基于邻居节点平均度的级联故障袭击策略研究

于凯; 荣莉莉; 王瑞锦; 郭文强

doi:10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.021

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基于邻居节点平均度的级联故障袭击策略研究

于凯, 荣莉莉, 王瑞锦, 郭文强

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于凯, 荣莉莉, 王瑞锦, 郭文强. 基于邻居节点平均度的级联故障袭击策略研究[J]. 电子科技大学学报, 2014, 43(6): 917-922. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.021

引用本文:

于凯, 荣莉莉, 王瑞锦, 郭文强. 基于邻居节点平均度的级联故障袭击策略研究[J]. 电子科技大学学报, 2014, 43(6): 917-922. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.021

YU Kai, RONG Li-li, WANG Rui-jin, GUO Wen-qiang. An Attack Strategy of Cascading Failures Based on Neighbor-Nodes Average Degree[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2014, 43(6): 917-922. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.021

Citation:

YU Kai, RONG Li-li, WANG Rui-jin, GUO Wen-qiang. An Attack Strategy of Cascading Failures Based on Neighbor-Nodes Average Degree[J]. Journal of University of Electronic Science and Technology of China, 2014, 43(6): 917-922. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.021

基于邻居节点平均度的级联故障袭击策略研究

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.021

1.
大连理工大学系统工程研究所辽宁大连 116024;
2.
新疆财经大学计算机科学与工程学院乌鲁木齐 830001;
3.
电子科技大学计算机科学与工程学院成都 611731

基金项目:

国家自然科学基金(71371039,91024003,91024031,61163066)

详细信息

作者简介:
于凯(1974-),男,博士生,主要从事复杂网络、信息传播、应急管理等方面的研究.

中图分类号: TP393

An Attack Strategy of Cascading Failures Based on Neighbor-Nodes Average Degree

1.
Institute of Systems Engineering,Dalian University of Technology Dalian Liaoning 116024;
2.
School of Computer Science and Engineering,Xinjiang University of Finance & Economics Urumqi 830001;
3.
School of Computer Science and Engineering,University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 611731

摘要: 袭击策略是复杂网络抵制级联故障的鲁棒性问题中一个重要的研究内容。根据节点局域信息的初始负荷,考虑邻居节点的平均度,提出了一种新的级联故障袭击策略——邻居节点平均度(NAD)策略。理论分析了关键阈值TC与可调参数α之间的关系,并通过数值模拟对比两种经典的袭击策略,研究发现针对单层网络结构,提出的NAD袭击策略对BA无标度网络攻击最有效。此外,基于BA-BA网络构成的多层耦合网络级联故障模型,最大平均度袭击策略数值模拟得出的结果较好地验证了已有理论解析结果。通过建立突发事件关联耦合网络模型,以上研究能够揭示系统发生级联故障的条件,从而提出预防耦合网络崩溃的保护策略。
- 袭击策略 /
- BA网络 /
- 级联故障 /
- 突发事件 /
- 多层耦合网络 /
- 邻居节点平均度
Abstract: Recently the attack strategy has become a hot topic to study the robustness against cascading failures in complex networks. Considering a node's initial load and the average degree of the neighboring nodes, we propose a new attack strategy, neighbor-nodes average degree (NAD), and analyze the correlation between the critical threshold TC and tunable parameter α. By comparing the two attack strategies on the nodes with the highest load and the lowest load, we find that the proposed attack strategy is an efficient way to destruct the BA scale-free networks in the range of α. In addition, on the base of the model of BA-BA coupled networks, the preliminary numerical simulation on the proposed attack strategy verifies the mathematic analysis of the targeted-attack to random-attack. By creating a model of the correlated coupled networks for the emergency, we can investigate the condition on cascading failure for the model and propose a protective strategy for preventing avalanche of coupled networks.
- attack strategy /
- BA network /
- cascading failures /
- emergency /
- multi-layer coupled networks /
- NAD

