中国科学技术信息研究所--国家工程技术数字图书馆

[学位论文] 赵丹华中科技大学 2016年硕士导师: 关治洪共75页

摘要 : 随着自动化、智能化等科学技术的快速发展，现代系统的功能越来越强大，其规模与复杂度也随之增加，导致系统一旦发生故障就有可能引发重大事故，如电网中的一个小故障可能引起级联故障，导致大面积停电甚至全网崩溃。因此，针对此类大规模复杂系统，... 展开随着自动化、智能化等科学技术的快速发展，现代系统的功能越来越强大，其规模与复杂度也随之增加，导致系统一旦发生故障就有可能引发重大事故，如电网中的一个小故障可能引起级联故障，导致大面积停电甚至全网崩溃。因此，针对此类大规模复杂系统，建立有效的故障传播模型、故障检测与控制方法，是系统稳定运行和安全的前提与保障，也是目前复杂网络领域的研究热点。基于此，本文通过对网络级联故障发生条件与传播动力学的深入分析，着重研究网络的故障检测方法和容错控制手段，其主要内容概括如下：针对流网络遭遇随机攻击引发级联故障的问题，研究了网络级联故障的建模与分析方法。通过分析初始攻击规模对网络破坏程度的影响，建立了概率级联故障模型，得到了网络不发生崩溃的临界攻击规模。最后，通过数值仿真研究了初始负载和容错参数分布对网络恢复能力的影响，得到了网络最强恢复能力的最优分布。针对多智能体网络遭遇执行器或传感器故障的问题，研究了多智能体网络的故障检测方法。通过构建基于一致性的估计器和残差产生器，得到了智能体配备的虚拟子系统，提出了分布式的故障检测方法。该方法可检测到所有故障智能体，且不影响正常智能体执行一致性任务。最后，通过数值仿真验证了该方法的正确性和有效性。针对多智能体网络执行一致性任务时遭遇执行器故障的问题，研究了多智能体网络的容错控制方法。通过构建分布式的状态观测器，提出了相应的故障检测算法。结合线性参数化的自适应方法，提出了分布式容错一致性控制算法，确保多智能体网络在故障条件下仍可完成一致性任务。最后，该算法的有效性在仿真实例中得到了验证。收起

