空间信息网络中关键节点的确定方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种空间信息网络中关键节点的确定方法和装置，涉及卫星通信的技术领域，该方法包括：计算空间网络中网络节点的有效介数，其中，有效介数表示经过网络节点的路径的数量，网络节点的数量至少为一个；获取网络节点的可用性值，其中，可用性值表示网络节点有效的概率；根据可用性值和有效介数确定网络节点的期望介数；根据期望介数确定网络节点的网络传输容量模型；根据网络传输容量模型在网络节点中确定网络关键节点，解决了现有技术中无法实现对网络关键节点的定量分析的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
空间信息网络中关键节点的确定方法和装置
本专利技术涉及卫星通信的
，尤其是涉及一种空间信息网络中关键节点的确定方法和装置。
技术介绍
由于空间信息网络固有的开放空间环境，卫星载荷与设备天然具有暴露性，导致网络节点可能面临宇宙空间辐射干扰、信号被非法截获与干扰、动能武器和激光武器摧毁或致盲、太空碎片撞击、赛博攻击等威胁。空间信息网络系统在发生节点损坏或者受到入侵攻击时，其分布式、高动态的特点使得其基本的通信能力会受到很大影响。因此需要设计入侵攻击环境下具有灵活安全、自愈能力、能保证通信畅通的空间信息网络安全防御策略。然而，对网络中的网络关键节点进行防御和保护极为重要，尤其是当防御资源有限时，加强对少量关键节点的防御资源优化配置和防护，即可显著地提高网络的鲁棒性，使防御资源得到高效的利用。现有的技术方案依据各种标准提出了许多网络关键节点评价指标(例如，度中心性和接近度中心性等)来判定网络中哪些节点比其它节点更重要，从而认为这些节点有更高的防护价值。上述评价指标不足之处在于，没有定量分析保护关键节点对实际网络性能的促进作用，使得相关技术人员无法对不同的防护方案进行量化比较，也无法明确每一项防护方案对网络的实际防护效果，即对实际网络性能的影响。此外，空间信息网络节点高动态运动，时空行为复杂，业务类型差异较大，仅从网络拓扑方面研究关键节点远远不够，需要针对不同的任务需求研究相应的关键节点评价方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种空间信息网络中关键节点的确定方法和装置，以缓解了现有技术中无法实现对网络关键节点的定量分析的技术问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种空间信息网络中关键节点的确定方法，包括：计算空间网络中网络节点的有效介数，其中，所述有效介数表示经过所述网络节点的路径的数量，所述网络节点的数量至少为一个；获取所述网络节点的可用性值，其中，所述可用性值表示所述网络节点有效的概率；根据所述可用性值和所述有效介数确定所述网络节点的期望介数；根据所述期望介数确定所述网络节点的网络传输容量模型；根据所述网络传输容量模型在所述网络节点中确定网络关键节点。进一步地，计算所述空间网络中网络节点的有效介数包括：通过公式计算网络节点k的有效介数，其中，σij′表示网络节点i和网络节点j之间的路径的条数，σij′(k)表示所述网络节点i和所述网络节点j之间的路径中经过所述网络节点k的路径的条数，BCeff(k)表示所述网络节点k的有效介数。进一步地，获取所述网络节点的可用性值包括：通过公式构建所述网络节点k的脆弱性模型，其中，vk(DAk)表示所述网络节点k的脆弱性，DAk表示分配给所述网络节点k的安全防护资源，0≤DAk≤maxDAk；通过公式确定所述网络节点k的可用性值，其中，ak(DAk)表示所述网络节点k的可用性值。进一步地，根据所述可用性值和所述有效介数确定所述网络节点的期望介数包括：通过公式确定所述网络节点k的期望介数，其中，BCexp(k)表示所述网络节点k的期望介数。进一步地，根据所述期望介数确定所述网络节点的网络传输容量包括：通过所述期望介数构建网络传输容量模型其中，N为所述网络节点的数量，N为大于1的正整数，Rcexp(k)表示所述网络节点k的网络传输容量，C每个所述网络节点在每个时间间隔内处理数据包的数量；对所述网络传输容量模型进行最优求解，得到所述网络节点k的网络传输容量Rcexp(k)。进一步地，根据所述网络传输容量模型在所述网络节点中确定网络关键节点包括：对所述网络传输容量模型进行求解，得到所述网络传输容量为最优解时的最优安全防护资源配置方案；根据所述最优安全防护资源配置方案确定所述网络关键节点。进一步地，对所述网络传输容量模型进行最优求解，得到所述网络传输容量为最优解时的最优安全防护资源配置方案包括：以第一公式和第二公式DAk≥0为约束条件，对公式进行求解，得到所述网络传输容量为最优解时的最优安全防护资源配置方案。