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[2]	王璞, 王天浩, 李明伦, 郭宝, 吴紫健, 肖健和. 拥堵车源的区域多层交通网络混合路径诱导策略 . 电子科技大学学报, 2024, 53(5): 785-791. doi: 10.12178/1001-0548.2023121
[3]	王兆滨, 徐敏哲. 双通道量子脉冲耦合神经网络 . 电子科技大学学报, 2023, 52(3): 331-340. doi: 10.12178/1001-0548.2022101
[4]	常文文, 聂文超, 袁月婷, 闫光辉, 杨志飞, 张冰涛, 张学军. 基于多层脑功能网络特征的动作意图识别 . 电子科技大学学报, 2023, 52(1): 14-22. doi: 10.12178/1001-0548.2022292
[5]	贾春晓, 李明, 刘润然. 多层复杂网络上的渗流与级联失效动力学 . 电子科技大学学报, 2022, 51(1): 148-160. doi: 10.12178/1001-0548.2021184
[6]	吴宗柠, 狄增如, 樊瑛. 多层网络的结构与功能研究进展 . 电子科技大学学报, 2021, 50(1): 106-120. doi: 10.12178/1001-0548.2020068
[7]	杨喜艳, 吴亚豪, 张家军. 多层网络中谣言传播的动态控制策略分析 . 电子科技大学学报, 2020, 49(4): 511-518, 554. doi: 10.12178/1001-0548.2019196
[8]	陈俊周, 王娟, 龚勋. 基于级联生成对抗网络的人脸图像修复 . 电子科技大学学报, 2019, 48(6): 910-917. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2019.06.016
[9]	黄贤英, 杨林枫, 刘小洋, 何道兵, 刘广峰, 阳安志. 社交网络突发事件传播速率模型研究 . 电子科技大学学报, 2019, 48(3): 462-468. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2019.03.024
[10]	朱义鑫, 张凤荔, 王瑞锦, 秦志光. 时序网络上的随机游走免疫策略研究 . 电子科技大学学报, 2017, 46(1): 96-101. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.01.015
[11]	顾亦然, 朱梓嫣. 基于LeaderRank和节点相似度的复杂网络重要节点排序算法 . 电子科技大学学报, 2017, 46(2): 441-448. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.020
[12]	陈俊周, 汪子杰, 陈洪瀚, 左林翼. 基于级联卷积神经网络的视频动态烟雾检测 . 电子科技大学学报, 2016, 45(6): 992-996. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2016.06.020
[13]	吴亚辉, 邓苏, 黄宏斌. 延迟容忍网络能量受限的路由控制策略 . 电子科技大学学报, 2015, 44(2): 221-226. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.02.011
[14]	程灿, 郭强, 刘建国. 网络路由传输策略的研究进展 . 电子科技大学学报, 2015, 44(1): 2-11. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.01.001
[15]	吴联仁, 李瑾颉, 闫强. 基于时间异质性的微博信息传播模型 . 电子科技大学学报, 2015, 44(5): 657-662. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2015.05.003
[16]	杨凯, 胡兆龙. 基于侥幸心理的自愿接种模型研究 . 电子科技大学学报, 2014, 43(4): 486-491. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.04.002
[17]	王汝言, 刘兰英, 吴大鹏. 采用网络分割的OBS网络故障监测机制 . 电子科技大学学报, 2011, 40(1): 36-40. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.01.007
[18]	雷霖, 代传龙, 王厚军. 基于互信息的无线传感器网络节点故障自诊断 . 电子科技大学学报, 2009, 38(5): 696-699. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2009.05.030
[19]	雷霖, 代传龙, 王厚军, 赵旭. 粗糙集-神经网络集成的WSN节点故障诊断 . 电子科技大学学报, 2008, 37(4): 565-568.
[20]	罗洪斌, 胡钢, 李乐民. 光突发交换网络边缘节点突发排队方案 . 电子科技大学学报, 2003, 32(3): 289-292.

