不同攻擊策略下加權網路的網路魯棒性研究

《不同攻擊策略下加權網路的網路魯棒性研究》是依託江蘇大學，由董高高擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：不同攻擊策略下加權網路的網路魯棒性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：董高高
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

網路的網路魯棒性研究，已成為當前複雜網路科學領域的熱點課題。本項目利用理論分析與計算機模擬相結合的手段，系統地研究不同攻擊策略下不同拓撲結構的加權網路的網路魯棒性。首先，定義不同的相互依賴方式，包括連線邊與多重支持-依賴邊共存但不重疊關係、連線邊與多重支持-依賴邊共存且重疊關係和通過空間距離定義支持-依賴關係，對比研究不同的相依方式對於不同拓撲結構的加權網路的網路級聯失效動力學的影響，找出抑制失效蔓延的關鍵值或範圍。其次，在相依加權網路的級聯失效模型中引入不同的攻擊策略，包括選擇性攻擊、分步式攻擊和各子網路不同策略的攻擊，研究不同的攻擊策略對於不同拓撲結構的加權網路的網路魯棒性的作用機制。最後，分別研究加權子網路拓撲特性相同與不同情況下加權網路的網路的魯棒性。本項目的研究能夠進一步完善相互依賴網路的理論體系，而且為設計高魯棒性、抗攻擊性的實際網路提供理論基礎和可行性建議。

結題摘要

本項目立足於現實系統間日益加強的相互依存特徵-網路的網路, 從系統的安全性角度出發，研究隨意、蓄意和區域攻擊策略下具有不同加權耦合關係的網路的網路魯棒性。為預防系統風險發生，設計高魯棒性、抗攻擊性的實際網路提供了相應的理論支撐和可行性建議。主要取得的成果如下： (1) 基於實際網路數據間的加權相依特性，分別討論了具有不同權重相依屬性的耦合相依邊類型，釐清子網路間不同的加權相依方式。其中包括有無反饋情形下的一一對應的權重相依類型、具有權重屬性的相依邊和連線邊共存下的耦合相依邊、多重相互依賴的有向權重相依邊(完全和部分依賴)。利用滲流理論，對比研究了不同的相依方式對多個相依網路魯棒性及級聯失效動力學的影響和作用機制。並找到了上述不同類型權重相依邊情形下的失效臨界值，為構建實際相依網路和尋找失效蔓延的關鍵閾值或範圍提供了理論支撐。 (2) 從突發事件發生的隨機性、蓄意性、選擇性特點出發，同時兼顧考慮攻擊目標的全局性和局域性，對以上具有不同類型加權相依邊的網路的網路的魯棒性分析究。本項目採用了在網路信息未知的情形下的隨機地移除網路中節點的隨機攻擊、對於網路信息了解的蓄意性攻擊、對網路中點權值高的節點進行層次性局部攻擊，進而藉助於隨機複雜網路的生成函式，定義不同的權重坍塌失效模式。通過對系統魯棒性的研究，我們發現系統對於以上攻擊策略具有豐富的一階、二階和混合相變行為。 (3) 考慮子網路拓撲結構的豐富性，對具有聚類網路拓撲結構下的相依網路，對比研究了在隨機和局部攻擊下網路的拓撲特徵對網路魯棒性的影響。研究發現：當網路中的聚類系統變大時，對於隨機攻擊系統的魯棒性不發生變化; 而對於局部攻擊，系統變得越來越脆弱。此外，通過採集能源相關實證數據，構建加權能源供需相依網路模型。同時，利用網路間的加權相依性，評估了供需主體之間的相對重要性以及相互影響的程度。