【现货速发】网电空间中相依网络健壮性研究

本书研究网电空间内的网络相依健壮性，网电空间是随着信息技术的发展诞生的新的人类活动域，在这个空间内存在多种多样的相互依赖关联的网络，构成了所谓的相依网络。这种关联在提高各个分系统运行效率的同时，也增加了整个相依系统在面临部分网络组件故障时发生大规模失效甚至完全崩溃的风险。
针对相依网络系统，本书研究其面临不同失效情况时的失效过程和健壮性表现，更深入地了解此类网络化系统的运行和失效特点。该研究不仅有助于在社会经济领域设计更加健壮的网络化基础设施系统，也有利于加深对于网电空间作战行动机理的理解，保障未来在网电空间内可能发生的作战行动，抢占网电空间战的制高点。
具体地，本书在明确网电空间和网电空间战概念内涵和研究现状的基础上，通过对网电空间的组织层次分析，明确了网电空间内相依系统所在的层次——物理域与信息域，从实体和流程两个方面阐述了网电空间战内存在的相依关系，并建立了相应的双层相依网络模型对此进行定量化描述，然后从以下几方面对这种相依网络模型的拓扑健壮性开展了理论与仿真分析。
1）无反馈相依网络建模与健壮性分析。基于依赖边的就近构建原则，本书构建了依赖关系无反馈的相依网络模型，然后从理论和仿真两个角度分析了此类相依网络的健壮性特点。利用渗流失效理论对这类网络的失效过程进行分析后，用仿真的方法从相依耦合强度、依赖边强度和攻击信息广度三个角度对相依网络的级联失效过程进行了仿真。此外还证明了耦合强度与依赖边强度两个指标在相依网络中传播失效的作用是等价的。
2）失效概率退化的局部攻击下相依网络级联失效分析与健壮性仿真。通过对现有级联失效分析方法对应物理涵义的分析，提出了一种新的相依网络健壮性分析方法。基于此方法，对几种由人工网络构造的相依网络模型进行级联失效仿真和健壮性分析，并与传统的蓄意攻击、随机攻击等失效方式下的结果对比，更好地解释了相依系统在面临节点局部失效下的健壮性特点。
3）加权相依网络的建模与级联失效仿真。在分析节点加权的物理含义基础上，提出了加权相依网络的健壮性分析方法，同时考虑负载与相依失效的级联失效分析方法，负载失效时采用负载局部重分配的原则对失效节点负载进行分配。在此方法基础上，主要分析了节点负载容忍度参数对加权相依网络健壮性的影响，进一步对影响该参数的因素进行了初步探讨。基于对负载容忍度的讨论，提出了一种提高加权相依网络健壮性的策略并进行了定量分析。
本书后在网电空间中的两类相依网络系统对上述方法进行了应用仿真。一类是网电空间作战行动中的指挥控制和通信网络构成的相依体系，另一类是网电空间物理域及信息域内的基础设施相依网络。本书研究主要关注双层相依网络的失效特点，实际上网电空间内网络相依不仅限于双层相依，多层相依网络的失效过程更复杂也更符合实际，本书的研究可以为下一步此类相依系统的相关性质研究提供参考。

复杂网络是复杂性学科的重要分支，通过系统的拓扑结构描述和研究复杂系统，为人们分析理解各类复杂系统和现象提供了一个强有力的理论工具。近10年，网络健壮性研究是网络科学研究的难点和热点，尽管健壮性相关研究成果丰硕，但聚焦于网电空间的研究成果目前国内还未有专门的著作出版，因此编写本书有助于填补此类研究相关参考书籍的空白。本书共7章，主要涉及网电空间相依性分析与相依网络建模、网电空间无反馈相依网络健壮性分析、局部攻击下相依系统健壮性分析、网电空间加权相依网络健壮性分析方法及网电空间相依网络案例分析。本书可作为军事学专业研究生的网电空间理论和相依网络建模分析教材，也可供自然科学、工程技术和社会科学领域的研究人员和相关专业学生阅读。

阮逸润，湖南省杰青，曾获学校首届青年创新一等奖，2017年入选国家首批军事科技领域青年人才托举工程，2018获得湖南省委组织部与省科技厅颁发的湖湘青年英才称号，发表在Transportation Research Part C上的《Coloured Petri net-based traffic collision avoidance system encounter model for the analysis of potential induced collisions》论文被评为国防科技大学年度优秀学术论文。曾获英国机械工程师学会威廉史密斯科学奖，为该奖项成立30多年来首位华人学者，BBC、MIT、新华社和科学网等国内外学术机构和主流媒体广泛报道，产生了深刻的国际影响。主持和承担了国家自然科学基金等近十项国家和省部级课题。在国内外高水平期刊上发表学术论文30多篇，其中SCI一作或通信作者20篇，出版中/英文专著2部，申请发明专利9项，授权4项，且担任十余本SCI期刊的特约审稿人。发表的SCI论文《A causal model to explore the ACAS induced collisions》被巴塞罗那自治大学工程学院航空安全研究课程作为教学范例，且应邀于帝国理工学院、德国马普所等国际著名学术机构作学术报告。