进一步地，根据所述最优安全防护资源配置方案确定所述网络关键节点包括：在计算得到的多个所述网络传输容量中确定最大网络传输容量对应的网络节点为所述网络关键节点。根据本专利技术实施例的另一个方面，还提供了一种空间信息网络中关键节点的确定装置，包括：计算单元，用于计算空间网络中网络节点的有效介数，其中，所述有效介数表示经过所述网络节点的路径的数量，所述网络节点的数量至少为一个；获取单元，用于获取所述网络节点的可用性值，其中，所述可用性值表示所述网络节点有效的概率；第一确定单元，用于根据所述可用性值和所述有效介数确定所述网络节点的期望介数；第二确定单元，用于根据所述期望介数确定所述网络节点的网络传输容量模型；第三确定单元，用于根据所述网络传输容量模型在所述网络节点中确定网络关键节点。进一步地，所述计算单元用于：通过公式计算网络节点k的有效介数，其中，σij′表示网络节点i和网络节点j之间的路径的条数，σij′(k)表示所述网络节点i和所述网络节点j之间的路径中经过所述网络节点k的路径的条数，BCeff(k)表示所述网络节点k的有效介数。在本专利技术实施例中，首先计算空间网络中网络节点的有效介数，然后，获取网络节点的可用性值，接下来，根据可用性值和有效介数确定所述网络节点的期望介数，并根据期望介数确定网络节点的网络传输容量，最后，根据网络传输容量确定网络关键节点。在本专利技术实施例中，通过期望介数对网络节点的网络传输容量进行量化，能够更加准确地确定网络关键节点，达到了更加准确地确定网络关键节点的目的，进而解决了现有技术中无法实现对网络关键节点的定量分析的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例的一种空间信息网络中关键节点的确定方法的流程图；图2是根据本专利技术实施例的另一种可选地空间信息网络中关键节点的确定方法的流程图；图3是根据本专利技术实施例的另一种可选地空间信息网络中关键节点的确定方法的流程图；图4是根据本专利技术实施例的一种空间信息网络中关键节点的确定装置的示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间信息网络中关键节点的确定方法，其特征在于，包括：计算空间网络中网络节点的有效介数，其中，所述有效介数表示经过所述网络节点的路径的数量，所述网络节点的数量至少为一个；获取所述网络节点的可用性值，其中，所述可用性值表示所述网络节点有效的概率；根据所述可用性值和所述有效介数确定所述网络节点的期望介数；根据所述期望介数确定所述网络节点的网络传输容量模型；根据所述网络传输容量模型在所述网络节点中确定网络关键节点。

【技术特征摘要】
1.一种空间信息网络中关键节点的确定方法，其特征在于，包括：计算空间网络中网络节点的有效介数，其中，所述有效介数表示经过所述网络节点的路径的数量，所述网络节点的数量至少为一个；获取所述网络节点的可用性值，其中，所述可用性值表示所述网络节点有效的概率；根据所述可用性值和所述有效介数确定所述网络节点的期望介数；根据所述期望介数确定所述网络节点的网络传输容量模型；根据所述网络传输容量模型在所述网络节点中确定网络关键节点。2.根据权利要求1所述的确定方法，其特征在于，计算所述空间网络中网络节点的有效介数包括：通过公式计算网络节点k的有效介数，其中，σij′表示网络节点i和网络节点j之间的路径的条数，σij′(k)表示所述网络节点i和所述网络节点j之间的路径中经过所述网络节点k的路径的条数，BCeff(k)表示所述网络节点k的有效介数。3.根据权利要求2所述的确定方法，其特征在于，获取所述网络节点的可用性值包括：通过公式构建所述网络节点k的脆弱性模型，其中，vk(DAk)表示所述网络节点k的脆弱性，DAk表示分配给所述网络节点k的安全防护资源，0≤DAk≤maxDAk；通过公式确定所述网络节点k的可用性值，其中，ak(DAk)表示所述网络节点k的可用性值。4.根据权利要求3所述的确定方法，其特征在于，根据所述可用性值和所述有效介数确定所述网络节点的期望介数包括：通过公式确定所述网络节点k的期望介数，其中，BCexp(k)表示所述网络节点k的期望介数。5.根据权利要求4所述的确定方法，其特征在于，根据所述期望介数确定所述网络节点的网络传输容量模型包括：通过所述期望介数构建所述网络传输容量模型其中，N为所述网络节点的数量，N为大于1的正整数，Rcexp(k)表示所述网络节点k的网络传输容量，C表示每个所述网络节点在每个时间间隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：任勇，张泽琦，姜春晓，王景璟，郭强，王新，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11