成关联故障定位，最后根据链路重构法及DNS域名解析，以链路负载为核心，重构传输链路完成断边重连。

仿真结果表明，所提方法能够准确标定无标度网络故障位置，有效重连无标度断边网络。

关键词：自然连接;无标度；断边；观测位置；网络干线中图分类号:F272 文献标识码：BA Scale-Free Network Reconnection SimulationBased on Natural ConnectivityMO Yong-hua(Institute of information technology,Guilin University of Electronic Technology,Guilin Guangxi541004,China)ABSTRACT:Traditionally,the network reconnection technology can not accurately determine the fault location of scale-free network,resulting in poor performance of data reconstruction.Therefore,a reconnection method in scale-free networks based on natural connectivity was put forward.Firstly,DeviceNet was used as the core trigger proto­col and CAN protocol was taken as the underlying communication protocol,and then Dramp flow control strategy was established.Secondly,the bandwidth of logic point was corrected and the error frame event during the natural con­nection was captured.Thirdly,the source observation point on both ends of scale-free network link was built,and the error events were integrated to remove the observation position information.Moreover,the multi-dimensional source node data was extracted by the time node,and thus to complete the associated fault location.According to the link reconstruction method and DNS domain name resolution,the link load was taken as the core,so that the trans­mission link was reconstructed to complete the broken reconnection.Simulation results show that the proposed method can accurately calibrate the fault location of scale一free network and effectively reconnect the scale一free broken net­work.KEYWORDS:Natural connection；Scale-free；Broken；Observation position；Network trunk line；1引言局域网CAN总线控制系统成功解决了自然连接度网络负载侧重问题，无标度网络迅速发展为当前网络应用最广泛的总线之一。

复杂网络系统的分析与优化策略随着网络技术的快速发展，越来越多的社交网络、交通网络、生物网络等各种网络系统在日常生活中变得越来越重要。

但是，这些系统的复杂性和不确定性导致了许多问题，例如网络堵塞、信息泄漏、病毒传播等。

因此，对复杂网络系统进行分析和优化变得越来越重要。

复杂网络系统的分析需要从网络拓扑结构入手。

网络结构包括节点之间的连接关系、节点的度分布、聚集系数等。

例如，在社交网络中，人们之间的相互关系可以用节点表示，而他们之间的雇用、朋友、家庭、商业关系可以用边表示。

节点的度分布是指网络中每个节点的连接数，并且这种分布通常遵循幂律分布。

聚集系数是指节点之间的相互连接程度，这反映了社交网络、生物网络等网络系统的密度和连通性。

通过深入分析网络拓扑结构，可以更好地了解复杂网络系统的性质和功能。

在分析了网络拓扑结构后，我们需要对复杂网络系统进行优化。

针对不同的网络系统，优化策略也不同。

例如，在社交网络中，我们可以根据密度和连通性，优化节点连接方式和社交互动体验。

在交通网络中，我们可以通过优化路线和交通信号灯，来降低交通堵塞率，提高通行效率。

在生物网络中，我们可以通过干预基因控制系统或代谢通路，来调整生物系统的功能。

通过优化复杂网络系统，我们可以提高系统的效率和可靠性，降低系统的风险和损失。

而如何对网络进行优化呢？一种常见的方法是分析网络的关键节点。

关键节点是指网络中对整个网络的影响力最大的节点，一旦这些节点发生故障或被攻击，整个网络将面临灾难性的破坏。

通过对关键节点的分析和优化，我们可以提高网络的抗干扰性和鲁棒性，降低网络的失效率和崩溃风险。

例如，在社交网络中，经常出现大V、核心节点等特殊节点，这些节点的活跃度和影响力远远超过了其他节点。

通过优化这些关键节点，我们可以有效提升整个社交网络的稳定性和影响力。

除此之外，还有一些更高级的优化策略可以用于复杂网络系统。

例如，模拟退火、粒子群算法等计算优化方法可以用于寻找网络系统中的最优解、最优路径等。

基于复杂网络理论的地铁网络鲁棒性研究作者：时柏营程远丁东玥杨宇雷崔博伟来源：《物流科技》2024年第14期摘要：地鐵网络作为现代城市交通的重要组成部分，其运行的可靠性和稳定性对于城市的正常运转至关重要。

