复杂网络修复策略研究

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随着复杂网络的小世界效应及无标度性的发现,复杂网络的容错抗毁性研究成为热点。相关研究表明,复杂网络对随机攻击具有很强的鲁棒性,而对有目的攻击却极其脆弱。对网络中的节点进行选择性集中攻击或病毒感染,可能造成整个网络的瘫痪,因此针对复杂网络遭受蓄意攻击后的修复策略或方法研究也就变得尤为重要。  本文首先分析了现有的复杂网络修复策略,并从拓扑结构、路由协议、复杂网络动力学和复杂网络幂率特性四个方面对现有的复杂网络修复策略进行了分析。针对复杂网络的幂率特性,提出了基于马太效应的复杂网络修复策略。用线性探测算法从真实网络中抽取实验样本并验证了其复杂网络的幂率特性,从单节点选择性攻击下的修复和多节点集群式攻击下的修复两个方面进行了实验仿真,实验结果表明基于马太效应的复杂网络修复策略对抽样Internet网络和BA网络在两种攻击策略下的修复率都达到了95%以上。针对复杂网络的修复程度,给出了稳定性的概念,实验结果表明网络在经过若干步攻击和修复后可以达到某种稳定拓扑状态。针对IP网络的路由协议,提出了基于多路由配置的IP网络快速修复策略,通过设定网络中节点和链路的权值对网络遭受攻击后的路由进行修复,实验结果表明此种路由修复策略是局部化的,易于算法实现的,对网络影响较小的。最后用负载分配算法对路由修复后的负载分配进行优化,实验结果表明此种算法可以避免因网络局部负载过大而导致网络拥塞进而影响网络通信的问题。
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