基于級聯(lián)失效的相依網(wǎng)絡魯棒性研究.pdf

1、隨著科技的快速發(fā)展，各種基礎系統(tǒng)設施之間的相互依賴與耦合變得越來越緊密，以往只針對單個網(wǎng)絡的魯棒性進行分析己經(jīng)不能很好的反映這種有相依關系的網(wǎng)絡系統(tǒng)的整體魯棒性，研究相依網(wǎng)絡的魯棒性才能更為準確的找出影響現(xiàn)實系統(tǒng)安全與穩(wěn)定的因素。本文以復雜網(wǎng)絡理論知識為基礎，圍繞著“相依網(wǎng)絡魯棒性”這一主線，針對相依網(wǎng)絡級聯(lián)失效問題，研究了基于正/負相關相依網(wǎng)絡模型及其魯棒性、帶有負載的相依網(wǎng)絡級聯(lián)失效保護策略等問題。本文主要的研究成果如下：
　

2、　首先，本文對近幾年的熱點問題-相依網(wǎng)絡的研究進行較為全面的總結(jié)，從相依網(wǎng)絡基礎理論、相依網(wǎng)絡級聯(lián)失效模型以及相依網(wǎng)絡魯棒性三個方面進行了歸納總結(jié)，從而為后續(xù)研究工作提供參考。
　　其次，本文在以往的相依網(wǎng)絡理論基礎上，利用典型的BA無標度網(wǎng)絡構(gòu)建了基于度的正/負相關相依網(wǎng)絡模型，該模型考慮子網(wǎng)絡間的相依方式及相依程度，主要定義了兩個參數(shù)F和K，其中F表示相依節(jié)點比例，K表示相依冗余度，通過這兩個參數(shù)將相依子網(wǎng)絡之間的相依程度進行

3、量化。在隨機攻擊及基于度的蓄意攻擊模式下，針對網(wǎng)絡的級聯(lián)失效問題，研究了不同的F值和K值對該相依網(wǎng)絡模型魯棒性的影響，與隨機相依網(wǎng)絡模型進行了對比研究，仿真分析發(fā)現(xiàn)相依網(wǎng)絡魯棒性與這兩個參數(shù)(F和K)緊密相關，無論是隨機相依或是基于度的正/負相關相依網(wǎng)絡，其魯棒性都是隨著F的增大而減弱，隨著K的增大而增強，在隨機攻擊下，全相依模式（F=1)時，基于度正相關相依網(wǎng)絡模型魯棒性最優(yōu)，部分相依模式（F=0.2、0.5、0.8)時，基于度的負相

4、關相依網(wǎng)絡模型則表現(xiàn)出更好的魯棒性，而在基于度的蓄意攻擊下，無論F為何值，基于度的正相關相依網(wǎng)絡模型表現(xiàn)出弱魯棒性，這些結(jié)論為構(gòu)建較好魯棒性的相依網(wǎng)絡具有借鑒意義。
　　最后，本文將節(jié)點負載引入到相依網(wǎng)絡中，結(jié)合相依網(wǎng)絡的基礎理論，建立一個新的更為符合實際情況的帶有負載的相依網(wǎng)絡模型，并且基于單個網(wǎng)絡中經(jīng)典的負載-容量模型理論，與基于滲流理論的相依網(wǎng)絡級聯(lián)失效理論相結(jié)合，提出了帶有負載的相依網(wǎng)絡級聯(lián)失效模型，并在此基礎上重點對相依

5、網(wǎng)絡級聯(lián)失效的保護策略展開研究，提出了四種不同的保護策略。通過在不同α和β值的情況下進行仿真分析，比較相依網(wǎng)絡在四種不同保護策略下的魯棒性，仿真結(jié)果證實了該四種保護策略的有效性，并發(fā)現(xiàn)考慮相依節(jié)點對度特性的保護策略比考慮單側(cè)節(jié)點度特性的保護策略更有效，且相比于考慮相依節(jié)點對度之和，考慮相依節(jié)點對度之積的保護策略更優(yōu)，這項工作對提高相依網(wǎng)絡抵御級聯(lián)失效的能力有著重要的作用，為如何選擇相依網(wǎng)絡中的節(jié)點進行保護以及如何改善相依網(wǎng)絡魯棒性提供有