基于雙曲坐標(biāo)和社區(qū)結(jié)構(gòu)的攻擊策略下抗毀性分析.pdf

1、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)在隨機(jī)失效或者蓄意攻擊下依然能持續(xù)提供核心服務(wù)的能力吸引了人們?cè)絹?lái)越多關(guān)注，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的抗毀性研究從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣嵌葋?lái)分析系統(tǒng)能抵抗攻擊的能力，這將為網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供指導(dǎo)意義。網(wǎng)絡(luò)在雙曲幾何框架下表現(xiàn)出了適航性等特性，為基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)抗毀性研究提供了新的視角。
　　雙曲映射算法是實(shí)現(xiàn)雙曲幾何框架應(yīng)用價(jià)值的重要前提，其將現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)與該網(wǎng)絡(luò)在雙曲空間中的“像”相匹配，若網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的雙曲坐標(biāo)匹配程度越高，映射算法準(zhǔn)

2、確度越高。針對(duì)已有映射算法時(shí)間復(fù)雜度太高及映射準(zhǔn)確度問(wèn)題，首先提出了一種社區(qū)緊密度指標(biāo)CC，然后利用網(wǎng)絡(luò)社區(qū)及其層次結(jié)構(gòu)，提出了基于CC的頂層和第二層社區(qū)排序算法，以確定社區(qū)集合在雙曲圓盤(pán)上的順序；進(jìn)而利用網(wǎng)絡(luò)社區(qū)結(jié)構(gòu)具有層次性特征，提出了一種基于社區(qū)-扇區(qū)假設(shè)的HMCS雙曲映射算法。為進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)映射坐標(biāo)的準(zhǔn)確度，基于HMCS，提出了HMCSAO映射算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，HMCSAO的時(shí)間復(fù)雜度為2O( N)，映射準(zhǔn)確度高于已有

3、HyperMap（3O( N)）和CHM（2O( N)）方法，而 HMCS映射準(zhǔn)確度盡管略低于已有算法，但針對(duì)稀疏網(wǎng)絡(luò)其時(shí)間復(fù)雜度降為線性。
　　現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)存在社區(qū)結(jié)構(gòu)特征，連接不同社區(qū)的橋接節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜凸δ苌险紦?jù)了重要地位。利用網(wǎng)絡(luò)在雙曲幾何框架下的適航性，從信息流角度來(lái)度量節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)生存性的重要程度，提出了基于雙曲坐標(biāo)的節(jié)點(diǎn)中心性指標(biāo) LIC。節(jié)點(diǎn)的LIC值越大，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)生存性的影響越大。實(shí)驗(yàn)分析表明，社區(qū)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的橋接節(jié)

4、點(diǎn)具有較高 LIC值，與點(diǎn)介數(shù)指標(biāo)相比，LIC指標(biāo)具有較低的計(jì)算復(fù)雜度，網(wǎng)絡(luò)中高LIC值節(jié)點(diǎn)的失效使得網(wǎng)絡(luò)的生存性能下降的更快。
　　基于所提出的LIC指標(biāo)，提出了一種攻擊網(wǎng)絡(luò)橋接節(jié)點(diǎn)的攻擊策略NCLIC，并分析了網(wǎng)絡(luò)在不同攻擊策略下的抗毀性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析發(fā)現(xiàn)，NCLIC與基于全網(wǎng)絡(luò)范圍的攻擊策略NLIC相比，能更快的分解網(wǎng)絡(luò)，特別是社區(qū)結(jié)構(gòu)明顯的Power網(wǎng)絡(luò)；對(duì)網(wǎng)絡(luò)社區(qū)生存性能的分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)攻擊的高LIC值節(jié)點(diǎn)比例較小時(shí)，