《關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)保護(hù)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(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)脆弱性仿真與保護(hù)
　　拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對于分析了解網(wǎng)絡(luò)全局抗毀性、健壯性和穩(wěn)定性等具有重要意義。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)脆弱性研究的對象包括基于理論模型和現(xiàn)實(shí)世界的網(wǎng)絡(luò)。研究表明，無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)在隨機(jī)失效下比隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的容錯(cuò)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(luò)抗毀性的認(rèn)識。目前研究多從“共性”人手，試圖揭示復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)脆弱性的一般規(guī)律，忽視了不同應(yīng)用背景下網(wǎng)絡(luò)脆弱性的“特殊性”。因此，以實(shí)際關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)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(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)脆弱性的重要方法和內(nèi)容。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究的一個(gè)重要目的是設(shè)計(jì)出更安全和優(yōu)越的網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及性質(zhì)對于尋找網(wǎng)絡(luò)重要元件和控制網(wǎng)絡(luò)行為非常重要�，F(xiàn)實(shí)工程網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部交叉滲透，交互作用，從工程結(jié)構(gòu)單體出發(fā)，難以確定對系統(tǒng)全局具有重要影響的防護(hù)對象。從關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)工程網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和內(nèi)在特征分析人手，挖掘隱藏在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械闹匾�局域結(jié)構(gòu)或不同局域間的安全邊界，并構(gòu)建合理配置資源的保護(hù)手段，使系統(tǒng)即使在遭受攻擊后仍可完成關(guān)鍵任務(wù)。
　　第3章基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)脆弱性理論及相關(guān)研究成果，確立關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施工程網(wǎng)絡(luò)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(luò)的節(jié)點(diǎn)和邊在隨機(jī)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(luò)和中國國家關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施工程網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的脆弱特征，并比較分析共性和個(gè)性特征。建立累積有效性能模型，描述電力網(wǎng)絡(luò)的功能特性，設(shè)置隨機(jī)去除節(jié)點(diǎn)、按度數(shù)由大到小去除節(jié)點(diǎn)和按介數(shù)由大到小去除節(jié)點(diǎn)3種攻擊模式，分析電力網(wǎng)絡(luò)在不同耐受性系數(shù)和臨界時(shí)間下的功能脆弱性。基于網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)挖掘和可視化工具Netdraw，提出分別針對節(jié)點(diǎn)和邊重要性進(jìn)行的骨干網(wǎng)和社團(tuán)網(wǎng)的優(yōu)化策略，以中國國家高速公路網(wǎng)絡(luò)為例，探究關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)工程網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)方式。
　　2.關(guān)聯(lián)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)相互作用建模及脆弱性分析
　　由于關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施間在物理、地理、信息和邏輯等方面存在關(guān)聯(lián)，內(nèi)部擾動或外部干擾必然在關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施間傳播，引發(fā)相互作用，降低系統(tǒng)功能和恢復(fù)力。相互作用研究最早關(guān)注網(wǎng)絡(luò)遭受突發(fā)故障和蓄意攻擊后拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，針對結(jié)構(gòu)損壞的干擾方式，分析拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)抗毀性的關(guān)系。之后，Rinaldi等綜合結(jié)構(gòu)和功能依賴兩方面，依據(jù)干擾傳播機(jī)制，將關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)施在同一時(shí)刻、因同一原因發(fā)生的組分失效；升級失效是指基礎(chǔ)設(shè)施組分受損，加重其他組分或關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施受損和加劇修復(fù)困難的過程；級聯(lián)失效是指基礎(chǔ)設(shè)施組分受損，引發(fā)其他組分或關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施連續(xù)失效的過程。
　　第4章將關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)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(luò)運(yùn)行機(jī)制、層次關(guān)系及脆弱性等問題�；�于復(fù)雜系統(tǒng)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論方法，建立關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)表述框架，提出關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的相互作用表示方法、關(guān)聯(lián)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的脆弱性分析方法，并通過實(shí)例仿真分析，研究揭示關(guān)聯(lián)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的相互作用機(jī)理和脆弱性特征。
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