[發明專利]一種相依網絡魯棒性度量指標構建方法和裝置

在審

• 申請號: 202110279628.X
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN112861380A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 趙娜;柴焰明;王劍;王煒;李杰;劉前;彭西陽;景銘;于倩;楊燕;陳琳潔;文俊杰;劉文濤
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/02
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請公開了一種相依網絡魯棒性度量指標構建方法和裝置，所述方法包括：獲取相依網絡模型初始狀態下每層網絡的網絡效能；進行級聯失效攻擊，獲取模型被攻擊后每層網絡的最大連通子圖比例和最大連通子圖的網絡效能，獲取模型初始狀態和被攻擊后的最大連通子圖相對效能；獲取模型的最大連通子圖相對效能比，即被攻擊后與初始狀態下的最大連通子圖相對效能比值；該指標用于度量相依網絡的魯棒性，當最大連通子圖相對效能比越大時，相依網絡的魯棒性越好。本申請在最大連通子圖比例和網絡效能的基礎上，提出了一個新的相依網絡魯棒性度量指標，可以體現出網絡節點在相依網絡級聯失效過程中的變化情況，以及相依網絡被攻擊前和被攻擊后的對比效果。

技術領域

本申請主要涉及網絡魯棒性度量指標技術領域，尤其是一種相依網絡魯棒性度量指標構建方法和裝置。

背景技術

隨著社會和科技的發展，現實中各事物間的相互聯系越來越多，這些聯系都可以用網絡系統來描述，這些聯系逐漸變得錯綜復雜，逐漸產生了兩個甚至多個系統之間的聯系，形成相互依存網絡。現在網絡系統之間相互依賴的關系變得越來越密切，網絡系統間的相依作用在某些方面增強了網絡性能，但同時也使得相依網絡系統顯得更加脆弱。相依網絡中，由于不同網絡節點之間存在著相互作用，所以當一個網絡或多個網絡的某些節點或邊失效時，就會導致其他與之相依的網絡節點或邊失效，進而發生網絡間的級聯失效，最終導致網絡徹底崩潰。為了保證相依網絡安全，需要研究相依網絡的魯棒性，即相依網絡在遭受災難之后維持網絡功能的能力。

目前對相依網絡魯棒性的衡量標準，基本上都沿用衡量單一網絡魯棒性的指標：網絡受攻擊后最大連通子圖比例。網絡受攻擊后最大連通子圖比例就是網絡受攻擊后最大連通子圖中的節點數量占網絡總節點數量的比例，最大連通子圖比例在衡量單一網絡的魯棒性時，能夠很好的體現出單一網絡受攻擊后剩余的連通節點數量。與此同時，還有用網絡效能作為指標來衡量網絡魯棒性，網絡效能是根據最大連通子圖中連通節點之間的距離來計算網絡的連通性和節點之間的通信效率。

但是當將網絡受攻擊后最大連通子圖比例和網絡效能作為衡量魯棒性的指標應用到相依網絡中時，適用性不強，最大連通子圖比例只能宏觀衡量網絡魯棒性，無法得知網絡在級聯失效過程中具體結構的變化；網絡效能雖然可以得知拓撲結構的變化，但由于其涉及到計算網絡中節點間距離，直接應用至相依網絡中會存在跨越相依邊進行計算的沖突，無法有效體現相依網絡被攻擊前和被攻擊后的對比效果。因此需要構建一個新的相依網絡魯棒性度量指標，在構建指標的過程中，使用相依網絡模型進行實驗。

發明內容

為了解決在度量相依網絡魯棒性時，現有指標無法體現相依網絡級聯失效變化情況的問題，本申請通過以下各個實施例公開了一種相依網絡魯棒性度量指標構建方法和裝置。

本申請第一方面公開了一種相依網絡魯棒性度量指標構建方法，包括：

獲取相依網絡模型，所述相依網絡模型中設有多層網絡；

獲取所述相依網絡模型初始狀態下每層網絡的網絡效能；

獲取所述相依網絡模型初始狀態下最大連通子圖相對效能，所述相依網絡模型初始狀態下最大連通子圖相對效能為所述相依網絡模型初始狀態下每層網絡的網絡效能的平均值；

對所述相依網絡模型進行級聯失效攻擊；

分別獲取所述相依網絡模型被攻擊后每層網絡的最大連通子圖比例和最大連通子圖的網絡效能；

根據所述被攻擊后每層網絡的最大連通子圖比例和最大連通子圖的網絡效能，獲取所述相依網絡模型被攻擊后每層網絡的最大連通子圖相對效能；

獲取所述相依網絡模型被攻擊后的最大連通子圖相對效能，所述相依網絡模型被攻擊后的最大連通子圖相對效能為所述相依網絡模型被攻擊后每層網絡的最大連通子圖相對效能的平均值；