[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有效

专利信息
申请号: 202010266764.0 申请日: 2020-04-07
公开(公告)号: CN111478813B 公开(公告)日: 2022-07-01
发明(设计)人: 朱先强;戴周璇;朱承;汤罗浩;吕国栋;刘斌;丁兆云 申请(专利权)人: 中国人民解放军国防科技大学
主分类号: H04L41/14 分类号: H04L41/14;H04L41/142;H04L9/40
代理公司: 长沙国科天河知识产权代理有限公司 43225 代理人: 徐志宏
地址: 410073 湖*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 单层 信息 流传 网络 关键 分析 方法
【说明书】:

发明公开一种基于单层信息流传递的网络关键点分析方法,包括:获取基于图结构的网络数据,根据所述网络数据构造单层信息流传递网络;对所述单层信息流传递网络进行预处理,建立基于网络攻击方和网络运营方的优化目标函数;根据网络攻击方和网络运营方双方的优化目标函数构建博弈模型;从网络攻击方角度建立单层网络信息流阻断模型,将阻断节点确定为网络关键点。本发明引入网络攻击方和网络运营方两个概念从不同角度来描述网络安全性的问题并构建博弈模型,同时将网络攻击方和网络运营方的目标描述清楚,并且归结到同一个模型当中,从而建立了单层网络信息流阻断模型,从攻击方角度进行阻断方案求解的同时,进行网络关键节点的发现。

技术领域

本发明涉及复杂网络技术领域,具体是一种基于单层信息流传递的网络关键点分析方法。

背景技术

计算机网络功能主要包括实现资源共享,实现数据信息的快速传递,提高可靠性,提供负载均衡与分布式处理能力,集中管理以及综合信息服务;上述功能可抽象概括为:信息流传递、网络关键节点或节点集群进行信息处理、网络性能优化三个部分。

网络关键节点是指相比网络中其他节点而言能够在更大程度上影响网络的结构或性能的一些特殊节点。网络中一些节点的失效可能会引起小范围的失效或者负载重分配,对整体网络性能和功能影响不大,而关键节点发生故障或失效,网络内则会将节点故障或失效造成的影响进行扩散,同时依据网络间的联系也会将故障的影响传播至其他网络中并影响其功能,最终一个很小的故障就可能对整个网络乃至其他网络都造成灾难性的后果。如2003年8月14日发生震惊世界的大停电事故,就是美国东北部、中西部和加拿大东部联合电网因为电力网跟计算机网之间的级联失效所造成的。因此有效识别关键节点是复杂网络中一个基本问题,且有着广泛的应用。

目前为止,已经提出了大量评估网络关键节点的方法,如度中心性,介数中心性、接近度中心性,半局部中心性等,但是都存在着各自的局限性。其中,1、度中心性是一个较为直接的指标,但通常情况下不太重要或不太正确,类似的指标包括LocalRank、接近度和H指数等;2、介数中心性和接近度中心性均是基于路径的中心性,属于全局性度量指标,能够更有效的识别网络中的关键节点,但他们的计算复杂度更高;3、半局部中心性旨在忽略邻居之间的拓扑关系并仅考虑节点的最近邻居和次邻居的数量在相关性和计算复杂度间进行权衡,但节点在网络中的位置可能相比度等全局属性有更重要的作用。此外,其他排名方法如接近度、PageRank、LeaderRank、ClusterRank等也有类似的局限性。

总之,现有的网络节点重要性排名方法均是基于以上指标,并着重于如何改进它们,对于不同结构和类型的网络而言,不同的指标既有其各自的优势也有其局限性,特别是对于相互依存相互关联的网络来说,这些指标的优势和局限性可能会有更大变化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:提供一种基于单层信息流传递的网络关键点分析方法,结合具体问题场景进行网络建模和算法设计,从阻断网络中信息流传递的角度进行关键节点的发现。

为了解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:一种基于单层信息流传递的网络关键点分析方法,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;

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。

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