基于复杂网络的车载自组织网络脆弱性分析

车载自组织网络(VANET)作为智能交通的重要基础应用，其安全稳定地运行是交通系统乃至社会经济可持续发展的需要。以最大连通度、连通分支平均规模、全局网络效率等参数为脆弱性测度指标，基于复杂网络理论，应用车辆仿真软件(VanetMobiSim)建立了VANET网络拓扑模型，详细研究了在随机攻击和蓄意攻击模式下脆弱性量化指标随节点移除比例的变化关系；通过仿真实验分析了节点密度、信号辐射半径及不同攻击策略对VANET脆弱性的影响。仿真结果表明:VANET在蓄意攻击下比较脆弱，基于节点介数的蓄意攻击效能最强；节点密度、信号辐射半径越小，VANET连通性越差，网络越脆弱。所提方法和结果为VANET拓扑控制优化和网络管理决策提供了理论依据。      

防御和控制DOS/DDOS攻击新方法的研究

DOS(Denial\|of\|Service)/DDOS(Distributed Denial\|of\|Service)网络攻击不但给被攻 击目标带来麻烦,而且还严重干扰与被攻击目标共享网络的其它流量.利用主动网络将一些计算功能增加到每个中间节点(路由节点、交换机等),提出一个防御和控制DOS/DDOS攻击的机制体系,这个机制体系主要包括以下3个机制 :基于集群的自动鉴别和控制机制、基于集群的主动通告追踪机制和基于管理域的控制合作 机制.基于集群的自动鉴别和控制机制包括对DOS/DDOS网络攻击集群的鉴别策略及控制它们 的速率限制策略.基于集群的主动通告追踪机制则是把这些攻击集群特征通告给上游主动节 点并使之激活当地的速率限制策略.利用该系统,在试验中能够有效地预防和控制DOS/DDOS 攻击.      

管制-飞行状态相依网络模型及特性分析

管制员和航空器是管制系统的关键所在，两者紧密关联、相互依存，分析其间的相互关系，能够加深对管制系统的理解，更好地维护其运行效率。为此，首先构建了一种由飞行状态网络和管制网络相耦合所组成的相依网络模型。其中，飞行状态网络由空中的航空器和彼此之间位置关系决定；管制网络由管制扇区及其之间的移交关系确定。然后根据管制员对航空器的调配难度确定依存边的权重。最后依据构建原则模拟生成人造网络，对该网络的节点度、点强和加权聚类系数以及网络效率和鲁棒性进行了分析。分析结果表明:所构建的相依网络模型能够反映管制员和航空器之间的相互关系，管制节点重要程度高于航空器节点。      

基于雾计算的无线传感器网络联合入侵检测算法

为了保障无线传感器网络的安全性,提出一种基于雾计算的联合入侵检测算法Fed-XGB。Fed-XGB算法通过引入雾计算节点扩展网络边缘,减少通信时延,在提升联合学习全局模型和局部模型准确率的同时,降低了传输带宽和隐私泄露风险;通过改进基于直方图的近似计算方法,适应无线传感器网络数据不均衡特征;通过引入TOP-K梯度选择,最小化模型参数上传次数,提高模型参数交互效率。实验结果表明: Fed-XGB算法的检测准确率在0.97以上,误报率在0.036以下,优于其他对比算法;在遭受中毒攻击及数据含噪的情况下,算法检测分类性能依然稳定,具有较强的鲁棒性。      

虚拟层次化无线mesh网络信道分配策略

为了获得具备良好的用户分集效果和路由稳定性的无线mesh网络,提出了一种虚拟层次化网络架构.这种无线mesh网络将临近节点聚合为虚拟小区,该小区内部节点不仅能够直接通信,还具有路由转发功能.虚拟小区内部节点之间的连接构成虚拟的底层网络,虚拟小区之间的连接则构成虚拟的顶层网络.为解决虚拟层次化无线mesh网络的信道资源分配问题,提出了一种图着色模型——广义集合T-coloring模型.该模型以虚拟小区为无线信道的分配单位,并采用射频防卫度为无线信道的干扰约束指标,在保证网络连通性的前提下,既降低信道干扰又提高信道利用率.采用虚拟小区分裂方式进一步增加了网络容量也提升了信道分配公平性.仿真结果验证了该策略的有效性.     

