随着科学技术的不断发展,带来了复杂性的增长和混沌边缘的繁荣,促进了复杂性学科的兴起。复杂网络分析的出现揭示了复杂系统的一些动力学行为,这些动力学行为很难用现有科学方法来解释。现实系统经常发生由一些小的扰动所引发的大规模级联失效导致系统崩溃的安全事故。在遭受攻击时,如何使这些网络安全可靠运行成为当代学者们重点关注的问题。首先,在分析复杂网络静态连通特征和实际网络的动态级联失效特征的基础上,构建了基于负载流动特性的复杂网络模型,从而更加全面的解释复杂网络的复杂动力学行为,并对模型的架构和失效流程进行了分析。其次,针对实际的网络容量总是受成本限制的问题,提出了一种综合考虑网络运行成本和可靠性的高投资收益比的相变防御模型。该模型从节点对网络结构和网络动态的影响出发,结合节点的静态和动态拓扑属性,研究了节点重要度评估对于容量分配的影响,解决了低成本建立高可靠性网络的问题。结果表明,该防御模型在不同的攻击环境和网络环境下都能自适应的给出其最优容量分布,以此降低网络成本,提高网络可靠性,使得网络资源得到最大化的利用。最后,针对防御模型抵御攻击的能力有限的问题,提出了一种考虑流量的动态变化的反馈保护策略。该反馈保护策略在防御模型的基础上探索了节点失效前后最短路径长度和最短路径数的变化量对级联失效传播的影响。当网络在遭受攻击时,该反馈保护策略通过牺牲部分流量,主动保护大多数流量免受攻击的影响,可以继续流通,从而可以在防御策略的基础上极大地提高了网络的可靠性和效率,解决了防御模型提升可靠性有限和防御被动的问题,进一步提高了网络的可靠性。结果表明,该反馈保护策略可以在不同的防御模型和负载重分配模型的基础上提高网络的可靠性和效率。