章 绪论 1 
1.1 本书研究背景 1 
1.1.1 相依网络 1 
1.1.2 网电空间 2 
1.2 研究目的和意义 4 
1.3 相关领域研究进展 5 
1.3.1 基本概念 5 
1.3.2 相依网络研究现状 10 
1.3.3 网电空间研究现状 19 
1.3.4 网电空间作战研究现状 21 
1.4 本书内容与结构 24 
1.5 本章小结 26 
第二章 网电空间相依性分析与相依网络建模 27 
2.1 网电空间组织层次 27 
2.2 网电空间物理和信息域相依性分析与建模 30 
2.2.1 物理域作战实体的相依性分析 30 
2.2.2 物理和信息域内作战过程中的相依性分析 32 
2.2.3 网电空间物理和信息域相依网络建模 34 
2.3 健壮性分析框架 34 
2.4 本章小结 36 
第三章 网电空间无反馈相依网络健壮性分析 37 
3.1 引言 37 
3.2 无反馈相依网络建模 38 
3.2.1 无反馈相依网络 38 
3.2.2 失效方式和健壮性测度指标 40 
3.3 无反馈相依网络级联失效理论 41 
3.3.1 单层网络渗流分析 41 
3.3.2 无向无反馈相依网络渗流分析 43 
3.3.3 有向无反馈相依网络渗流分析 44 
3.4 健壮性影响因素分析 46 
3.4.1 相依耦合强度 47 
3.4.2 依赖边强度 58 
3.4.3 攻击信息广度 62 
3.5 本章小结 64 
第四章 局部攻击下相依系统健壮性分析 66 
4.1 引言——网络的失效方式 66 
4.2 失效概率退化的局部攻击方法 69 
4.2.1 失效概率退化的局部攻击方法 69 
4.2.2 仿真流程与健壮性测度 70 
4.3 级联失效仿真 72 
4.4 影响因素分析 75 
4.4.1 相依耦合方式 76 
4.4.2 相依耦合强度 78 
4.5 本章小结 80 
第五章 网电空间加权相依网络健壮性分析方法 82 
5.1 引言 82 
5.2 加权相依网络级联失效 83 
5.2.1 节点容量和健壮性测度 83 
5.2.2 局部负载重分配 84 
5.2.3 加权相依网络中的级联失效算法 85 
5.3 健壮性影响因素分析 87 
5.3.1 负载容忍度 88 
5.3.2 高容忍度节点比例 93 
5.4 本章小结 94 
第六章 网电空间相依网络案例分析 96 
6.1 网电空间作战指挥控制-通信相依网络健壮性分析 96 
6.1.1 指挥控制-通信相依网络建模 96 
6.1.2 局部攻击下健壮性分析 100 
6.1.3 节点加权下健壮性分析 102 
6.2 网电空间物理域信息域基础设施相依网络健壮性分析 105 
6.2.1 基础设施相依网络建模 106 
6.2.2 局部攻击下健壮性分析 107 
6.2.3 节点加权下健壮性分析 110 
6.3 本章小结 112 
第七章 本书总结 113 
参考文献 115

复杂网络是复杂性学科的重要分支，通过系统的拓扑结构描述和研究复杂系统，为人们分析理解各类复杂系统和现象提供了一个强有力的理论工具。近10年，网络健壮性研究是网络科学研究的难点和热点，尽管健壮性相关研究成果丰硕，但聚焦于网电空间的研究成果目前国内还未有专门的著作出版，因此编写本书有助于填补此类研究相关参考书籍的空白。本书共7章，主要涉及网电空间相依性分析与相依网络建模、网电空间无反馈相依网络健壮性分析、局部攻击下相依系统健壮性分析、网电空间加权相依网络健壮性分析方法及网电空间相依网络案例分析。本书可作为军事学专业研究生的网电空间理论和相依网络建模分析教材，也可供自然科学、工程技术和社会科学领域的研究人员和相关专业学生阅读。

阮逸润，湖南省杰青，曾获学校首届青年创新一等奖，2017年入选国家首批军事科技领域青年人才托举工程，2018获得湖南省委组织部与省科技厅颁发的湖湘青年英才称号，发表在Transportation Research Part C上的《Coloured Petri net-based traffic collision avoidance system encounter model for the analysis of potential induced collisions》论文被评为国防科技大学年度优秀学术论文。曾获英国机械工程师学会威廉史密斯科学奖，为该奖项成立30多年来首位华人学者，BBC、MIT、新华社和科学网等国内外学术机构和主流媒体广泛报道，产生了深刻的国际影响。主持和承担了国家自然科学基金等近十项国家和省部级课题。在国内外高水平期刊上发表学术论文30多篇，其中SCI一作或通信作者20篇，出版中/英文专著2部，申请发明专利9项，授权4项，且担任十余本SCI期刊的特约审稿人。发表的SCI论文《A causal model to explore the ACAS induced collisions》被巴塞罗那自治大学工程学院航空安全研究课程作为教学范例，且应邀于帝国理工学院、德国马普所等国际著名学术机构作学术报告。