然而，地铁网络可能面临各种干扰和故障，如设备故障、自然灾害、人为破坏等，可能导致线路中断、列车延误和乘客服务中断。

因此，研究地铁网络的鲁棒性，即系统在面对这些干扰时的恢复能力，对于提高地铁网络的可靠性和抗干扰性具有重要意义。

文章基于复杂网络理论，综合考虑地铁网络的拓扑结构、节点重要性和客流分布等因素，对地铁网络的鲁棒性进行定量分析。

研究采用Space-L方法对杭州市地铁网络拓扑结构特性进行分析，并分析了网络的度、介数、聚类系数和最短路径长度等网络特性指标。

针对鲁棒性分析，文章采用了随机攻击和蓄意攻击的9种不同攻击策略，并对杭州市地铁网络进行实例分析。

研究结果表明，关键指标的变化对地铁网络的鲁棒性产生显著影响。

通过分析不同攻击策略下的网络性能指标，可以揭示系统中的脆弱节点和脆弱路径。

这些分析结果对于提高杭州市地铁网络的鲁棒性，增强其对干扰和攻击的抵抗能力具有重要意义。

关键词：Space-L方法；复杂网络；鲁棒性；聚类系数；介数中图分类号：F532；U231 文献标志码：A DOI：10.13714/ki.1002-3100.2024.14.012文章编号：1002-3100（2024）14-0059-05Robustness Analysis of Subway Network Based on Complex Network TheorySHI Baiying，CHENG Yuan，DING Dongyue，YANG Yulei，CUI Bowei（Department of Transportation Engineering， Shandong Jianzhu University， Jinan 250101，China）Abstract： As an important part of modern urban transportation， the reliability and stability of the metro network is crucial for the normal functioning of the city. However， metro networks may face a variety of disturbances and failures， such as equipment failures， natural disasters， and human damages， which may lead to line interruptions， train delays， and disruptions in passenger services. Therefore， it is important to study the robustness of metro networks， i.e. the ability of the system to recover in the face of these disturbances， to improve the reliability and anti-interference of metro networks. The paper quantitatively analyzes the robustness of the subway network based on complex network theory， taking into account the topology of the subway network， the importance of the nodes， and the distribution of passenger flow. This study uses the Space-L method to construct a passenger flow-weighted North Hangzhou metro network model， and analyzes the network characteristic indexes such as the degree， median， clustering coefficient， and shortest path length of the network. For robustness analysis， the article adopts nine different attack strategies of random attack and deliberate attack， and takes a case study of Hangzhou metro network . The results of the study show that the changes of the key indicators have a significant impact on therobustness of the subway network. By analyzing the network performance metrics under different attack strategies， vulnerable nodes and vulnerable paths in the system can be revealed. These analysis results are important for improving the robustness of Hangzhou metro network and enhancing its resistance to interference and attacks.Key words： Space-L method; complex networks; robustness; clustering coefficient; median0 引言地铁网络作为城市交通系统的核心组成部分，其可靠性和稳定性对于城市居民的出行和城市的正常运转至关重要。

基于复杂网络的指挥控制网络抗毁模型研究指挥控制网络作为指挥控制系统命令下达与信息传输的枢纽,是战争取得胜利的关键。

随着战场信息化程度的不断提高,指挥控制网络的组织结构日益复杂,信息交互更为频繁,表现出节点多样异质、链路多重交错等特点,具有典型复杂网络特征。

同时,指挥控制网络也是敌方攻击的首要目标,摧毁指挥控制网络也就摧毁了作战指挥系统的心脏。

因此,开展指挥控制网络抗毁性研究对于提高指挥控制系统的战斗力具有重要的理论意义和军事价值。

指挥控制网络具有复杂网络的无标度特性,使得网络受到蓄意攻击时显得异常脆弱,造成原本连通的网络拓扑分割,甚至全网瘫痪。

同时,指挥控制网络中要素及要素之间关系的复杂多样,增加了指挥控制网络的复杂程度,并成为影响指挥控制网络抗毁性的重要因素。

因此,如何建立指挥控制网络的抗毁模型、识别指挥控制网络的关键节点、度量指挥控制网络的抗毁性、构建指挥控制网络级联失效模型成为提高指挥控制网络抗毁性需要重点研究的问题。

基于此,本文以复杂网络为理论基础,开展指挥控制网络抗毁模型研究,主要内容如下:(1)研究了面向复杂对抗环境下的指挥控制网络模型。

为动态评估指挥控制网络面向复杂对抗环境下的内在机理和外在行为。

首先,利用复杂网络理论描述了指挥控制网络构成要素之间的层次结构和关联关系,提出了基于多属性决策的边连接策略,建立了基于复杂网络的指挥控制网络模型。

其次,制定了指挥控制网络节点和边的加入或删除规则、局域世界规则和边权演化规则,提出了基于局域世界的加权指挥控制网络演化模型。

仿真验证该模型具有小世界和无标度特性、指挥效率高且抗毁性强。

(2)研究了指挥控制网络的关键节点识别方法。

针对传统指挥控制网络关键节点识别方法的算法复杂度高、识别精度低的问题,分析了指挥控制网络层级性对关键节点的影响,提出了一种基于层级流介数的指挥控制网络关键节点识别方法。

