《關鍵基礎設施系統(tǒng)保護建模與仿真》：
　　1.3本書研究內(nèi)容
　　本書主要研究內(nèi)容分為4部分。
　　1.單一關鍵基礎設施網(wǎng)絡脆弱性仿真與保護
　　拓撲結構對于分析了解網(wǎng)絡全局抗毀性、健壯性和穩(wěn)定性等具有重要意義。復雜網(wǎng)絡脆弱性研究的對象包括基于理論模型和現(xiàn)實世界的網(wǎng)絡。研究表明，無標度網(wǎng)絡在隨機失效下比隨機網(wǎng)絡具有更強的容錯性，在選擇性攻擊下則異常脆弱，在很大程度上改變和拓展了對網(wǎng)絡抗毀性的認識。目前研究多從“共性”人手，試圖揭示復雜網(wǎng)絡脆弱性的一般規(guī)律，忽視了不同應用背景下網(wǎng)絡脆弱性的“特殊性”。因此，以實際關鍵基礎設施系統(tǒng)工程為背景的抗毀性建模、仿真和優(yōu)化，將是研究關鍵基礎設施系統(tǒng)脆弱性的重要方法和內(nèi)容。復雜網(wǎng)絡研究的一個重要目的是設計出更安全和優(yōu)越的網(wǎng)絡，拓撲結構及性質(zhì)對于尋找網(wǎng)絡重要元件和控制網(wǎng)絡行為非常重要�，F(xiàn)實工程網(wǎng)絡內(nèi)部交叉滲透，交互作用，從工程結構單體出發(fā)，難以確定對系統(tǒng)全局具有重要影響的防護對象。從關鍵基礎設施系統(tǒng)工程網(wǎng)絡的拓撲結構和內(nèi)在特征分析人手，挖掘隱藏在網(wǎng)絡拓撲中的重要局域結構或不同局域間的安全邊界，并構建合理配置資源的保護手段，使系統(tǒng)即使在遭受攻擊后仍可完成關鍵任務。
　　第3章基于復雜網(wǎng)絡脆弱性理論及相關研究成果，確立關鍵基礎設施工程網(wǎng)絡脆弱性表征，考慮系統(tǒng)被攻擊和入侵的常態(tài)性，針對各類突發(fā)事件擬定工程網(wǎng)絡的節(jié)點和邊在隨機干擾或蓄意破壞下的9種仿真策略。基于Matlab平臺編程，仿真分析世界城市地鐵網(wǎng)絡和中國國家關鍵基礎設施工程網(wǎng)絡結構的脆弱特征，并比較分析共性和個性特征。建立累積有效性能模型，描述電力網(wǎng)絡的功能特性，設置隨機去除節(jié)點、按度數(shù)由大到小去除節(jié)點和按介數(shù)由大到小去除節(jié)點3種攻擊模式，分析電力網(wǎng)絡在不同耐受性系數(shù)和臨界時間下的功能脆弱性�；�于網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)挖掘和可視化工具Netdraw，提出分別針對節(jié)點和邊重要性進行的骨干網(wǎng)和社團網(wǎng)的優(yōu)化策略，以中國國家高速公路網(wǎng)絡為例，探究關鍵基礎設施系統(tǒng)工程網(wǎng)絡的保護方式。
　　2.關聯(lián)關鍵基礎設施系統(tǒng)相互作用建模及脆弱性分析
　　由于關鍵基礎設施間在物理、地理、信息和邏輯等方面存在關聯(lián)，內(nèi)部擾動或外部干擾必然在關聯(lián)基礎設施間傳播，引發(fā)相互作用，降低系統(tǒng)功能和恢復力。相互作用研究最早關注網(wǎng)絡遭受突發(fā)故障和蓄意攻擊后拓撲結構的變化，針對結構損壞的干擾方式，分析拓撲結構與網(wǎng)絡抗毀性的關系。之后，Rinaldi等綜合結構和功能依賴兩方面，依據(jù)干擾傳播機制，將關鍵基礎設施相互作用分為同因失效、升級失效和級聯(lián)失效三類。其中，同因失效是指基礎設施在同一時刻、因同一原因發(fā)生的組分失效；升級失效是指基礎設施組分受損，加重其他組分或關聯(lián)基礎設施受損和加劇修復困難的過程；級聯(lián)失效是指基礎設施組分受損，引發(fā)其他組分或關聯(lián)基礎設施連續(xù)失效的過程。
　　第4章將關鍵基礎設施系統(tǒng)的工程特性、相互作用和抗毀性等分別抽象為網(wǎng)絡運行機制、層次關系及脆弱性等問題�；�于復雜系統(tǒng)、復雜網(wǎng)絡理論方法，建立關鍵基礎設施網(wǎng)絡表述框架，提出關鍵基礎設施系統(tǒng)的相互作用表示方法、關聯(lián)關鍵基礎設施系統(tǒng)的脆弱性分析方法，并通過實例仿真分析，研究揭示關聯(lián)關鍵基礎設施系統(tǒng)的相互作用機理和脆弱性特征。
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