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基于元胞自动机与赋权网络模型的病毒传播研究

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基于元胞自动机与赋权网络模型的病毒传播研究

作者：张燕芳西南大学

学位级别：硕士

随着网络的不断普及和发展,各种计算机病毒通过互联网也被迅速的传播开来。病毒的广泛传播对计算机网络安全造成了极大威胁。认识病毒传播的特征与规律,并在此基础上对其进行有效的防御和控制将是反病毒研究的重要课题。考虑到现实网络... 详细信息

随着网络的不断普及和发展,各种计算机病毒通过互联网也被迅速的传播开来。病毒的广泛传播对计算机网络安全造成了极大威胁。认识病毒传播的特征与规律,并在此基础上对其进行有效的防御和控制将是反病毒研究的重要课题。考虑到现实网络的极其复杂性和覆盖范围之广以及病毒传播的危害性,使得我们在研究基于网络平台的计算机病毒传播时,只好借助于模拟仿真技术进行。这就面临着两个问题：其一是如何对现实网络进行模拟仿真,其二是如何模拟网络上的病毒传播规律。并且对复杂网络的仿真是研究病毒传播的基础。只有在完成了对网络仿真的前提下,才能开展对病毒传播的研究。过去人们主要研究无权网络上的病毒传播行为,然而现实网络往往呈现出赋权性质,因此对赋权网络上的病毒传播行为进行研究更有意义。本文基于赋权网络模型和元胞自动机方法对赋权网络中的病毒传播演化行为进行了深入研究。主要研究工作包括以下几个方面：（1）为了反映病毒传播时更加全面微观的网络拓扑结构的动力学演化行为,本文在已有的网络建模研究基础上,构建了一个病毒传播赋权网络模型。此模型改变了原有的单一连接选择机制,提出了一种优先与随机相结合的连接选择新机制,从而使得节点间的连接方式扩展为两种;它增加了内部节点间连边的消亡对网络演化行为的影响,从节点的增加和删除,边的增加和删除这四个局部事件出发,使其不仅能够反映权值动态增加对拓扑演化的影响,而且还能够反映边权值的动态减少对网络演化的影响,从而能更真实的反映现实网络的演化过程。（2）在病毒传播赋权网络模型的基础上,针对节点间联系越紧密,被感染的概率越大这一现象,对以往无权网络中的感染机制进行了拓展,提出了一种基于邻居感染权重的微观感染机制。（3）为了能更好的反映局部微观下病毒传播时节点间相互作用的动力学演化行为,利用元胞自动机的方法,在（1）和（2）研究成果的基础上,构建了一个病毒传播的元胞自动机模型。元胞自动机模型结构灵活,能够在演化过程中改变控制策略,研究各因素对病毒传播的影响,从而有效地克服了利用平均场方法构建的微分方程模型只能反映病毒传播大致趋势的局限性。（4）同时考虑到网络动力学和节点动力学对病毒传播的影响,通过对病毒传播的机制与动力学进行分析,使得病毒传播的赋权网络模型和元胞自动机模型有机结合起来,从节点状态演化和网络拓扑演化两方面,对时变的动态网络拓扑结构下的病毒传播过程进行微观模拟。实验首先验证了本文所提的赋权网络模型的适用性和正确性,在此基础上对病毒传播进行模拟。并通过改变参数c和d,分析了不同的网络拓扑结构对病毒传播的影响,得出网络非均匀性越强,将能加快病毒的传播;通过改变感染概率p和康复概率β,研究了不同传播参数对病毒传播的影响,得出减小p值,增大β值能有效减小病毒的传播范围和感染程度：通过调整用户反应时间f1,得出了缩短ft可以有效的遏制病毒的大规模蔓延。最后根据实验的分析讨论结果,给出了相关病毒防治建议。

关键词：赋权网络病毒传播元胞自动机模拟仿真

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双层相依网络化指挥信息系统级联失效研究

控制与决策 2020年第12期35卷 3017-3025页

作者：邢积超陈楚湘朱兆梁李艳战略支援部队信息工程大学信息作战指挥系郑州450001

网络化指挥信息系统是现代信息化条件下体系作战的基础支撑和重要枢纽.在分析网络化指挥信息系统结构功能基础上,构建带权重的双层相依网络,提出一种考虑节点过载和节点修复的级联失效模型,并在基于节点权重的负载重分配策略基础上构造... 详细信息

网络化指挥信息系统是现代信息化条件下体系作战的基础支撑和重要枢纽.在分析网络化指挥信息系统结构功能基础上,构建带权重的双层相依网络,提出一种考虑节点过载和节点修复的级联失效模型,并在基于节点权重的负载重分配策略基础上构造基于节点相似、基于节点剩余容量和综合分配3种改进型策略.以"LB演习"数据为样本,针对攻击方式、负载重分配策略和网络性能参数对网络抗毁性影响展开研究.仿真结果表明:物理层重要节点对网络性能影响最为关键,并且网络性能会在蓄意攻击下产生突变现象;改进的3种策略,特别是综合分配策略,能够显著提升网络抗毁性,网络性能参数能够在一定范围内大幅提升网络抗毁性,避免大规模级联失效现象.