关键词 : 复杂网络级联故障临界攻击故障检测容错控制

2. 复杂网络社团检测及传播动力学研究

[学位论文] 周文杰大连理工大学 2020年博士导师: 王兴元共127页

摘要 : 大量现实世界的复杂系统由多个相互作用的单元构成，单元及其之间的关系可以抽象成复杂网络进行描述，研究者发现它们具有无标度、小世界、同（异）配性、层次结构和社团结构等部分或全部特性。经典传播模型只关注节点不同状态或类型之间的变化过程，... 展开大量现实世界的复杂系统由多个相互作用的单元构成，单元及其之间的关系可以抽象成复杂网络进行描述，研究者发现它们具有无标度、小世界、同（异）配性、层次结构和社团结构等部分或全部特性。经典传播模型只关注节点不同状态或类型之间的变化过程，而不考虑网络结构的影响。然而复杂网络传播动力学的研究更加关注网络结构、载体的行为模式、传播特征以及演化过程等因素影响。网络结构的研究从节点逐步拓展到簇、社团和层次结构，从不同角度对复杂系统的内在关系进行了更加精准的刻画。社团结构的特点是网络中的节点按照某种性质或者特征被划分成若干个模块，每一个模块内边是相对稠密的，但模块间边是稀疏的。人是病毒的载体，人们的行为形成的传播链通常具有社团结构特征。然而，社团结构和传播动力学之间存在哪些因素相互影响尚不完全明确;现有复杂网络模型的创建大多基于规则模型，与人类流行病的传播过程中所形成的网络并不相符。本文对社团结构、社团鲁棒性以及基于流行病的传播特征和人们行为模式建立贴近现实生活的传播模型和设计有效的预防控制策略进行了研究。全文主要工作如下: (1)提出一个基于二分网络资源分配的社团结构检测算法(EnhancingCommunitystructureDetectingalgorithm，ECD)。针对两性疾病的传播特征具有二分性和社团结构，研究了在二分网络中如何识别社团之间的边界来提高社团结构检测质量。二分网络节点分为两类，同类节点无交集，异类节点之间相互联系。本文扩展了二分网络资源分配投影方法，分别找到同类节点之间，节点和它的邻居社团的权重，根据权重大小判断冗余边。利用ECD算法检测二分网络社团结构的同时重叠节点被识别。通过人工和真实网络的实验结果对比，ECD算法具有良好的性能。另外，边是传播动力学中主要“媒介”，重叠节点促进社团间病毒的传播。删除冗余边和对重叠节点采取积极的防控措施可以抑制该类病毒向其它社团传播。 (2)提出一个同配邻居优先连接耦合算法(AssortativeNeighborsclassificationPriorityLink，ANPL)。针对大部分真实网络之间存在各种各样的耦合关系，而不是孤立存在的。研究了如何在保持子网结构不变的基础上提高相依网络社团鲁棒性。从社团结构、子网间节点度相关性和相依网络上故障传播机理角度分析，在生成的网络上模拟级联失效过程，改变失效节点比例、位置和社团结构强度分析无标度网络耦合而成的双层相依网络的社团鲁棒性和相似性。通过与经典的耦合算法对比，实验结果验证了ANPL算法的有效性。该结论为进一步研究具有社团鲁棒性强的多层相依网络模型提供指导。 (3)提出一个双隔离策略的易感-感染-隔离-易感(Susceptible-Infect-Quarantine-Susceptible，SIQS)流行病传播动力学模型并建立了该模型的演化方程。针对在重叠社团结构的人群中流感、冠状等病毒的传播，不但考虑易感个体在社团内面临不同的感染风险，而且分析感染该类病毒的个体特征。将感染者的状态分为潜伏期和爆发期，潜伏期同样具有传染性，隔离率应该随个体感染的不同阶段动态变化。通过改变模型中的参数值调整隔离策略，在具有重叠社团结构的无标度网络中模拟SIQS流行病传播过程。当局部或全局爆发疫情系统进入稳态时，执行双隔离策略不但比单一对感染者实施隔离策略的隔离密度小，而且减弱流行病从局部向全局传播速度。双隔离策略的效果与疾病的潜伏期、传染率和初始感染密度均有关。实验验证了该模型的有效性并为进一步设计合理的防控策略提供了理论依据。 (4)研究了复杂网络流行病分布的均匀性。针对复杂网络流行病传播动力学研究中，通常基于均匀混合假设得到解析解，即疾病均匀分布在网络中。然而在真实的社交网络中个体之间的局部接触方式导致疾病就近传播。通过分析典型染病簇尺寸的不足，定义染病簇尺寸熵δ*测量流行病传播中所有染病簇分布的变化情况。在具有长程和局部随机行走的动态网络上模拟易感-感染-易感(Susceptible-Infect-Susceptible，SIS)流行病传播模型，对比动态网络和均匀模式的染病簇尺寸熵。实验结果表明移动速度、感染密度、长程运动概率、感染率和活动半径的改变影响疾病分布的均匀性变化。综上所述，不同网络结构研究的侧重点不同，在进行传播动力学的研究中要充分考虑网络结构、疾病传播特征、病毒载体行为模式之间的相互影响，才能建立更加符合现实世界的传播模型和设计合理有效的预防控制策略。收起