给出了层级流介数的定义,提出了基于层级流介数的关键节点识别算法,从理论上推导了基于层级流介数的关键节点识别算法的复杂度。

基于遗传算法的网络抗毁能力优化研究目录1. 内容综述 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究意义 (3)1.3 国内外研究现状 (5)2. 遗传算法概述 (6)2.1 遗传算法的基本原理 (7)2.2 遗传算法的数学模型 (8)2.3 遗传算法的应用领域 (10)3. 网络抗毁能力评价指标 (11)3.1 抗毁能力评价指标体系 (12)3.2 评价指标的具体计算方法 (13)4. 基于遗传算法的网络抗毁能力优化模型 (14)4.1 模型构建 (15)4.1.1 目标函数设计 (16)4.1.2 约束条件设定 (17)4.2 遗传算法参数设置 (18)4.2.1 种群规模 (20)4.2.2 交叉率与变异率 (21)4.2.3 运算迭代次数 (23)5. 实验设计 (24)5.1 实验环境与数据 (26)5.2 实验方法 (26)5.2.1 数据预处理 (27)5.2.2 模型训练与测试 (28)5.3 实验结果分析 (30)6. 结果分析 (31)6.1 抗毁能力优化效果评估 (33)6.2 优化前后性能对比 (34)6.3 遗传算法参数对优化效果的影响 (35)7. 案例分析 (37)7.1 案例背景介绍 (39)7.2 案例网络抗毁能力优化过程 (40)7.3 案例优化结果分析 (41)8. 结论与展望 (43)8.1 研究结论 (44)8.2 研究不足与展望 (45)1. 内容综述随着信息技术的飞速发展，网络已经成为现代社会不可或缺的一部分，其稳定性和抗毁能力对于国家安全、社会秩序以及经济发展具有重要意义。

遗传算法作为一种高效的优化算法，具有强大的全局搜索能力和鲁棒性，被广泛应用于各个领域。

本文针对基于遗传算法的网络抗毁能力优化问题展开研究，旨在通过遗传算法对网络结构进行优化，以提高网络的抗毁性能。

本文首先对网络抗毁能力的相关概念进行阐述，包括网络抗毁能力的定义、评估指标以及影响因素等。

复杂网络的鲁棒性研究与优化摘要：复杂网络的鲁棒性是指网络在面临外界攻击或随机故障时能保持正常运行的能力。

鲁棒性研究是复杂网络领域的重要研究方向之一，对于构建可靠的通信、交通、社交等系统具有重要意义。

本文将从复杂网络鲁棒性的定义、影响因素以及优化方法等方面进行探讨。

1. 引言复杂网络是由大量节点相互连接而成的网络结构，具有高度复杂、非线性和时变性等特点。

网络的鲁棒性研究旨在探索复杂网络在面临外界攻击、误操作或随机故障时能够保持正常运行的能力。

鲁棒性研究对于提升网络的可靠性、稳定性和安全性具有重要意义。

2. 复杂网络鲁棒性的定义与评估鲁棒性是衡量网络对干扰和攻击的抵抗能力的指标，在不同研究领域有着不同的定义和评估方法。

在复杂网络中，鲁棒性通常通过失效时间、连通性损失、传输效率下降等指标来衡量。

评估方法包括随机攻击、有目标攻击和故障仿真等。

3. 复杂网络鲁棒性的影响因素3.1 网络拓扑结构：网络的拓扑结构直接决定了网络的鲁棒性。

一些网络常见的拓扑结构如随机网络、无标度网络、小世界网络等，它们在鲁棒性上有着不同的性能。

3.2 节点重要性度量：节点的重要性度量方法能够帮助我们确定关键节点，进而保证网络的鲁棒性。

常用的节点重要性指标有度中心性、介数中心性、特征向量中心性等。

3.3 复杂网络模型：不同的复杂网络模型在网络鲁棒性的研究上起着重要作用。

例如，小世界网络具有较短的平均路径，能够提高网络的鲁棒性。

4. 复杂网络鲁棒性的优化方法4.1 重连策略：通过随机重连部分网络连接，改变网络的拓扑结构，从而提高网络的鲁棒性。

例如，随机重连策略可以将无标度网络转化为随机网络，降低网络的脆弱性。

4.2 关键节点保护：关键节点的损失会导致网络鲁棒性下降，因此保护关键节点是提高网络鲁棒性的重要策略。

常见的方法包括优化节点的位置布局、增加冗余节点和边等。

4.3 规模调整：通过增加网络的节点数目或者连接数目，可以提高网络的鲁棒性。