基于级联失效的相依网络鲁棒性研究

发布时间：2017-09-15 21:29

  本文关键词：基于级联失效的相依网络鲁棒性研究

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【摘要】：随着科技的快速发展，各种基础系统设施之间的相互依赖与耦合变得越来越紧密，以往只针对单个网络的鲁棒性进行分析己经不能很好的反映这种有相依关系的网络系统的整体鲁棒性，研究相依网络的鲁棒性才能更为准确的找出影响现实系统安全与稳定的因素。本文以复杂网络理论知识为基础，围绕着“相依网络鲁棒性”这一主线，针对相依网络级联失效问题，研究了基于正/负相关相依网络模型及其鲁棒性、带有负载的相依网络级联失效保护策略等问题。本文主要的研究成果如下： 首先，本文对近几年的热点问题-相依网络的研究进行较为全面的总结，从相依网络基础理论、相依网络级联失效模型以及相依网络鲁棒性三个方面进行了归纳总结，从而为后续研究工作提供参考。 其次，本文在以往的相依网络理论基础上，利用典型的BA无标度网络构建了基于度的正/负相关相依网络模型，该模型考虑子网络间的相依方式及相依程度，主要定义了两个参数F和K，其中F表示相依节点比例，K表示相依冗余度，通过这两个参数将相依子网络之间的相依程度进行量化。在随机攻击及基于度的蓄意攻击模式下，针对网络的级联失效问题，研究了不同的F值和K值对该相依网络模型鲁棒性的影响，与随机相依网络模型进行了对比研究，仿真分析发现相依网络鲁棒性与这两个参数(F和K)紧密相关，无论是随机相依或是基于度的正/负相关相依网络，其鲁棒性都是随着F的增大而减弱，随着K的增大而增强，在随机攻击下，全相依模式(F1)时，基于度正相关相依网络模型鲁棒性最优，，部分相依模式(F0.2、0.5、0.8)时，基于度的负相关相依网络模型则表现出更好的鲁棒性，而在基于度的蓄意攻击下，无论F为何值，基于度的正相关相依网络模型表现出弱鲁棒性，这些结论为构建较好鲁棒性的相依网络具有借鉴意义。 最后，本文将节点负载引入到相依网络中，结合相依网络的基础理论，建立一个新的更为符合实际情况的带有负载的相依网络模型，并且基于单个网络中经典的负载-容量模型理论，与基于渗流理论的相依网络级联失效理论相结合，提出了带有负载的相依网络级联失效模型，并在此基础上重点对相依网络级联失效的保护策略展开研究，提出了四种不同的保护策略。通过在不同和值的情况下进行仿真分析，比较相依网络在四种不同保护策略下的鲁棒性，仿真结果证实了该四种保护策略的有效性，并发现考虑相依节点对度特性的保护策略比考虑单侧节点度特性的保护策略更有效，且相比于考虑相依节点对度之和，考虑相依节点对度之积的保护策略更优，这项工作对提高相依网络抵御级联失效的能力有着重要的作用，为如何选择相依网络中的节点进行保护以及如何改善相依网络鲁棒性提供有益的提示。
【关键词】：相依网络 相依程度 鲁棒性 级联失效 保护策略
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O157.5
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 研究背景和意义8-9
• 1.2 研究理论背景9-15
• 1.2.1 复杂网络理论9-11
• 1.2.2 复杂网络的级联失效11-13
• 1.2.3 复杂网络鲁棒性研究13-15
• 1.3 内容和结构编排15-17
• 第二章 相依网络理论基础与研究概述17-25
• 2.1 相依网络的概念17-19
• 2.2 相依网络的级联失效模型19-20
• 2.3 相依网络的鲁棒性研究20-24
• 2.4 小结24-25
• 第三章 基于度的正/负相关相依网络模型及其鲁棒性研究25-36
• 3.1 基于度的正/负相关相依网络模型25-27
• 3.2 级联失效模型及网络鲁棒性测度27-28
• 3.3 仿真结果分析28-34
• 3.4 小结34-36
• 第四章 有负载的相依网络级联失效保护策略研究36-44
• 4.1 有负载的相依网络级联失效模型36-37
• 4.2 相依网络级联失效的保护策略及其鲁棒性测度37-40
• 4.3 仿真结果分析40-42
• 4.4 小结42-44
• 第五章 总结与展望44-47
• 5.1 总结44-45
• 5.2 研究展望45-47
• 参考文献47-51
• 个人简历 在读期间发表的学术论文51-52
• 致谢52

【参考文献】

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1 方锦清,汪小帆,刘曾荣;略论复杂性问题和非线性复杂网络系统的研究[J];科技导报;2004年02期

本文编号：858996