关键词 : 复杂网络社团结构级联故障传播

3. 电力信息物理融合系统级联故障及免疫方法研究

[学位论文] 赵双文东北电力大学 2018年硕士导师: 郭晓利共65页

摘要 : 随着智能电网的高速发展，电力系统成为当今社会中最核心的基础设施元件，电力系统和信息系统以一定连接方式逐渐演化为相融合的电力信息物理融合系统（Cyber-Physical System，CPS）。但二者之间深度的融合也带来了一些潜在的问题，主要表现为电力信... 展开随着智能电网的高速发展，电力系统成为当今社会中最核心的基础设施元件，电力系统和信息系统以一定连接方式逐渐演化为相融合的电力信息物理融合系统（Cyber-Physical System，CPS）。但二者之间深度的融合也带来了一些潜在的问题，主要表现为电力信息物理融合系统所形成的庞大网络没有统一的建模方法；信息流与能量流的频繁交互，使信息系统易受到网络发起的攻击，信息层故障可能在物理层传播,容易产生级联故障，最终导致电力系统崩溃造成大停电事故。因此，研究网络建模方法、分析电力-信息耦合网络级联故障原理，找到相应提高网络抗毁性方法、寻找有效抑制网络风险传播策略成为电力CPS亟待解决的问题。本文针对以上问题，借助复杂网络理论和传播动力学进行分析与解释，主要研究内容如下：首先，本文考虑实际电力与信息通信网络具备复杂网络概念下的无标度网络特性和一定的社团结构特征。对电力与信息网络结构进行剖析，提出基于社团结构的无标度网络模型，所建模型利用转盘思想与节点中间效应改进传统BA模型幂律固定，聚类系数较小的缺陷，并利用社团结构改进局部范围边界不确定性，弱化超级节点的出现，能使网络更好的抵御外界蓄意攻击。通过理论验证所提出的模型的度分布满足幂律分布，可满足电力与信息网建模需求。其次，构建相对应的电力-信息耦合连接关系，提出四种耦合连接方式用来表示社团结构对节点耦合关系的影响；建立基于社团结构级联故障抵御模型，分析信息网和电力网融合下级联失效过程；通过实验仿真发现，在可控网络建设成本下，适当增加节点负荷分配指数和边界节点容量二次忍耐值，可提高耦合网络抗毁性；边界节点攻击比内节点攻击造成的损失更大；增加社团边界点连接边可增强网络的抗毁性；具有社团结构在一定程度上抑制网络故障的传播，与其他耦合连接方式相比，社团内部同配连接方式表现出更强的抗毁性，所提出的基于社团结构的级联故障抵御模型更具有实用性。最后，由于社团边界点引发级联故障规模更大，快速识别这些关键节点并进行免疫对抑制风险传播有着重要作用。本文在未知全局信息的情况下，提出一种基于局域免疫的边界中心点免疫算法，该算法根据自回避随机游走原理发现并免疫网络边界中心节点及其大度邻居。根据原有风险传播模型忽略正常节点也可通过人工途径获得免疫这一缺点，结合细胞自动机，建立引入局域免疫机制的风险传播模型，通过实验验证所提算法计算速度更快、能准确识别目标节点、免疫效果更好，可为大规模复杂网络处于不完全结构信息条件下风险传播控制与预防提供借鉴。收起

关键词 : 电力信息物理融合系统级联故障免疫方法

4. 复杂网络级联故障的仿真及预防研究

[学位论文] 李云竹华北电力大学 2016年硕士导师: 王涛共45页

摘要 : 级联故障是一种网络动力学行为，大规模的级联故障一旦发生，往往具有极强的破坏力和影响力，由此引起国内外研究学者的广泛关注，级联故障的仿真及预防研究成为了一个非常热门的主题，并在各国作为重大战略问题来研究。为了能更有效的避免级联... 展开