关键词：网络化指挥信息系统指挥控制赋权网络双层相依网络级联失效网络抗毁性

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潜在生态网络空间结构与特性研究

农业机械学报 2019年第8期50卷 166-175页

作者：牛腾岳德鹏张启斌于强于佳鑫苏凯北京林业大学精准林业北京市重点实验室北京100083 北京林业大学林学院北京100083

以内蒙古荒漠绿洲区为研究区,将复杂网络与潜在生态网络进行类比分析,研究生态系统能量流动的特征,分析潜在生态网络的关联性、完整性和稳定性。结合相应生态因子,构建生态阻力面,提取潜在生态廊道1 103条、生态节点992个。潜在生态网... 详细信息

以内蒙古荒漠绿洲区为研究区,将复杂网络与潜在生态网络进行类比分析,研究生态系统能量流动的特征,分析潜在生态网络的关联性、完整性和稳定性。结合相应生态因子,构建生态阻力面,提取潜在生态廊道1 103条、生态节点992个。潜在生态网络度分布符合幂律分布,因此,可将赋权网络适配到潜在生态网络进行分析。结果表明,荒漠绿洲区潜在生态网络连通性较差,聚类特征不明显;生态节点分布较为分散且破碎,完整性偏低;潜在生态网络内部能量流动情况较为单一,不够稳定。荒漠绿洲区内生态景观破碎化,发展与生态保护的矛盾较为突出,整体生态环境亟待优化。

关键词：潜在生态网络赋权网络生态能量流动生态节点潜在生态廊道

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城市轨道交通网络鲁棒性仿真

计算机仿真 2018年第10期35卷 182-186+461页

作者：冯春朱倩于宝西南交通大学交通运输与物流学院

对我国主要城市轨道交通网络鲁棒性进行仿真研究,有助于保证我国轨道交通网络的稳定安全运营。鲁棒性需要着重研究枢纽站点相对于全局的作用,传统方法直接将地理网络拓扑化未突出重要站点,或者直接忽略一般站点对网络的作用来突出枢纽站... 详细信息

对我国主要城市轨道交通网络鲁棒性进行仿真研究,有助于保证我国轨道交通网络的稳定安全运营。鲁棒性需要着重研究枢纽站点相对于全局的作用,传统方法直接将地理网络拓扑化未突出重要站点,或者直接忽略一般站点对网络的作用来突出枢纽站点,两者均存在一定偏差。基于图论和复杂网络理论,提出一种改进的赋权网络鲁棒性评价方法,全面考虑一般站点与重要站点,从多个静态指标衡量网络拓扑结构鲁棒性,并动态仿真站点受到破坏后网络性能的变化。结果显示,深圳轨道交通网络综合鲁棒性能较强,杭州和西安轨道交通建设发展较均衡,郑州轨道交通网络鲁棒性最差。通过增强轨道交通网络的集聚效应,增加可换路径,缩短换乘距离能够提高网络鲁棒性。

关键词：城市轨道交通网络复杂网络鲁棒性赋权网络仿真

基于网络节点重要性排序的较大交通事故影响因素分析

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科技创新与应用 2019年第21期9卷 44-47页

作者：韦瑜佳陈梦甜西北大学公共管理学院

我国是世界上交通事故死亡人数最多的国家之一,为提高驾驶人安全意识及实施相关措施以预防或减少道路交通事故的发生,文章运用Pajek软件,以我国东西中部地区的事故调查直接原因作为案例数据构建赋权网络,首先判断其是否符合小世界网络,... 详细信息

我国是世界上交通事故死亡人数最多的国家之一,为提高驾驶人安全意识及实施相关措施以预防或减少道路交通事故的发生,文章运用Pajek软件,以我国东西中部地区的事故调查直接原因作为案例数据构建赋权网络,首先判断其是否符合小世界网络,后分析事故主要影响因素并给出相应建议。结果显示:道路交通事故网络符合小世界网络特征;超速行驶、操作不当、违法超载、操作不当和驾驶安全设施不全或机件不符合标准等具有安全隐患的机动车是较大及以上道路安全事故的主要影响因素;最后根据分析结果提出了相关建议。

关键词：道路交通事故赋权网络小世界网络主成分分析

2005-2014年天文学领域主要国家的国际合作分析——基于WoS数据库的文献计量研究

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科学观察 2017年第1期12卷 60-68页

作者：翟琰琦杨立英岳婷丁洁兰中国科学院文献情报中心北京100190 中国科学院大学北京100049

该文旨在测度天文学领域主要国家在国际合作网络中的影响力。文章定义了合作网络中影响力的两个维度——合作广度与合作强度,利用赋权网络点度中心度算法,提出了综合评估合作广度和合作强度的网络影响力指数,对天文学主要国家的影响力... 详细信息

该文旨在测度天文学领域主要国家在国际合作网络中的影响力。文章定义了合作网络中影响力的两个维度——合作广度与合作强度,利用赋权网络点度中心度算法,提出了综合评估合作广度和合作强度的网络影响力指数,对天文学主要国家的影响力进行测度。研究发现,国际合作是天文学领域的主要研究模式;参与大型天文观测设备合作建设是智利、南非等国家迅速融入学术共同体的"捷径";天文学领域的国际合作在向广度和强度两个方面并行发展;中国在天文学领域越来越多地融入了国际交流中,但仍需大力加强国际合作研究。

关键词：国际合作赋权网络点度中心性文献计量