关于时序网络攻击与修复策略的研究

论文摘要

复杂网络理论中,不同属性的网络拥有不同功能。分析网络被破坏后的拓扑结构、传播动力学、抗毁性等是当前国内外的研究热点。本文基于时序网络疾病传播动力学模型（Susceptible-Infected-Refectory,SIR）,对conference与school两组实证数据构建时序网络,运用多种不同攻击与修复策略,分析时序网络的演化行为。结果表明:时序度是描述时序网络特性的最佳拓扑参量之一,引入修复成本能有效区分不同策略的修复效果。具体工作如下:首先,本文对conference与school两组实证数据构建时序网络,在初始时刻、任意时间、时间阈值三种不同条件下,采用随机和蓄意攻击策略,分析时序网络的抗毁性。本文中抗毁性指网络遭到攻击时,拓扑结构保持连通的能力及网络维持传播效率的能力。本文采用网络不连通状态时的攻击节点比例f衡量网络的抗毁性,分析时序网络的拓扑结构、传播能力、时序效率随f的演化关系。研究发现不同攻击条件下,confference网络时序度分布始终呈现异质性,静态度分布均匀;school网络时序度和静态度呈现均匀分布。随机攻击策略下,两个网络具有较强的抗毁性。蓄意攻击下,相比school网络,conf erence网络抗毁性较弱。研究结果表明时序度可以最佳描述时序网络特性。其次,基于时序网络理论,提出动态修复策略,探究修复成本。动态修复策略,即失效节点与网络中节点重连概率不断变化。文中定义连边比例策略、节点优先策略、平均值策略及阈值策略。研究发现在连边比例策略、节点优先策略、平均值策略修复下,两个网络传播能力和时序效率均能恢复到原网络的30%左右,有的甚至高达99%。从修复成本分析,即每增加一条连边所增加网络传播能力大小。研究表明4种修复策略中,连边比例策略修复效果最好,不仅可以提高网络传播能力、时序效率,而且能降低修复成本,平均值策略次之,阈值策略最差。修复成本为最大化降低消耗、增加网络效率提供理论依据。最后,提出固定概率修复策略,研究网络的传播能力。固定概率修复策略,即所有失效节点均以相同概率与网络节点相连。结果表明:在相同修复时间下,修复概率越大,网络传播能力越强。随时间增加,网络传播能力会达到阈值状态（除r=1情况）。修复概率越大,到达阈值时间越长。当网络遭受破坏后,固定概率修复策略在修复网络、降低消耗、提高网络传播能力等方面具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 时序网络
•   1.1 复杂网络简介
•     1.1.1 复杂网络基本拓扑量
•     1.1.2 网络抗毁性研究
•   1.2 时序网络的表示
•   1.3 时序网络的基本拓扑量
•     1.3.1 接触数、连边数
•     1.3.2 时序度、静态度
•     1.3.3 时序路径、时序效率
• 第二章 网络传播模型
•   2.1 疾病传播模型
•     2.1.1 SI模型
•     2.1.2 SIS模型
•     2.1.3 SIR模型
•     2.1.4 时序网络SIR传播模型
•   2.2 信息传播模型
•     2.2.1 独立级联模型
•     2.2.2 线性阈值模型
• 第三章 时序网络攻击策略研究
•   3.1 数据统计结果
•   3.2 随机攻击与蓄意攻击
•     3.2.1 初始时刻攻击
•     3.2.2 任意时间攻击
•     3.2.3 任意时间下阈值攻击
•   3.3 本章小结
• 第四章 时序网络修复策略研究
•   4.1 动态概率修复
•     4.1.1 单个节点动态概率修复
•     4.1.2 多个节点动态概率修复
•   4.2 网络修复成本
•   4.3 固定概率修复
•     4.3.1 网络平均传播能力
•     4.3.2 阈值时间
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李志艳

导师: 池丽平

关键词: 时序网络,模型,传播能力,时序效率,攻击,抗毁性,修复,成本

来源: 华中师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 数学,计算机软件及计算机应用

单位: 华中师范大学

分类号: O157.5;TP309

总页数: 66

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