关键词 : 复杂网络级联故障鲁棒性临界阈值

5. 城市道路网关键路段识别及路网鲁棒性优化研究

[学位论文] 李飞燕吉林大学 2020年博士导师: 贾洪飞共113页

摘要 : 城市交通是城市社会经济活动的重要支撑，对居民出行和生产物流有着重要影响。城市交通是一个开放和复杂的系统，在运行过程中时常会遭遇自然灾害、极端天气、交通事故和恶意攻击等突发事件的影响。某些路段在路网中起关键作用，一旦中断会降低道路网... 展开城市交通是城市社会经济活动的重要支撑，对居民出行和生产物流有着重要影响。城市交通是一个开放和复杂的系统，在运行过程中时常会遭遇自然灾害、极端天气、交通事故和恶意攻击等突发事件的影响。某些路段在路网中起关键作用，一旦中断会降低道路网连通性、显著影响路网整体性能的发挥，引起路网大面积拥堵，甚至整个路网长时间处于瘫痪状态。如何基于城市道路网交通流时空分布和演化机制的动态复杂性，准确且高效率地识别出关键路段，并基于关键路段有针对性的优化路网以避免或减轻关键路段中断对路网造成的负面影响，是一项具有实际应用意义的研究。城市交通有限的交通供给难以满足日益增长的交通需求，在遭遇严重的干扰事件时，容易触发级联故障效应。考虑城市道路网的这一运行特性，构建基于级联故障效应的关键路段识别指标和方法。考虑级联故障效应的关键路段识别指标是系统性指标，采用全路段扫描法计算，即路网中的路段轮流中断，执行交通分配，评估由此导致的路网效率的降低程度。对于拥有庞大路段数量的城市道路网，计算时间巨大。为提高运算效率，提出基于交通流介数指标的快速识别关键路段的方法。该指标的参数校正和确定最终关键路段的环节采用了考虑级联故障效应的关键路段识别方法，以实现计算效率和识别结果准确性的均衡。最后，基于识别出的关键路段进行路网分区优化，增强路网抵抗风险的能力。论文研究主要包括以下几个方面：（1）考虑级联故障效应的关键路段识别定义关键路段为中断时对整个路网造成的负面影响严重的路段，系统分析导致路段中断的干扰事件及干扰事件对路网效率的影响。基于路段中断引发的级联故障效应，根据路段中断前后路网效率改变程度评估路段的关键性；综合考虑转移出行需求量和级联故障效应下的交通分配模型提出关键路段识别方法。分析路段中断条件下的出行者路径选择行为特点，构建反映城市道路网级联故障效应的动态多路径交通分配模型。该模型考虑了由于路段中断而产生的转移需求量，确定出行者路径时同时考虑了路网的全局信息和中断路段拥塞消散效应。（2）城市道路网关键路段快速识别方法为提高识别大规模城市道路网关键路段的运算效率，考虑路段介数、路段流量和转移需求量建立交通流介数指标识别关键路段，并对指标合理性进行分析和验证。基于该指标提出快速识别城市道路网关键路段的方法，该方法是以考虑级联故障效应的关键路段识别指标为标杆，采用这两种指标确定的路段排序的Spearman秩相关系数进行交通流介数指标中的参数校准。基于校正后的交通流介数指标，计算路网所有路段的该指标值，预选出候选关键路段集。最后，根据所有候选关键路段的基于级联故障效应关键路段识别指标的计算值，确定最终的关键路段。（3）基于关键路段的城市道路网分区鲁棒性优化识别出关键路段的目的是采取相关措施降低关键路段中断对城市道路网的影响程度。考虑到关键路段中断的影响范围不一定蔓延到整个道路网，往往是对其影响区域范围内的局部路网影响更严重，由此提出了鲁棒性优化小区的概念。根据中断影响区域，借鉴复杂网络中l-壳社团划分算法的思路，提出鲁棒性优化小区的生成算法。构建基于鲁棒性的路网规划模型对优化小区路网进行优化，以增强路网抵抗风险的能力。该模型为双层规划模型，上层模型是以遭遇干扰事件前后路网系统总出行时间变动最小为目标，下层模型为交通分配模型。下层模型根据优化路网遭遇干扰事件前后采用不同的流量分配模型，未遭遇干扰事件时采用用户均衡分配模型获得路网流量；遭遇干扰事件时，采用考虑级联故障效应的动态多路径交通分配模型获得路网流量。综合运用改进的遗传算法、蒙特卡罗方法求解双层规划模型。（4）实证分析以长春市绕城环路范围内的道路网为例，验证提出的考虑级联故障效应的关键路段识别方法、基于交通流介数指标的关键路段快速识别方法和基于关键路段的分区鲁棒性优化方法的有效性。分别采用考虑级联故障效应的关键路段识别方法和基于交通流介数指标的关键路段识别方法确定长春市道路网关键路段，对比分析两种识别方法的计算结果和运算效率。基于识别出的关键路段生成鲁棒性优化小区，并根据构建的鲁棒性优化模型的求解结果提出路网改善方案。收起

