无标度网络级联失效缓解策略研究

发布时间：2020-05-26 21:14

【摘要】：随着互联网技术的飞速发展,复杂网络应用存在于我们生活的方方面面,现实世界中最常见网络模型便是无标度网络。无标度网络因其特殊的网络演化机制,决定了其度分布呈现幂率分布特性,即大部分节点拥有较小的节点度,只有小部分节点拥有较大的节点度,一旦网络中发生级联失效现象,危及到这些拥有较大节点度的节点,无标度网络就会表现的非常脆弱,可能瞬间崩溃,导致网络瘫痪。因此,对无标度网络中级联失效问题的缓解策略研究,具有重要的实际意义。本文针对无标度网络的级联失效问题所做的具体研究内容如下:首先,对复杂网络的主要网络参数,以及一些经典网络模型的演化模型和相关特性进行分析研究,综合复杂网络的基本特征,深入研究无标度网络的级联失效问题,对无标度网络中的级联失效行为步骤进行分析说明,得出无标度网络面对级联失效的脆弱性。其次,在不改变网络结构的基础上,根据无标度网络中节点容量恒定的这一特点建立级联失效模型,推导出网络大规模级联失效的承载极限,进而针对按节点度降序攻击的节点失效行为,提出一种可抵御级联失效的缓解策略。仿真实验结果表明,只对网络中小部分节点度大的超载节点采取一次缓解策略,可显著改进无标度网络对此类攻击的级联失效抵御能力,同时数值模拟发现,网络总节点数和节点容量与网络的级联失效抵御能力正相关。最后,在可改变网络结构的基础上,提出两种缓解级联失效的增边策略,即最大剩余容量增边策略和最短距离增边策略,结合两种增边策略,在级联失效的负载容量模型基础上,建立负载的重分配模型,并进行理论推导及仿真验证,结果表明,选择剩余容量越大、边距离越短的非相邻节点增边,无标度网络越稳定;同时得出不同参数下增边策略对级联失效的缓解能力,以及结合两种增边策略下无标度网络面对级联失效缓解能力的最佳参数值。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O157.5

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本文编号：2682416