电力通信网脆弱性分析及攻击策略研究

发布时间：2020-08-12 10:20

【摘要】：电力通信网的脆弱性评估可以识别网络脆弱环节,加强对脆弱节点或链路的保护,进而提高网络的可靠性,减少网络损失。由于电力通信网是专门服务于电力系统的通信专网,其业务具有明显的行业特色,因此在评估网络脆弱性时要充分考虑电力业务的影响。本课题在现有脆弱性评估方法的基础上,融合拓扑结构及业务特性,建立综合脆弱性指标,并建立不完全信息攻击模型,分析网络抗毁性。本文主要对电力通信网性能、电力通信网脆弱性、电力通信网攻击策略等问题进行研究。基于复杂网络理论,首先结合节点和业务路径的关联程度,定义节点-业务耦合度及节点-业务耦合度分布,得到节点脆弱性;然后,在电力通信网业务层,计算链路业务流量;从节点和链路的连接关系出发,综合节点脆弱性和链路业务流量,得到链路综合脆弱性,进而得到业务效率这一电力通信网脆弱性评价指标。针对基于不等概率的电力通信网一般性攻击策略建模,以链路综合脆弱性为基础,量化链路的抽样概率和一般性攻击力度;而后设置失效阈值,以业务效率作为抗毁性测度,建立不完全信息下电力通信网一般性攻击策略模型,有利于在建网之初,对建立强健的电力通信网有指导意义,进而提高网络抗毁性。最后,通过仿真实验进行对比分析,验证了本文所提网络脆弱性指标和不完全攻击策略模型的合理性和可行性。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN915.853;TN915.08
【图文】：

电力通信网,总体框架

国家的电力公司都建立了电力通信专网。电力通信网可分为三层网络架构，本章主要介绍电力通信网的总体框架及拓扑特性、复杂网络特性和业务等特性。2.1 电力通信网络的总体框架及拓扑特性2.1.1 电力通信网络的总体框架在形式上，电力通信网分为传输网、交换网、数据网、监测网和同步时钟网等，其中，传输网包括光传输网和微波传输网等，交换网包括调度程控交换网和行政程控交换网等，数据网包括调度数据网和综合数据网等。电力系统通信采用的通信媒体主要有两大类，一类是有线媒体，另一类是无线媒体。有线媒体包括：音频电缆、同轴电缆、电力线载波和光缆等；无线媒体包括：卫星通信、VHF 无线通信、移动 UHF 无线通信、扩频通信和微波等[36]。光纤通信技术的发展和广泛使用，电力通信网业务传输速率，从原来的 64Kbit/s 逐渐过渡到了高速率的 155Mbit/s、622Mbit/s 及以上的高速率通道上。图 2-1 给出了电力通信网的总体框架。

拓扑图,电力通信网,拓扑图

电力通信网拓扑图

网络拓扑,随机性,模型,随机网络

2.2 电力通信网的复杂特性分析针对通信、交通、社交等不同领域的许多实际网络的拓扑特性的研究，根据复杂网络的静态结构，复杂网络可分为：随机网络、规则网络、无标度网络和小世界网络。1959 年，ER 随机网络的出现[37]大大丰富了网络研究的范围。1998 年，Watts 和 Strogatz 发现的小世界(Small-World)网络特性[38]，还有 1999 年 Barabd si 和 Albert 提出的无标度(Scale Free)网络概念[39]，研究这些网络，发现了复杂网络的各种特性，为复杂网络的广泛研究和应用奠定了基础。小世界网络在结构上是处于规则网络和随机网络之间的网络[40]。规则网络在某种条件下可形成小世界网络：网络边以一个很小的概率 p 被断开；所有节点随机连接其他节点。概率 p 决定了网络的随机性，概率越大，网络随机性越强，当概率变为 1 时的网络称为随机网络，其关系如图 2-3 所示。从图中可以看出，小世界网络独有的特性是在边重连过程中引入了少量的远距离连接。

【参考文献】