关键词 : 城市交通关键路段识别路网优化级联故障

6. 基于复杂网络级联失效理论的化工物料网络故障传播研究

[学位论文] 胡艺艺青岛科技大学 2021年硕士导师: 王政共83页

摘要 : 在复杂网络中，一个或少数几个节点的失效会通过节点之间的耦合关系引起网络中一部分节点失效甚至整个网络的崩溃，这种现象称为级联失效。化工生产过程中包含多个生产单元，各个生产单元之间的物料息息相关，构成了一个复杂的物料网络，在此物料网络... 展开在复杂网络中，一个或少数几个节点的失效会通过节点之间的耦合关系引起网络中一部分节点失效甚至整个网络的崩溃，这种现象称为级联失效。化工生产过程中包含多个生产单元，各个生产单元之间的物料息息相关，构成了一个复杂的物料网络，在此物料网络中一个小的故障容易引发级联失效现象，从而导致级联故障。对化工物料网络的级联故障传播进行研究具有较大的理论价值和现实意义，有助于对级联故障进行有效预防和处理，保障化工生产安全稳定的运行。本文主要从两个方面进行研究。一方面，对化工物料网络的级联故障风险传播路径进行研究。首先基于复杂网络理论，构建化工物料网络模型，应用SRank算法识别网络中的重要节点，以此作为重要节点攻击方式下选取节点的依据；其次，利用故障传播概率与物料危险度定义故障传播强度，通过对初始负载、负载容量以及负载重分配规则进行定义，构建级联故障传播模型求取故障传播概率，再利用粗糙集理论与层次分析法求解物料易燃易爆性、有毒性以及腐蚀性的指标权重，以此得到物料的危险度；最后，基于故障传播强度，通过蚁群算法获取重要节点攻击、高负载节点攻击和随机攻击三种方式下，化工物料网络的级联故障风险传播路径。将此方法与其它方法进行对比，验证了此方法的可行性。另一方面，在建立的级联故障传播模型基础上进行化工物料网络故障源定位研究。首先，由随机选取策略在网络中选取观测节点；其次，利用广度优先搜索策略搜索出故障源节点可能存在的区域；然后利用时间反转反向传播算法进行故障源节点的定位；最后，改变观测节点的选取策略，研究每种情况下的定位准确度，以获得观测节点最优的选取策略。经案例分析表明，本文所提的方法可有效地找到化工物料网络中的薄弱环节，并确定风险较大的级联故障传播路径，为级联故障的预防以及选择重点监控变量提供相关的依据；另外此方法还为故障源定位提供新的思路，降低了故障源定位的复杂性，当故障发生时，可以更加快速的锁定故障源，保障化工生产过程的稳定运行。收起

