[发明专利]一种识别成本加权通信网络中关键路由器的方法和系统

说明书

本发明提出一种识别成本加权通信网络中关键路由器的方法和系统。所述方法包括：步骤S1、计算加权通信网络中各个路由器节点的介数中心性和路由器节点成本，以介数中心性为纵坐标，以路由器节点成本为横坐标，在二维坐标系中标注各个路由器节点的位置；步骤S2、根据各个路由器节点的介数中心性和路由器节点成本的取值范围，在二维坐标系中的纵轴和横轴上分别均匀地选取M和N个切分点，以切分出M×N个单元格；步骤S3、提取出包含任意路由器节点的K个单元格，按照顺序相继关闭K个单元格中的路由器节点，以计算加权通信网络的连通率，基于连通率阈值从各个路由器节点中选取若干关键路由器节点；其中M、N、K均为正整数。

技术领域

本发明属于通信网络技术领域，尤其涉及一种识别成本加权通信网络中关键路由器的方法和系统。

背景技术

通信网络是由各种路由器构建的一种网络，关键节点识别是分析网络漏洞的一种重要方法，近年来引起了复杂网络领域许多研究者的关注。由于Albert-László Barabási等人发现该种类型网络具有鲁棒且脆弱性，大多数现有的工作旨在设计有效的策略，从而对网络造成最大限度的破坏。

针对网络中关键节点的识别，最经典的策略是基于度的策略。先前的研究表明，无标度网络在受到蓄意攻击时是极其脆弱的，即节点按度下降顺序删除。度仅仅考虑节点的局部性质，引入了介数中心性作为一个新的准则。现有技术中的一种方案为引入等图划分的方法，这种方法的基本目的是将网络分解成几个相同大小的组件。现有技术中的一种方案为基于智能优化算法寻求近似全局的最优解的方法。此外，不完善的信息战略也得到了越来越多的关注，现有技术中的一种方案为对信息不完善的关键节点进行识别优化方法。现有技术中的一种方案为利用部分节点的信息将链路预测引入到网络解体问题中，根据预测结果进一步识别网络中的关键节点的方法。

然而，现有的上述方法并没有考虑到路由器的成本差异以及自身能力。例如，域间路由受到防火墙和入侵检测系统的保护使其难以渗透，网络中不同路由器有着不同的移除成本，此种现象称为成本异质性。同时，攻击者受自己能力所困，攻击预算有限，攻击预算是攻击者可以提供的最大成本。因此结合自身能力以及每个节点的成本，针对通信网络识别关键路由器具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题(如何有效实现对带约束的加权通信网络关键路由器识别的技术问题)，本发明提出了一种识别成本加权通信网络中关键路由器的方案。

本发明第一方面公开了一种识别成本加权通信网络中关键路由器的方法。所述方法包括：

步骤S1、计算加权通信网络中各个路由器节点的介数中心性和路由器节点成本，以所述介数中心性为纵坐标，以所述路由器节点成本为横坐标，在二维坐标系中标注所述各个路由器节点的位置；其中：

所述介数中心性表征所述路由器节点的节点能力；

以成本优化模型来计算所述路由器节点成本，所述成本优化模型为随机模型、度相关模型和正态分布模型中的一种；

所述加权通信网络由信息交互网络通过转化得到；

步骤S2、根据所述各个路由器节点的所述介数中心性和所述路由器节点成本的取值范围，在二维坐标系中的纵轴和横轴上分别均匀地选取M和N个切分点，以切分出M×N个单元格，使得所有路由器节点落在所述M×N个单元格内；

步骤S3、提取出包含任意路由器节点的K个单元格，按照顺序相继关闭所述K个单元格中的路由器节点，以计算所述加权通信网络的连通率，基于连通率阈值从所述各个路由器节点中选取若干关键路由器节点；

其中M、N、K均为正整数。