一种网络抗毁性分析方法及相关设备技术

本申请提供了一种网络抗毁性分析方法及相关设备，其中，所述方法包括：确定网络的初始负载分布；基于马尔科夫决策确定所述网络的负载流动趋势；根据所述初始负载分布以及所述负载流动趋势构建所述网络的级联失效模型；利用所述级联失效模型分析所述网络的抗毁性。利用本申请提供的方法所构建的级联失效模型，能够反映网络的实际的负载分布以及实际负载迁移偏好，利用该级联失效模型，能够全面分析网络的抗毁性，进而利用分析结果对如何缓解网络级联失效并增强网络抗毁性提出有效建议。联失效并增强网络抗毁性提出有效建议。联失效并增强网络抗毁性提出有效建议。

【技术实现步骤摘要】
一种网络抗毁性分析方法及相关设备


[0001]本申请计算机网络涉及
，尤其涉及一种网络抗毁性分析方法及相关设备。

技术介绍

[0002]复杂网络是具有自组织、自相似、内聚倾向、小世界、无标度中部分或全部性质的网络。当我们把复杂系统中囊括的个体视为节点，个体间的联系交互视为节点的连边，那么在实际的生产和生活当中，随处蕴含着复杂网络，如生态圈、电力网、航空交通网、计算机网络、社交网络等等，复杂网络不仅是一种数据的表现形式，同样也使研究者可以通过建模的方式分析并解决复杂系统中的难题。
[0003]而复杂网络的级联失效现象却普遍存在，这种现象是由于一个或少数几个节点或连边的失效，通过网络的拓扑结构引发其他部件也发生失效，进而级联导致多数节点或边甚至整个网络的崩溃。在电力网、交通网这样的社会关键基础设施网络中，一旦出现网络崩溃将对社会生产和生活产生迅速且巨大的负面影响，因此，如何使网络正常并可持续性运转是一直备受关注的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提出一种网络抗毁性分析方法及相关设备。
[0005]基于上述目的，本申请提供了一种网络抗毁性分析方法，包括：确定网络的初始负载分布；基于马尔科夫决策确定所述网络的负载流动趋势；根据所述初始负载分布以及所述负载流动趋势构建所述网络的级联失效模型；利用所述级联失效模型分析所述网络的抗毁性。
[0006]可选地，所述确定网络的初始负载分布，包括：根据所述网络中各节点的度确定各节点的初始节点负载；根据网络中各节点之间的距离以及各节点的所述初始节点负载确定两两节点之间的初始边负载；根据所述初始节点负载以及所述初始边负载确定所述初始负载分布。
[0007]可选地，所述基于马尔科夫决策确定所述网络的负载流动趋势，包括：基于马尔科夫决策的转移概率矩阵确定所述负载流动趋势。
[0008]可选地，所述根据所述初始负载分布以及所述负载流动趋势构建所述网络的级联失效模型，包括：根据所述初始负载分布确定所述网络中每条边的负载能力；根据所述初始负载分布、所述负载流动趋势以及所述每条边的负载能力构建所述级联失效模型。
[0009]可选地，所述利用所述级联失效模型分析所述网络的抗毁性，包括：根据所述两两节点之间的初始边负载触发所述级联失效模型中所述网络的级联失效；响应于级联失效过程结束，利用所述级联失效模型输出所述网络的抗毁性指标；根据所述抗毁性指标分析所述网络的抗毁性。
[0010]可选地，所述根据所述两两节点之间的初始边负载触发所述级联失效模型中网络
的级联失效，包括：删除所述网络中所述初始边负载最大的边。
[0011]可选地，所述抗毁性指标包括网络中的连通簇数量、最大连通簇规模、孤立节点数以及失效连边数。
[0012]基于同一专利技术构思，本申请提供了一种网络抗毁性分析装置，包括：第一确定模块，被配置为确定网络的初始负载分布；第二确定模块，被配置为基于马尔科夫决策确定所述网络的负载流动趋势；构建模块，被配置为根据所述初始负载分布以及所述负载流动趋势构建所述网络的级联失效模型；分析模块，被配置为利用所述级联失效模型分析所述网络的抗毁性。
[0013]基于同一专利技术构思，本申请提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现任意一项所述的方法。
[0014]基于同一专利技术构思，本申请提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行任一所述方法。
