[發(fā)明專利]一種基于圖卷積網(wǎng)絡的空間信息網(wǎng)絡抗毀性評估方法

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• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111464327A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 禚明;劉樂源;萬思敏;楊鵬;周世杰;黃文
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權代理有限公司 51214
• 代理人: 夏琴

1.一種基于圖卷積網(wǎng)絡的空間信息網(wǎng)絡抗毀性評估方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，確定目標網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲；

步驟2，計算網(wǎng)絡均衡度：

(1)對目標網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡節(jié)點的重要性進行排序；

(2)計算目標網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡節(jié)點的重要性數(shù)學期望；

(3)根據(jù)網(wǎng)絡節(jié)點的重要性數(shù)學期望計算網(wǎng)絡均衡度；

步驟3，計算網(wǎng)絡橋接度；

(1)訓練圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡模型，以進行網(wǎng)絡節(jié)點分類；

(2)計算網(wǎng)絡分割攻擊效率；

(3)根據(jù)網(wǎng)絡分割攻擊效率計算網(wǎng)絡橋接度；

步驟4，根據(jù)網(wǎng)絡均衡度和網(wǎng)絡橋接度計算得到網(wǎng)絡抗毀性。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于圖卷積網(wǎng)絡的空間信息網(wǎng)絡抗毀性評估方法，其特征在于，步驟1中采用鄰接矩陣抽象目標網(wǎng)絡的網(wǎng)絡拓撲。

3.根據(jù)權利要求1所述的基于圖卷積網(wǎng)絡的空間信息網(wǎng)絡抗毀性評估方法，其特征在于，步驟2中采用特征向量中心性算法對目標網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡節(jié)點的重要性進行排序，計算公式如下：

其中，x_i為網(wǎng)絡節(jié)點i的重要性度量值，c是一個比例系數(shù)；記x＝[x₁,x₂,…,x_n]^T，經(jīng)過多次迭代到達穩(wěn)態(tài)時得到網(wǎng)絡節(jié)點的重要性排序結果。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于圖卷積網(wǎng)絡的空間信息網(wǎng)絡抗毀性評估方法，其特征在于，步驟2中計算目標網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡節(jié)點的重要性數(shù)學期望的公式如下：

其中，E表示目標網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡節(jié)點的重要性數(shù)學期望，p_i表示網(wǎng)絡節(jié)點i受到攻擊的概率，r_i表示目標網(wǎng)絡歸一化后的網(wǎng)絡節(jié)點i的重要性度量值。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于圖卷積網(wǎng)絡的空間信息網(wǎng)絡抗毀性評估方法，其特征在于，步驟2中根據(jù)網(wǎng)絡節(jié)點的重要性數(shù)學期望計算網(wǎng)絡均衡度的方法為：令p_i＝r_i，則定義網(wǎng)絡均衡度S為：

S＝1-E

其中，E表示目標網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡節(jié)點的重要性數(shù)學期望。

6.根據(jù)權利要求1所述的基于圖卷積網(wǎng)絡的空間信息網(wǎng)絡抗毀性評估方法，其特征在于，步驟3中訓練圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡模型的方法為：

(a)對目標網(wǎng)絡進行歸一化；

(b)將歸一化后的目標網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡節(jié)點以及網(wǎng)絡節(jié)點的特征矩陣進行內(nèi)積運算；

(c)將激勵函數(shù)應用在對內(nèi)積運算和權重的乘積上。

7.根據(jù)權利要求1所述的基于圖卷積網(wǎng)絡的空間信息網(wǎng)絡抗毀性評估方法，其特征在于，步驟3中計算網(wǎng)絡分割攻擊效率的方法為：

計算網(wǎng)絡分割度d：

其中，n表示目標網(wǎng)絡中包含n個網(wǎng)絡節(jié)點；k表示目標網(wǎng)絡受到攻擊后形成k個子網(wǎng)，第i個子網(wǎng)包含n_i個網(wǎng)絡節(jié)點；

則網(wǎng)絡分割攻擊效率η為：

其中，r是網(wǎng)絡中受到分割攻擊的網(wǎng)絡節(jié)點的數(shù)量。

8.根據(jù)權利要求1所述的基于圖卷積網(wǎng)絡的空間信息網(wǎng)絡抗毀性評估方法，其特征在于，步驟3中根據(jù)網(wǎng)絡分割攻擊效率計算網(wǎng)絡橋接度的公式為：

Q＝1-η

其中，Q表示網(wǎng)絡橋接度，η表示網(wǎng)絡分割攻擊效率。

9.根據(jù)權利要求1所述的基于圖卷積網(wǎng)絡的空間信息網(wǎng)絡抗毀性評估方法，其特征在于，步驟4中根據(jù)網(wǎng)絡均衡度和網(wǎng)絡橋接度計算得到網(wǎng)絡抗毀性的公式為：

其中，R表示網(wǎng)絡抗毀性，S表示網(wǎng)絡均衡度，Q表示網(wǎng)絡橋接度。

10.根據(jù)權利要求1-9任一項所述的基于圖卷積網(wǎng)絡的空間信息網(wǎng)絡抗毀性評估方法，其特征在于，所述圖卷積神經(jīng)網(wǎng)絡模型具有兩層神經(jīng)網(wǎng)絡隱藏層。