关键词 : 化工物料网络级联故障故障传播路径故障源定位复杂网络理论

7. 面向多层信息网络级联故障建模与优化技术研究

[学位论文] 杨贵珍西安电子科技大学 2020年硕士导师: 齐小刚共96页

摘要 : 多层网络之间相互依存、依赖的耦合关系相比单个独立的网络更能抽象出实际生活中的大型网络。但是，由于多层网络间存在的耦合关系必将导致整个系统网络的鲁棒性降低，并且研究表明，易受级联故障影响的多层网络之间的耦合关系也会增加。一旦某一层网... 展开多层网络之间相互依存、依赖的耦合关系相比单个独立的网络更能抽象出实际生活中的大型网络。但是，由于多层网络间存在的耦合关系必将导致整个系统网络的鲁棒性降低，并且研究表明，易受级联故障影响的多层网络之间的耦合关系也会增加。一旦某一层网络节点受到攻击而失效，进而发生网络层间的相互依赖故障传播。进一步，由相互依赖故障传播而由触发了网络层内的负载过载故障传播。如此传播过程不断的迭代传播，直到网络由于发生级联故障而达到稳态，网络崩溃。因此，本文的主要研究对象是如何通过搭建不同拓扑类型的多层网络探讨网络之间的级联故障传播演变过程以及网络级联故障后的修复，这些研究给予了网络安全维护人员日常维护网络安全提供参考价值，具有重要意义。首先，本文搭建BA-BA网络，研究不同可控参数对多层网络级联故障的影响。其中，本文分别构建BA-BA网络间一对一耦合关系和一对多耦合关系，并且在建立的级联故障模型中，考虑到节点的初始负荷与负荷能力之间的关系，在负载容量模型中增加了衰减系数γ和指数系数α，可以与节点度成正比。但是，它并不完全成比例，并且具有更大的程度和更强的承载能力，这与相关研究中已有的模型不同。通过实验，结果显示，不管是一对一耦合关系的多层网络还是一对多耦合关系的多层网络，可控参数对网络级联故障的影响趋势一致。抵御级联故障的鲁棒性均与攻击标度和容许参数呈正相关，与冗余参数呈负相关。其次，攻击者每次攻击网络都会搜集网络信息，对搜集到的网络信息进行分析，进而得到攻击网络的突破口。因此，本文提出三种不同的攻击策略MD/GHS/GLS，模拟攻击者攻击网络。研究不同攻击策略下，多层网络抵御级联故障的鲁棒性。为了贴合现实生活中的网络，分别搭建BA-BA，WS-WS和BA-WS三种不同拓扑类型网络。实验结果显示，绝大多数的情况下，对于三类网络，以GHS方式攻击网络时，网络不易发生级联故障为崩溃，此时网络表现出很好的鲁棒性；以GLS/MD方式攻击网络时，网络很容易发生级联故障，此时，节点负载承载能力大的节点在网络中有着重要的地位，并且网络此时抵御级联故障的鲁棒性很脆弱。最后，考虑到对发生级联故障的网络进行修复，本文提出基于GLS攻击策略基础上，提出ReGLS修复策略。根据网络发生级联故障的类型，分为完全故障修复和部分故障修复进行研究并且制定修复恢复过程。结果表明，加入修复策略后，网络发生级联故障，攻击规模大小相比未加修复策略都要大。收起

关键词 : 多层信息网络级联故障安全维护

8. 基于复杂网络的Internet级联故障行为研究

[学位论文] 杨泉南华大学 2020年硕士导师: 丁琳共76页

摘要 : 现代社会非常依赖于Internet这一典型复杂系统的功能。然而，在Internet中，频频发生的级联性灾难和故障，严重威胁到了它安全运行，对人类社会造成了巨额经济损失和极其不利的影响。因此，由级联故障行为导致的Internet安全性问题引起了国内外许多学... 展开现代社会非常依赖于Internet这一典型复杂系统的功能。然而，在Internet中，频频发生的级联性灾难和故障，严重威胁到了它安全运行，对人类社会造成了巨额经济损失和极其不利的影响。因此，由级联故障行为导致的Internet安全性问题引起了国内外许多学者的关注。在吸收现有研究成果的基础上，本论文主要从复杂网络角度出发，紧紧围绕流的动力学过程，对真实Internet中由攻击引发的级联故障进行深入分析与理论建模,重点剖析网络的多尺度拓扑与负载分配对级联故障行为的影响，为设计和优化Internet提供参考。论文的主要研究成果如下： 1.基于真实的Internet,采用节点度的幂函数来表示节点初始负载，并应用负载局域择优重新分配原则构建了局域负载下带有可调负载参数的级联故障模型。研究了两种攻击策略下Internet的级联故障行为。仿真结果表明，存在一个负载参数的关键阈值，即当负载参数大于这个阈值时，攻击大度的节点比攻击小度的节点更易导致大规模级联故障；当负载参数小于这个阈值时，攻击小度的节点反而更易导致网络的全局崩溃。该阈值不同于以往用传统理论复杂网络模型模拟真实网络下的结果。 2.通过构建不同类型的零模型，提出一种新的方法，分析了真实Internet的拓扑和级联故障之间的关系。考虑网络实际的拓扑特征，零模型首先将原始网络转换为替代现实拓扑的一系列模型网络。然后考虑负载局域择优重新分配规则和最短路径流的路由规则，分别在局域负载和全局负载下探讨了所构建的级联模型在不同拓扑网络上运行的结果。结果揭示了不同负载条件下，网络微尺度特性(如度分布，同配性和聚类性)和中尺度特性(如富人俱乐部和社团结构)对级联破坏的影响，其中存在不同于传统分析方法下的研究结果。该结果的有效性在对多个真实网络的分析中得到了验证。本研究证实了所提出方法的重要性，并表明了考虑网络的负载传输策略，合理调整其拓扑特性，能大大提高网络抵制级联故障的鲁棒性。收起