[0015]本申请提供了一种网络抗毁性分析方法及相关设备，其中，所述方法包括：确定网络的初始负载分布；基于马尔科夫决策确定所述网络的负载流动趋势；根据所述初始负载分布以及所述负载流动趋势构建所述网络的级联失效模型；利用所述级联失效模型分析所述网络的抗毁性。利用本申请提供的方法所构建的级联失效模型，能够反映网络的实际的负载分布以及实际负载迁移偏好，利用该级联失效模型，能够全面分析网络的抗毁性，进而利用分析结果对如何缓解网络级联失效并增强网络抗毁性提出有效建议。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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。
[0017]图1为本申请实施例网络抗毁性分析方法的流程示意图；
[0018]图2为本申请实施例基于交通网络的失效仿真实验1的结果图；
[0019]图3为本申请实施例基于交通网络的失效仿真实验2的结果图；
[0020]图4为本申请实施例基于交通网络的失效仿真实验3的结果图；
[0021]图5为本申请实施例基于交通网络的失效仿真实验4的结果图；
[0022]图6为本申请实施例基于电力网络的失效仿真实验结果图；
[0023]图7为本申请实施例基于人工网络的失效仿真实验结果图；
[0024]图8为本申请实施例网络抗毁性分析装置的结构示意图；
[0025]图9为本申请实施例的电子设备硬件结构示意图。
具体实施方式
[0026]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。
[0027]需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当
为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0028]有鉴于此，如图1所示，本申请的一个实施例提供了一种网络抗毁性分析方法，包括：
[0029]步骤S101、确定网络的初始负载分布。所述网络中有多个节点，一种具体的实施例中，先确定网络中各节点的初始节点负载，以及两两节点间的边的初始边负载，从而确定网络整体的初始负载分布。具体实施时，所述初始网络负载分布为根据需要进行抗毁性分析的网络的参数确定的，所述参数包括节点数、连边数等，本领域技术人员能够知悉其他现有技术中构建网络模型的必要参数，在此不过多赘述。
[0030]步骤S102、基于马尔科夫决策确定所述网络的负载流动趋势。负载流动趋势是指，当网络中出现节点或边的失效，则该节点或边的负载流动至临近的节点或边的趋势。负载流动趋势只与当前状态下失效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种网络抗毁性分析方法，其特征在于，包括：确定网络的初始负载分布；基于马尔科夫决策确定所述网络的负载流动趋势；根据所述初始负载分布以及所述负载流动趋势构建所述网络的级联失效模型；利用所述级联失效模型分析所述网络的抗毁性。2.根据权利要求1所述的网络抗毁性分析方法，其特征在于，所述确定网络的初始负载分布，包括：根据所述网络中各节点的度确定各节点的初始节点负载；根据网络中各节点之间的距离以及各节点的所述初始节点负载确定两两节点之间的初始边负载；根据所述初始节点负载以及所述初始边负载确定所述初始负载分布。3.根据权利要求1所述的网络抗毁性分析方法，其特征在于，所述基于马尔科夫决策确定所述网络的负载流动趋势，包括：基于马尔科夫决策的转移概率矩阵确定所述负载流动趋势。4.根据权利要求1所述的网络抗毁性分析方法，其特征在于，所述根据所述初始负载分布以及所述负载流动趋势构建所述网络的级联失效模型，包括：根据所述初始负载分布确定所述网络中每条边的负载能力；根据所述初始负载分布、所述负载流动趋势以及所述每条边的负载能力构建所述级联失效模型。5.根据权利要求2所述的网络抗毁性分析方法，其特征在于，所述利用所述级联失效模型分析所述网络的抗毁性，包括：根据所述两两节点之间的初始边负载触发所述级联...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡飞，王思远，陈洪辉，宋城宇，张鑫，刘登峰，郑建明，李佩宏，潘志强，郭昱普，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：