基于创新力-适应度的O2O电商知识网络构建

为提升O2O电商企业对知识创新领域的准确判断,增加企业的创新竞争力,提出了一种基于创新力-适应度的O2O电商知识网络构建方法。在对O2O电商企业知识节点创新力影响因素分析并赋权重的基础上,利用适应度算法确定知识节点创新力-适应度,构建了符合O2O电商企业特点的创新力-适应度知识网络模型。通过五级分值评分方法和UCINET等可视化软件对苏宁云商的创新力-适应度知识网络进行了构建,实验表明创新力能力强的知识节点则具有连接效率高、表示形状相对大的特征。为苏宁云商创新力-适应度知识网络提供了应对策略。      

空域扇区网络结构特性分析及韧性评估

为保障扇区内航空器运行安全,提高扇区网络在外界干扰下的韧性,从而有效减轻航班延误和空域拥堵。首先,依据中国空域扇区划分规则,运用复杂网络理论构建中国空域扇区网络模型;然后,定义网络基本特征参数,对中国空域扇区网络结构特性进行分析,提出扇区网络韧性的概念,并采用一种定量评估方法对其进行度量;最后,对比分析不同恢复策略下的韧性指标,以此制定空域扇区网络在外界干扰下的最佳恢复策略,提高网络韧性。结果表明:中国空域扇区网络具有较大的平均最短路径长度和较小的聚类系数,度分布服从双段幂律分布,介数和强度服从指数分布。介数是影响空域扇区网络韧性最大的指标,采用介数恢复策略可显著提高外界干扰下空域扇区网络的韧性。      

基于层次分析的信息物理网络多维攻击损毁评估

由于信息物理网络交叉互联、多重连接的特点,易成为网络攻击的对象目标。通过对信息物理网络的网络体系架构和网络应用特点进行相关研究,提出了一种信息物理网络多维攻击损毁评估模型。将信息物理网络分为物理层、规则层、服务层3个维度,基于每个维度分别给出网络攻击损毁评估属性计算方法。通过对网络状态监测,可以得到拓扑稳定性、连通可用性、失效可控性,传输稳定性、丢包可用性、误码可控性,响应稳定性、业务可用性、风险可控性3个维度的攻击损毁评估属性。采用层次分析法得到信息物理网络3个不同维度及网络整体的攻击损毁评估结果,为信息物理网络的安全防护提供支撑与依据。模拟信息物理网络遭受分布式拒绝服务攻击,并采用所提方法进行攻击损毁评估,验证了所提模型的实用性和有效性。      

抗代间污染攻击的网络编码签名方案

为适应实时应用的需求,网络编码中引入了代的概念.针对网络编码易受代间污染攻击导致消息发生串扰的问题,提出了基于代标识符的网络编码签名方案.首先,方案中设置了依据代标识符生成的两级私钥,包括代私钥以及在此基础扩展成的消息私钥,以便节点判断消息的代属性来决定是否对它继续进行编码;其次,利用双线性对构造了具有同态性质的签名算法,通过分离两级私钥进行批验证,节点可同时验证同一代的所有消息.最后,通过随机预言模型分析,证明了该方案在适应性选择消息攻击下是安全的.通过开销分析表明方案能有效减少验证开销,提高系统性能.      

基于度中心性的AFDX网络拓扑生成

航空电子系统随着任务需求和技术的发展不断向深度综合演进,其系统的复杂性给网络的设计和验证带来了巨大的挑战,如何通过网络生成实现受限资源条件下航电信息交互的实时性能保障是目前亟待解决的问题。针对目前存在的无法对航电网络进行实时性调控的拓扑设计方法进行改进,依据终端节点之间所有虚拟链路的最大通信帧长之和的大小关系,提出一种基于度中心性理论的航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络拓扑生成算法。将终端节点之间数据帧长作为节点度的衡量标准,对所有终端节点进行集合划分,并根据集合中终端节点的数据帧长对交换机进行连接。采用确定性网络演算以及仿真的方法对基于度中心性的AFDX网络拓扑生成算法进行效能评估。利用确定性网络演算方法,在小规模虚拟链路（VL）的组网下,结果显示:基于度中心性的拓扑生成算法生成的网络拓扑中75%的VLs实时性能优于原始人工设计的网络拓扑,且端到端延迟平均减小9.37%。利用OMNet++仿真方法,在1 400条虚拟链路的组网规模下,结果显示:基于度中心性的拓扑生成算法生成的网络拓扑中94.3%的VLs实时性能优于人为规划网络拓扑,且端到端延迟平均减小50.2%。由此表明:基于度中心性的拓扑生成算法很大程度上提高了网络的实时性能保障。      

异常传播网络静态建模方法及特性分析

异常传播现象已经成为软件开发者在异常处理过程中必须要考虑的主要问题之一.以往研究者更多关注于异常传播路径以及异常抛出的根源,而忽略异常传播结构的网络化特征.通过定义异常传播过程中方法之间的异常传递关系对异常传播结构进行网络化建模,提出了异常传播网络模型.通过对5个开源软件包的异常传播网络进行度分布、传播异常类型层次分布、聚集系数和平均最短路径等网络特征的分析发现:异常传播网络的出度和入度基本服从幂律分布;异常传播过程几乎都与"不要传播抽象异常"原则相违背;由于异常传播过程的"弱边界性",异常传播网络并没有传统软件的高内聚特征.上述分析成果可以为软件开发者在设计异常处理过程时提供指导和建议.     

