基于边毁伤的互联网络拓扑相继敌障与鲁棒自愈研究

发布时间：2017-04-14 18:16

  本文关键词：基于边毁伤的互联网络拓扑相继敌障与鲁棒自愈研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在信息技术飞速发展的今天,互联网做为一种大型的复杂网络系统,随着自身规模不断扩大,其安全性和可靠性显得尤为重要。为了满足人们对于网络安全和可靠性的要求,对抑制互联网相继故障的产生及传播,相继故障的预防以及有效增强网络鲁棒性的研究已经是社会发展的迫切需求。在之前很多的研究中,很少有人对互联网中的节点或边对相继故障的影响进行深入的探讨,对互联网的自愈研究也仅仅局限于理论的构建,然后这些问题的研究对于互联网如何抵御攻击以及减少相继故障有着重要意义,这也正是本课题的研究重点所在。本文主要做了以下四个方面的工作:1.对复杂网络的理论分析,首先是对其相继故障的模型以及负荷理论的分析,并在理论上给出相继故障的结论。其次对复杂网络及其鲁棒性做了详细分析。其中,列举了两种经典复杂网络——BA无标度网络和小世界网络,并对这两种进行了相继故障的模拟和在不同袭击策略下的鲁棒性能的分析。2.详细分析了面向互联网的相继故障及互联网遭到攻击时表现出来的鲁棒性。通过对互联网的拓扑特征和脆弱性的深入分析,运用Matlab仿真软件,对测量数据进行仿真分析。实验证明互联网的鲁棒性在一定程度上和无标度网络相同,面对随机攻击时表现出高度的鲁棒性以及面对确定性攻击时所呈现极端的脆弱性。同时,实验也表明了互联网中节点或边负荷的增加,会在一定程度上减弱网络的鲁棒性能。3.针对对互联网相继故障系统及其鲁棒性的分析,引入弹性互联网的概念。对互联网弹性的研究囊括了对攻击的提前预测、对网络冗余的设置以及对网络的恢复等多种方式用以实现网络的抗攻击能力、自我保护能力以及自适应机制等等。本文以网络弹性为基础,通过对弹性模型的详细介绍,系统的分析了互联网弹性的性质,通过提高互联网的弹性以达到增强互联网鲁棒性的目的。4.针对互联网遭受攻击时所表现的鲁棒性,提出了对互联网鲁棒性的增强进行研究。首先对网络的节点设置相应的网络冗余。通过实验仿真,表明了对互联网中节点与边增加冗余理论上可以加强网络的鲁棒性,并且随着冗余量的增加,网络鲁棒性能也不断增加。但是冗余的增加在一定程度上加大了成本的投入量,所以在设置网络冗余时需考虑成本因素。本文还提出了一种针对互联网遭受攻击后处于分裂状态的自愈方式以增强网络的鲁棒性。实验表明恢复互联网中部分度值大的节点以增强网路鲁棒性这一方案可行,但是仍然要加入成本因素。
【关键词】：复杂网络 互联网 相继故障 鲁棒性 网络弹性
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.08
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-18
• 1.1 研究的背景和意义13-15
• 1.2 国内外研究现状15-16
• 1.2.1 复杂网络相继故障发展现状15
• 1.2.2 Internet发展概述15-16
• 1.3 本文逻辑结构16-18
• 第2章 复杂网络相继故障及鲁棒性特征分析18-33
• 2.1 复杂网络理论分析18-20
• 2.1.1 复杂网络的统计特性18-19
• 2.1.2 复杂网络的基本模型19-20
• 2.2 复杂网络的相继故障20-23
• 2.2.1 相继模型模型20-22
• 2.2.2 网络负荷的理论分析22-23
• 2.2.3 网络相继故障结果23
• 2.3 网络鲁棒性的理论分析23-25
• 2.3.1 恢复鲁棒性的定义23-24
• 2.3.2 鲁棒性性质24-25
• 2.4 BA无标度网络的相继故障25-28
• 2.4.1 构造网络模型25
• 2.4.2 数值分析25-28
• 2.5 小世界网络的相继故障28-31
• 2.5.1 构造网络模型28-29
• 2.5.2 数值分析29-31
• 2.6 复杂网络与Internet鲁棒性之间的联系与分析31-32
• 2.7 本章小结32-33
• 第3章 互联网拓扑模型及相继故障系统分析33-40
• 3.1 互联网拓扑分析33-35
• 3.1.1 互联网的拓扑模型简介33
• 3.1.2 互联网拓扑建模概述33-34
• 3.1.3 互联网拓扑的脆弱性34-35
• 3.2 互联网宏观拓扑测量35-36
• 3.2.1 测量方式35
• 3.2.2 测量源点数35-36
• 3.3 互联网相继故障系统设计36-39
• 3.3.1 总体设计36-37
• 3.3.2 软件设计37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 基于弹性网络的互联网鲁棒性能分析40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 互联网弹性理论基础40-42
• 4.2.1 弹性的定义40-41
• 4.2.2 网络柔性、弹性与鲁棒性的区别41-42
• 4.3 网络弹性模型的研究42-45
• 4.3.1 网络弹性模型研究概况42
• 4.3.2 基于互联网拓扑属性的网络弹性模型42-45
• 4.4 基于网络弹性的鲁棒性能指标分析45-49
• 4.4.1 网络事件的预测45
• 4.4.2 网络结构的优化45-46
• 4.4.3 网络连通性的恢复46-47
• 4.4.4 网络弹性与态势感知47-49
• 4.5 提高互联网弹性的措施49-50
• 4.5.1 弹性互联网的设计原则与目标49
• 4.5.2 弹性互联网的实现与技术49-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第5章 互联网鲁棒性能实验分析与自愈机制研究51-64
• 5.1 仿真环境的建立51-52
• 5.2 针对互联网进行攻击实验仿真52-55
• 5.3 增加网络冗余的增强网络鲁棒性增强模型55-57
• 5.3.1 网络设备冗余模型56-57
• 5.4 网络冗余的仿真实验57-59
• 5.4.1 不同网络冗余下的攻击实验57-59
• 5.5 互联网的自愈机制59-62
• 5.5.1 恢复度值大的节点及其相应的边59-61
• 5.5.2 连接两个或两个以上分裂后的较大连通子图61-62
• 5.6 本章小结62-64
• 结论64-67
• 6.1 研究总结64
• 6.2 本文特点与不足之处64-65
• 6.3 研究展望65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果71-72
• 致谢72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 龚正虎;卓莹;;网络态势感知研究[J];软件学报;2010年07期

2 张帆;;冗余系统在网络设计中的应用[J];网络安全技术与应用;2007年12期

3 王建伟;荣莉莉;;面向相继故障的复杂网络上袭击策略研究[J];中国管理科学;2009年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 杨松涛;复杂网络抗毁性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

2 佘东;复杂网络的相继故障及其鲁棒性研究[D];广西师范大学;2009年

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本文编号：306567