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

1、復雜網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)在隨機失效或者蓄意攻擊下依然能持續(xù)提供核心服務(wù)的能力吸引了人們越來越多關(guān)注，復雜網(wǎng)絡(luò)的抗毀性研究從網(wǎng)絡(luò)拓撲角度來分析系統(tǒng)能抵抗攻擊的能力，這將為網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供指導意義。網(wǎng)絡(luò)在雙曲幾何框架下表現(xiàn)出了適航性等特性，為基于拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)抗毀性研究提供了新的視角。
　　雙曲映射算法是實現(xiàn)雙曲幾何框架應(yīng)用價值的重要前提，其將現(xiàn)實網(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)點的雙曲坐標匹配程度越高，映射算法準

2、確度越高。針對已有映射算法時間復雜度太高及映射準確度問題，首先提出了一種社區(qū)緊密度指標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)集合在雙曲圓盤上的順序；進而利用網(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。為進一步提高網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點映射坐標的準確度，基于HMCS，提出了HMCSAO映射算法。實驗結(jié)果表明，HMCSAO的時間復雜度為2O( N)，映射準確度高于已有

3、HyperMap（3O( N)）和CHM（2O( N)）方法，而 HMCS映射準確度盡管略低于已有算法，但針對稀疏網(wǎng)絡(luò)其時間復雜度降為線性。
　　現(xiàn)實網(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)點在網(wǎng)絡(luò)拓撲和功能上占據(jù)了重要地位。利用網(wǎng)絡(luò)在雙曲幾何框架下的適航性，從信息流角度來度量節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)生存性的重要程度，提出了基于雙曲坐標的節(jié)點中心性指標 LIC。節(jié)點的LIC值越大，其對網(wǎng)絡(luò)生存性的影響越大。實驗分析表明，社區(qū)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的橋接節(jié)

4、點具有較高 LIC值，與點介數(shù)指標相比，LIC指標具有較低的計算復雜度，網(wǎng)絡(luò)中高LIC值節(jié)點的失效使得網(wǎng)絡(luò)的生存性能下降的更快。
　　基于所提出的LIC指標，提出了一種攻擊網(wǎng)絡(luò)橋接節(jié)點的攻擊策略NCLIC，并分析了網(wǎng)絡(luò)在不同攻擊策略下的抗毀性能。實驗結(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)；對網(wǎng)絡(luò)社區(qū)生存性能的分析發(fā)現(xiàn)，當攻擊的高LIC值節(jié)點比例較小時，