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基于邻居节点平均度的级联故障袭击策略研究

doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.021

1. 大连理工大学系统工程研究所辽宁大连 116024;

2. 新疆财经大学计算机科学与工程学院乌鲁木齐 830001;

3. 电子科技大学计算机科学与工程学院成都 611731

基金项目:

国家自然科学基金(71371039,91024003,91024031,61163066)

作者简介:
于凯(1974-),男,博士生,主要从事复杂网络、信息传播、应急管理等方面的研究.

收稿日期: 2013-06-10
修回日期: 2014-02-23
刊出日期: 2014-12-15

中图分类号: TP393

关键词:

摘要: 袭击策略是复杂网络抵制级联故障的鲁棒性问题中一个重要的研究内容。根据节点局域信息的初始负荷,考虑邻居节点的平均度,提出了一种新的级联故障袭击策略——邻居节点平均度(NAD)策略。理论分析了关键阈值TC与可调参数α之间的关系,并通过数值模拟对比两种经典的袭击策略,研究发现针对单层网络结构,提出的NAD袭击策略对BA无标度网络攻击最有效。此外,基于BA-BA网络构成的多层耦合网络级联故障模型,最大平均度袭击策略数值模拟得出的结果较好地验证了已有理论解析结果。通过建立突发事件关联耦合网络模型,以上研究能够揭示系统发生级联故障的条件,从而提出预防耦合网络崩溃的保护策略。

English Abstract

An Attack Strategy of Cascading Failures Based on Neighbor-Nodes Average Degree

1. Institute of Systems Engineering,Dalian University of Technology Dalian Liaoning 116024;

2. School of Computer Science and Engineering,Xinjiang University of Finance & Economics Urumqi 830001;

3. School of Computer Science and Engineering,University of Electronic Science and Technology of China Chengdu 611731

Received Date: 2013-06-10
Rev Recd Date: 2014-02-23
Publish Date: 2014-12-15

Keywords:

Abstract: Recently the attack strategy has become a hot topic to study the robustness against cascading failures in complex networks. Considering a node's initial load and the average degree of the neighboring nodes, we propose a new attack strategy, neighbor-nodes average degree (NAD), and analyze the correlation between the critical threshold TC and tunable parameter α. By comparing the two attack strategies on the nodes with the highest load and the lowest load, we find that the proposed attack strategy is an efficient way to destruct the BA scale-free networks in the range of α. In addition, on the base of the model of BA-BA coupled networks, the preliminary numerical simulation on the proposed attack strategy verifies the mathematic analysis of the targeted-attack to random-attack. By creating a model of the correlated coupled networks for the emergency, we can investigate the condition on cascading failure for the model and propose a protective strategy for preventing avalanche of coupled networks.

于凯, 荣莉莉, 王瑞锦, 郭文强. 基于邻居节点平均度的级联故障袭击策略研究[J]. 电子科技大学学报, 2014, 43(6): 917-922. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.021

引用本文:

于凯, 荣莉莉, 王瑞锦, 郭文强. 基于邻居节点平均度的级联故障袭击策略研究[J]. 电子科技大学学报, 2014, 43(6): 917-922. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.021

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作者简介:
于凯(1974-),男,博士生,主要从事复杂网络、信息传播、应急管理等方面的研究.

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1. 大连理工大学系统工程研究所辽宁大连 116024;

2. 新疆财经大学计算机科学与工程学院乌鲁木齐 830001;

3. 电子科技大学计算机科学与工程学院成都 611731

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doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2014.06.021

1. 大连理工大学系统工程研究所 辽宁 大连 116024; 2. 新疆财经大学计算机科学与工程学院 乌鲁木齐 830001; 3. 电子科技大学计算机科学与工程学院 成都 611731

作者简介: 于凯(1974-),男,博士生,主要从事复杂网络、信息传播、应急管理等方面的研究.

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于凯(1974-),男,博士生,主要从事复杂网络、信息传播、应急管理等方面的研究.

1. 大连理工大学系统工程研究所辽宁大连 116024;

2. 新疆财经大学计算机科学与工程学院乌鲁木齐 830001;

3. 电子科技大学计算机科学与工程学院成都 611731

作者简介:
于凯(1974-),男,博士生,主要从事复杂网络、信息传播、应急管理等方面的研究.