Load balancing strategy and its lookup-table enhancement in deterministic space delay/disruption tolerant networks

Space networks, in which connectivity is deterministic and intermittent, can be modeled by delay/disruption tolerant networks. In space delay/disruption tolerant networks, a packet is usually transmitted from the source node to the destination node indirectly via a series of relay nodes. If anyone of the nodes in the path becomes congested, the packet will be dropped due to buffer overflow. One of the main reasons behind congestion is the unbalanced network traffic distribution. We propose a load balancing strategy which takes the congestion status of both the local node and relay nodes into account. The congestion status, together with the end-to-end delay, is used in the routing selection. A lookup-table enhancement is also proposed. The off-line computation and the on-line adjustment are combined together to make a more precise estimate of the end-to-end delay while at the same time reducing the onboard computation. Simulation results show that the proposed strategy helps to distribute network traffic more evenly and therefore reduces the packet drop ratio. In addition, the average delay is also decreased in most cases. The lookup-table enhancement provides a compromise between the need for better communication performance and the desire for less onboard computation.     

能量有效的无线传感器网络分簇路由协议

无线传感器网络（WSNs）的应用前景非常广阔,得到了越来越广泛的关注,其中网络节能、降低功耗、延长寿命是WSNs必须解决的问题。对WSNs中典型的分簇路由协议进行了详细分析,通过对比研究,提出了一种基于节点间相关性的能量有效分簇路由协议——BCCP协议。在BCCP协议中,能耗均衡分簇算法利用节点间位置相关性与节点剩余能量,降低分簇迭代次数,得到分布均匀的簇首节点,降低簇内成员节点与簇首节点的通信能耗,以此降低网络能耗;降低能耗分簇算法利用节点间数据相似性与节点间协同性,降低簇内通信、簇间通信的数据量,以此降低网络能耗。实验结果表明,BCCP协议在能耗均衡、网络存活节点数、降低能耗方面与其他方法相比均有明显的优势。      

确定性无线传感器网络定向扩散路由协议

提出了一种新的确定性无线传感器网络定向扩散路由协议以延长网络生存期.Sink以泛洪方式周期性地广播Interest,网络节点依据收到Interest的时间先后设置与邻近节点的梯度值,最先到达的梯度值最大.选择梯度最大方向上的节点建立数据传输路径.通过调整剩余能量的阈值限制低能量节点加入路径以均衡节点能耗.定性分析和仿真结果表明,在单sink单事件及多sink多事件应用场合,所提出的协议在能耗及可靠性方面均优于定向扩散协议,且更易于实际实现.同时定性分析还说明所提协议能获得更好的时延及时延抖动性能.      

多种群合作学习的多模态多目标路径规划算法

为同时规划出满足多种目标需求的多条可行路径,提高规划路径的鲁棒性与实用性,提出一种基于多种群合作学习的路径规划算法。基于粒子群算法的基本思想,先针对单一种群在多维目标空间内搜索时容易陷入局优的问题,提出基于多目标分解的子种群划分策略,平衡算法在目标空间内各个维度上的搜索能力。再依据地图中栅格点的出入度信息提取关键路径点。在编码阶段,根据关键路径点提供的维度信息,利用实数编码的方式初始化种群,降低解空间大小;在解码阶段,提出利用精英解的解码经验指导可行解的快速搜索,使解码经验能够被有效传递,降低解码的不确定性,提高了算法的寻优能力。最后,将多个种群的搜索结果进行非支配排序,得到满足优化目标的所有路径。实验结果表明:与标准粒子群算法相比,基于解码经验表指导的多种群合作学习算法具有更强的搜索能力和寻优能力,能够解决多模态多目标路径规划问题。      

基于互相关算法的环境振动检测方法研究

为检测环境振动，构建巴特沃斯带通滤波器对环境中采集到的原始数据进行滤波，提出了邻近节点判定法，使用邻近节点构建节点网络来减小算法的时间与空间复杂度，分别计算每组网络节点的平均互相关系数，通过设定互相关阈值和台站数量阈值来判定环境振动。使用1108个检波器的数据对邻近节点判定法进行验证，并讨论算法中两类阈值对判定环境振动结果的影响，理论分析和实验结果表明，该方法可用于多节点的传感器网络，可以快速、准确地检测出环境振动。     

综合路由的无线传感器网络覆盖调度

利用目前公认为理论上最好的无线传感器网络集中式覆盖控制算法MCLC(Most-Constrained Least-Constraining),结合DD(Directed Diffusion)和LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)路由协议,基于节点最小剩余能量调度覆盖集,观察最小剩余能量不同选取对节点能耗和均衡性以及网络生存期的影响.研究能耗均衡性和网络生存期的关系,提出了一种新的一般性能耗均衡的覆盖集调度的方法.仿真结果表明:所提方法可以有效提高网络生存期,同时为设计覆盖控制算法和覆盖集调度策略提供理论指导.