复杂信息系统网络抗毁性关键技术研究

发布时间：2020-05-09 17:04

【摘要】：复杂信息系统网络存在层次关联复杂、通信链路交错、网络动态变化等特点,使得一旦复杂信息系统网络遭到破坏,整个复杂信息系统将陷入瘫痪,开展复杂信息系统网络抗毁性关键技术研究,提高网络抗毁性尤为重要。目前在复杂信息系统网络抗毁性方面的研究也取得了一些成果,但仍然面临着诸多亟待解决的关键科学问题和技术挑战。本论文主要关注复杂信息系统网络中结构抗毁评估、层级负载分配控制、接入控制重构这三类挑战。在分析现有方法和研究成果的基础上,围绕复杂信息系统网络的抗毁评估、抗毁控制、抗毁重构等关键技术开展研究工作,具体的研究内容和创新点总结如下。(1)研究了复杂信息系统网络的抗毁熵测度评估模型。针对现有复杂信息系统网络抗毁性测度大多是确定性的,难以综合兼顾网络局部和全局信息、难以满足网络动态演化与小度数节点的抗毁性评估需要,提出了基于抗毁熵测度的复杂信息系统网络抗毁评估模型。首先,分析了典型复杂信息系统网络抗毁测度;其次,针对度与介数的边重要性评价方法未考虑连边两端点的邻居节点之间互连对边重要性的影响,提出了基于桥接系数的关键边识别方法、基于桥接系数的边关键度定义方法;再次,采用层级流介数的节点关键度、桥接系数的边关键度,提出了节点关键度和边关键度相结合的复杂信息系统网络的抗毁熵测度评估模型。仿真表明该抗毁熵测度,具有敏感度高、精准性强等优点,能够更好地反映复杂信息系统网络的抗毁性能。(2)研究了复杂信息系统网络负载分配抗毁控制方法。针对现有级联失效模型初始负载定义既不能准确反映复杂信息系统层次特性和节点重要性,也不能解决具有层级特性网络的负载重分配问题,提出了基于非均匀可调的复杂信息系统网络负载重分配抗毁控制方法。首先针对单一层级、单一节点度的网络初始负载定义的不足,结合复杂信息系统网络的层级性、网络关键度特性,提出了基于层级-熵的复杂信息系统网络初始负载定义方法;其次针对低层级节点无法承担高层级节点的负荷的问题,提出了负载非均匀可调的复杂信息系统网络级联失效负载重分配方法。仿真验证表明,通过合理调节初始负载调节系数、容限系数以及负载重分配层级系数使得复杂信息系统网络级联抗毁性达到最优,有效抑制了级联失效的传播,减少了失效节点数量,提高了复杂信息系统网络的级联失效抗毁控制能力。(3)研究了复杂信息系统网络的网络重构与切换抗毁重构方法。首先,针对现有网络重构方法没有综合考虑节点重要度、边重要度及网络层级性的不足,以至于网络的抗毁性能较差,提出了基于层级-熵的复杂信息系统网络重构方法,设计了基于不同的修复概率、可调系数和不同重构方式的算法仿真;仿真结果表明该算法降低了网络重构成本,满足了复杂信息系统网络对升级、越级、转隶及组合等不同重构方式的需要,也兼顾了系统的抗毁要求;其次,针对现有多属性垂直切换算法没有考虑不同业务特征、不同用户偏好的切换需求,提出了基于模糊多属性垂直切换改进算法;分析了模糊多属性垂直切换改进算法及其流程,设计了话音、文本、图像及交互信息等不同业务特征以及不同用户偏好的算法仿真,通过平均中断概率、新呼叫阻塞率、切换阻塞率与平均切换率几个仿真指标的结果,表明该切换方法显著提升了网络的抗毁性能,更好地满足了复杂信息系统网络对不同移动终端业务的切换需求。
【图文】：

逡逑网络拓扑异构系统又可以细分为两种类型。第一类异构复杂信息系统结构如图１．３逡逑所示。其具有层次清晰并且业务功能相同的系统单元，但其实现的物理结构各不相同。逡逑与同构复杂信息系统相比，这类网络拓扑异构系统在业务逻辑上也具有层次清晰的树状逡逑结构，，且其同一层次的业务逻辑树的子系统间的业务功能也相同；但是，其同一层次的逡逑各子系统实现的物理结构并不相同。逡逑＾邋？邋＾邋0逡逑图１．３第一类异构复杂信息系统结构逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｆｉｒｓｔ邋ｋｉｎｄ邋ｏｆ邋ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ邋ｃｏｍｐｌｅｘ邋ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑第二类异构复杂信息系统结构如图１．４所示。从该图可以看出，这类网络拓扑异构逡逑系统在业务功能上，其系统单元各不相同；在层次划分上，其系统没有划分清晰层次；逡逑在物理结构上，其子系统也各不相同。逡逑娭＾＾’少馨逡逑图１．４第二类异构复杂信息系统结构逡逑Ｆｉｇ．邋１．４邋Ｓｅｃｏｎｄ邋ｋｉｎｄ邋ｏｆ邋ｈ

逡逑网络拓扑异构系统又可以细分为两种类型。第一类异构复杂信息系统结构如图１．３逡逑所示。其具有层次清晰并且业务功能相同的系统单元，但其实现的物理结构各不相同。逡逑与同构复杂信息系统相比，这类网络拓扑异构系统在业务逻辑上也具有层次清晰的树状逡逑结构，且其同一层次的业务逻辑树的子系统间的业务功能也相同；但是，其同一层次的逡逑各子系统实现的物理结构并不相同。逡逑＾邋？邋＾邋0逡逑图１．３第一类异构复杂信息系统结构逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｆｉｒｓｔ邋ｋｉｎｄ邋ｏｆ邋ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ邋ｃｏｍｐｌｅｘ邋ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑第二类异构复杂信息系统结构如图１．４所示。从该图可以看出，这类网络拓扑异构逡逑系统在业务功能上，其系统单元各不相同；在层次划分上，其系统没有划分清晰层次；逡逑在物理结构上，其子系统也各不相同。逡逑娭＾＾’少馨逡逑图１．４第二类异构复杂信息系统结构逡逑Ｆｉｇ．邋１．４邋Ｓｅｃｏｎｄ邋ｋｉｎｄ邋ｏｆ邋ｈ
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP393.08

【参考文献】

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本文编号：2656459