《關聯服務網路的連鎖故障機理與防禦策略研究》是依託西南交通大學，由戴楊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：關聯服務網路的連鎖故障機理與防禦策略研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：戴楊
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
關聯的多個服務網路構成了複雜的巨系統，其結構特徵、連通特徵和動態演化特徵都遠比單一服務網路複雜。本課題以幾種典型的關聯服務網路為背景，概括和提取出描述複雜服務網路的拓撲結構新特徵，用同配和異配概念刻畫兩種不同的網路關聯特性，提煉關聯服務網路系統的效率指標用於衡量複雜關聯網路整體的連通特性；考慮了服務網路之間的關聯屬性，界定連鎖故障在網內和網際的不同傳播機制，構建關聯服務網路的連鎖故障模型；分析連鎖故障在不同拓撲結構的網路上動態演化的差別，探索關聯服務系統的拓撲結構、關聯屬性和連鎖故障傳播動力學之間的內在聯繫，研究重要的拓撲量對連鎖故障臨界指數的影響；分別從提高關聯服務網路中自主節點的比例、優先考慮重要性等級相同的兩個網路的節點相互關聯、加強對關鍵節點組成的網路核心的安全保護等方面設計風險防禦策略，以提高關聯服務網路的抗毀性能力。
結題摘要
本項目按原定計畫書的內容逐項展開研究，所取得的進展包括： (1)通過兩年多的調研，對某市的供水網、電網、通訊網路、煤氣網路和交通網路五大基礎設施工程的數據進行了收集和整理，構建了基於ArcGIS地理信息系統的基礎服務設施網路平台系統。在動態和靜態的網路電子地圖基礎上，可實現對各種設施及管線進行屬性查詢、分析、統計；網路發生故障後，能在短時間內提供應急方案、向公眾發布即時信息；實現了圖文一體化的現代化管理，提供了網路數據動態更新機制，為規劃、設計、調度、搶修和圖籍資料管理提供強有力的科學決策依據。（2）探索單個網路的負載-容量的連鎖故障模型，提出了一種新的定義故障發生前網路中初始負載的方法和一種新的基於節點空閒容量的分配機制，我們提出的分配機制在相同的參數下沒有超過容量閾值，更安全可靠。在關聯網路的的連鎖故障研究中，通過解決模型建立的關鍵問題，構建了關聯網路上的連鎖故障動態模型，提出了連鎖故障傳播在關聯網路中的四個階段。這些關鍵問題有：怎樣將兩個單個網路關聯起來，兩個網路之間的崩潰策略又是怎樣的，怎樣將兩個網路內的連鎖故障傳播和兩個網路間的連鎖故障傳播聯繫起來。 (3) 通過仿真探討了不同網路關聯度、不同攻擊模式以對關聯網路在連鎖故障傳播的四個階段造成的不同影響；為了得到連鎖故障發生的閾值解析解，研究了三種攻擊情況下的網路上的K-core滲流過程。分別對單個網路ER網路、單個SF網路、兩個相互依存的ER網路及兩個相互依存的SF網路四種網路拓撲結構，研究了針對性攻擊、局部攻擊、隨機攻擊這三種不同攻擊模式下的網路滲流屬性，通過解析分析得到的結果和蒙特卡洛模擬的結果完全吻合。我們還發現了一個很有趣的結論是：單個ER網路和兩個互相依存ER網路在隨機攻擊RA和局部攻擊LA兩種情況下，滲流特性是相同的。(4)把這個連鎖故障的發生過程描述成節點之間的博弈，網路是完全分散式的，從攻擊者的視角看，其面臨的問題是如何選取最優策略以最小的代價讓網路喪失功能；從防禦者的角度看，就是研究什麼樣的保護手段可以是系統消耗最小的資源已確保網路功能。由於網路節點的移動性和動態性，這個最佳化問題變為NP完全問題。我們提出一種啟發式策略解決此類最佳化問題。 (5)將網路連鎖故障的模型和機理套用於創新產品的擴散問題中，研究新產品擴散問題的初始種子用戶在社會網路中的分布特徵及其不同組合模式對新產品擴散效率的影響。
