[发明专利]一种基于单层信息流传递的网络关键点分析方法

权利要求书

1.一种基于单层信息流传递的网络关键点分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取基于图结构的单层网络数据，根据所述网络数据构造单层信息流传递网络；所述信息流传递网络包含节点阻断增加的第一传输时延以及边阻断增加的第二传输时延；

步骤2，对所述单层信息流传递网络进行预处理，根据所述第一传输时延和所述第二传输时延建立网络攻击方以传输时间最长为目标的第一优化目标函数和网络运营方的以传输时间最短为目标的第二优化目标函数；

步骤3，根据所述第一优化目标函数和所述第二优化目标函数构建博弈模型，所述博弈模型为二层规划模型，内层为所述网络运营方寻找基于信息流传递时间的最短路径，外层为所述网络攻击方寻找最大化内层最短路径的阻断方案；

步骤4，根据所述博弈模型得到所述网络攻击方角度的单层网络信息流阻断模型，将所述单层网络信息流阻断模型中的阻断节点确定为网络关键节点；

所述单层网络信息流阻断模型如图(1)所示：

式中，z是最大化物理层最短时延，s是起始节点，t是终点节点，r_i^p是攻击节点i需要的资源，是攻击边(i,j)需要的资源，R_P攻击资源总量，FS(i)是节点i后继节点集合，RS(i)是节点i前驱节点集合，N是网络中的节点集合；

所述单层网络信息流阻断模型的求解方法为基于本德斯分解算法求解所述单层网络信息流阻断模型的算法问题，并将所述算法问题分解为两个互斥的子问题，对两个所述子问题分别进行求解，据此得到分解规划模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于单层信息流传递的网络关键点分析方法，其特征在于，步骤2中，所述建立网络攻击方以传输时间最长为目标的第一优化目标函数和网络运营方的以传输时间最短为目标的第二优化目标函数中，网络运营方选择信息流传输时间最短的路径，所述网络运营方的目标函数如式(2)所示：

式中，D_(i,j)是边(i,j)的第二传输时延，D_k是节点k的第一传输时延，y_(i,j)是网络运营方信息流传输路径中的边，y_k是网络运营方信息流传输路径中的节点；

网络攻击方的目标是最大化网络运营方的信息流传输时间，所述网络攻击方的目标函数如式(3)所示：

式中，d_(i,j)是边(i,j)被阻断后所增加的第二传输时延，d_k是节点k被阻断后所增加的第一传输时延，x_(i,j)是网络攻击方选择阻断的边，x_k是网络攻击方选择阻断的节点。

3.根据权利要求1所述的一种基于单层信息流传递的网络关键点分析方法，其特征在于，步骤3中，所述根据所述第一优化目标函数和所述第二优化目标函数构建博弈模型包括：

构建问题场景：网络运营方选择任意两节点作为信息流传递的起点和终点，选择最短路径进行信息流传递，网络攻击方通过对网络关键节点进行攻击从而阻断信息流传递，并最大化起点到终点之间的最短路径；

在该场景下，网络运营方要实现的是信息流从起点到终点的最短路径传递，网络攻击方要实现的则是阻断网络运营方的信息流传递，即最大化网络运营方的最短路径。

4.根据权利要求3所述的一种基于单层信息流传递的网络关键点分析方法，其特征在于，所述博弈模型的目标函数如式(4)所示：