关键词 : 复杂网络级联故障负载分配鲁棒性

9. 复杂网络级联故障下的流量调整策略研究与优化

[学位论文] 匡佳华中师范大学 2019年硕士导师: 谭连生共55页

摘要 : 复杂网络中的大规模级联故障会导致灾难性后果，为了提高复杂网络的安全性和可靠性，越来越多人开始研究复杂网络级联故障。本文首先介绍了复杂网络和级联故障的研究现状，紧接着介绍复杂网络的基础理论知识，主要包括复杂网络统计特性及其演化模型，... 展开

关键词 : 复杂网络级联故障流量调整鲁棒性

10. 相依网络在不同相依方式下级联故障的鲁棒性研究

[学位论文] 万皓华东交通大学 2017年硕士导师: 陈世明共52页

摘要 : 随着现代化设备的日益更新，先进的科学技术使得生活中各种类型的基础设施网络之间相互依赖的特性越来越紧密。所以，如果像以前一样只是单单研究孤立网络的鲁棒性，那么生活中这些网络与网络之间存在的特殊性质将无法探索，整个网络体系的鲁棒性也无... 展开随着现代化设备的日益更新，先进的科学技术使得生活中各种类型的基础设施网络之间相互依赖的特性越来越紧密。所以，如果像以前一样只是单单研究孤立网络的鲁棒性，那么生活中这些网络与网络之间存在的特殊性质将无法探索，整个网络体系的鲁棒性也无法得到深入的研究。至此，本文以复杂网络理论知识为基础，对“相依网络在不同相依方式下级联故障的鲁棒性”这个主题进行仿真分析，针对相依网络模型的级联故障问题进行仿真比对。本文主要的研究成果如下：首先，本文对复杂网络的理论基础作了详细的介绍，并阐述了基于复杂网络理论的相依网络的结构特性。从相依网络的概念、相依网络级联故障模型以及相依网络鲁棒性三个方面进行了归纳总结，从而为后续的研究工作提供参考。其次，提出了由BA无标度网络模型和WS小世界网络模型两两相互连接构建成的相依网络模型。在随机攻击和蓄意攻击这两种攻击方式下，对比了七种相依方式对于相依网络抵御级联故障的能力，通过仿真图横向分析出哪种网络模型以及哪种相依方式的鲁棒性更好。这七种相依方式分别是：HD-HD、HD-LD、HB-HB、HB-LB、HD-HB、HD-LB以及R-R。而仿真结果表明，含有BA网络的相依网络模型在面对蓄意攻击时，相依方式为HD-LD和HB-LB的鲁棒性较好；但在面对随机攻击时，HD-HD和HB-HB的鲁棒性较好。而不论是蓄意攻击还是随机攻击，WS-WS构成的相依网络中，HD-HD和HB-HB的鲁棒性表现较好。所以能够说明相依方式为HD-HD和HB-HB对于网络在抵御随机攻击时有着较强的鲁棒性，这些结论为构建较好鲁棒性的相依网络具有借鉴意义。最后，将节点负载重分配的概念引入了整个网络的级联故障过程中。定义了参数作为节点负载中度数和介数对负载容量的贡献比，同时定义了容忍系数作为构建网络的成本。将三种相依网络模型BA-BA、BA-WS以及WS-WS加入负载重分配的相依网络鲁棒性的研究当中，对比了五种相依方式（HD-HD、HD-LD、HB-HB、HB-LB、R-R）对相依网络鲁棒性造成的影响。通过研究发现，当μ=0.2时，由度数和介数按比例构成的节点负载容量的相依网络鲁棒性最佳。而对于μ=0.2时，五种相依方式的相依网络的鲁棒性表现较好是HB-HB和HD-HD相依方式。这些结论为我们以后研究相依网络的鲁棒性以及如何在最低成本下建立一个鲁棒性较好的网络提供了一定的参考依据。收起

关键词 : 相依网络鲁棒性级联故障负载重分配