面向互联网的相继故障分析及鲁棒性增强研究

发布时间：2020-06-04 03:34

【摘要】：信息技术飞速发展和Internet自身规模不断扩大的今天，其作为典型的复杂网络系统，其安全性更显得尤为重要。尽管人们做出了很多的努力，但是互联网大规模的相继故障仍时有发生。互联网的相继故障，就是指一个或少数几个节点或边发生的故障会通过节点之间的耦合关系引起其他节点发生故障，这样就会产生连锁效应，最终导致相当一部分节点甚至整个网络的崩溃，产生类似“雪崩”一样的后果。本文主要做了以下三个方面的工作： 1.对复杂网络结构分类作简要介绍，并对复杂网络及其鲁棒性做了详细分析。其中，对复杂网络上相继故障研究存在的问题以及复杂网络相继故障模型上的袭击策略进行了研究。通过对复杂网络的研究对Internet的拓扑特征及鲁棒性有了一定的了解。 2.详细分析了面向Internet的相继故障及Internet遭到攻击时表现出来的鲁棒性。通过分析Internet的拓扑特征和脆弱性表现，对Internet进行了区域测量，并且运用Matlab仿真软件，设定了3个有针对性的仿真实验来对Internet遭到攻击时表现出的鲁棒性进行了评估。3个实验针对不同的网络环境以及不同的攻击手段对实验参数进行科学性调整。实验所示，Internet的鲁棒性在一定程度上和无标度（scale-free）网络相同：面对随机攻击时高度的鲁棒性以及面对确定性攻击时极端的脆弱性。同时，实验研究中也发现Internet中负荷较高时，即使面对相同的攻击，，鲁棒性也会显著减弱。 3.对Internet遭到攻击时表现出来的鲁棒性增强的研究进行了分析。提出了几种增强鲁棒性的方案：在加强网络冗余的实验研究中，分别从不同攻击标度攻击固定负载网络，和运用固定攻击标度攻击不同负载网络两个方面全面入手，探讨了给Internet中节点与边增加冗余量的对网络鲁棒性加强的可行性。同时分析了负载重分策略对鲁棒性增强的效果，实验中发现提升网络中关键节点容量可以有效抑制相继故障的发生或发展。并且对社团结构的网络的相继故障进行了简单分析，发现网络具有不同的社团结构数时，相继故障的最终结果也会变得不同的。社团的数量越多，它的相继故障规模相对而言就会比较小。这些手段都能有效增强Internet的鲁棒性。
【图文】：

拓扑结构图,拓扑结构,节点

Internet 内的各个节点并非是均匀分布的：具有比较大的随机性，所以直观上会很容易均匀分布特性，又或者说互联网的节点连通的实际数据研究表明，Internet 网络的连通）特性，即 P(k) K 次方，在对数-对数ternet 中既存在大量的连接松散的节点，也各个标度节点都大量广泛地存在着。Interne

连通度,节点

图3.3 Internet中的节点连通度分布数学模型是：vd 代表了节点v的连通度，而vr 则代表这节点的了Internet连通度的幂律分布。这张图表明互联而且恰恰是与标度无关，也可以说Internet在不，往往会呈现出分形特征，由此我们可以推测是独立于它的子系统细节的[37]。所得出的相关低连通度的，但是相对与其他不同类型的网络来定数量的，并且这些存在的节点对于网络安全等。原因就是在实际应用当中，某些具备高连通度
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP393.08

【参考文献】