信息物理系統(tǒng),是一種融合了計算組件、互聯(lián)網(wǎng)和物理設(shè)備等網(wǎng)絡(luò),并為實(shí)現(xiàn)特定功能目標(biāo)而無縫集成到應(yīng)用環(huán)境中的一種相互依賴網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。相互依賴網(wǎng)絡(luò)的性態(tài)特點(diǎn),決定了單一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的失效會傳播到整個系統(tǒng),嚴(yán)重影響系統(tǒng)的魯棒性,從而形成級聯(lián)失效的效應(yīng)。級聯(lián)失效的過程對相互依賴網(wǎng)絡(luò)中的影響,會遠(yuǎn)比在單一網(wǎng)絡(luò)中造成的影響更大,從而具有更大的系統(tǒng)破壞力,使整個相互依賴的系統(tǒng)更易發(fā)生崩潰。同時可以看到,越來越多的信息物理系統(tǒng)在社會生活中得到了更廣泛的應(yīng)用。為此,如何保證信息物理系統(tǒng)的安全運(yùn)行,變得越來越重要和必要。因此,研究如何增強(qiáng)信息物理系統(tǒng)魯棒性,是一個重要且值得研究的科學(xué)問題。目前,對信息物理系統(tǒng)安全性的研究主要是面向單一網(wǎng)絡(luò)類型或單一網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)模等應(yīng)用場景,但是系統(tǒng)中子網(wǎng)絡(luò)間的耦合關(guān)系研究沒有得到大量關(guān)注。為真實(shí)表達(dá)不同信息物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性,本文構(gòu)建了一對一、一對多等耦合方式的相互依賴網(wǎng)絡(luò)模型,并基于上述模型構(gòu)建了耦合信息物理融合系統(tǒng)。其次,在構(gòu)建的模型基礎(chǔ)上,提出了增加網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部連接邊和交換網(wǎng)絡(luò)間依賴邊等安全策略實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性的機(jī)制。具體來說,基于不同的增強(qiáng)策略,對相互依賴的信息物理系統(tǒng)中的... 

【文章來源】：浙江師范大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)圖(b)小世界網(wǎng)絡(luò)圖(c)無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)圖

級聯(lián)失效通常是由單一網(wǎng)絡(luò)中少量節(jié)點(diǎn)的失效引起的,這些節(jié)點(diǎn)的失效可能會造成整個相互依賴網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模節(jié)點(diǎn)失效甚至是整個網(wǎng)絡(luò)的崩潰[20]。在級聯(lián)失效過程中,仍可以保持正常功能的節(jié)點(diǎn)需要同時滿足以下兩個條件[2,20]:(i)該節(jié)點(diǎn)必須與保持正常功能的節(jié)點(diǎn)間存在至少一條依賴邊;

通過對現(xiàn)實(shí)中的信息物理系統(tǒng)的研究,我們發(fā)現(xiàn)信息物理系統(tǒng)一般由物理子網(wǎng)絡(luò)與信息子網(wǎng)絡(luò)耦合而成的。一般情況下,信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量會多于物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量,比如電網(wǎng)系統(tǒng)中,發(fā)電站的數(shù)量少于供給設(shè)備的數(shù)量。因此,在本章中,我們構(gòu)建了一個異構(gòu)信息物理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型,該模型由網(wǎng)絡(luò)A和網(wǎng)絡(luò)B耦合構(gòu)成,網(wǎng)絡(luò)A的節(jié)點(diǎn)數(shù)NA為1500,網(wǎng)絡(luò)B的節(jié)點(diǎn)數(shù)NB是500,兩個網(wǎng)絡(luò)的耦合比為3:1,即網(wǎng)絡(luò)A中1個節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)B中個節(jié)點(diǎn)通過依賴邊相連接,而網(wǎng)絡(luò)B中的1個節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)A中3個節(jié)點(diǎn)相連接。網(wǎng)絡(luò)A和網(wǎng)絡(luò)B分別是以下兩種網(wǎng)絡(luò)類型之一:1.ER網(wǎng)絡(luò);2.SF網(wǎng)絡(luò)。所以,我們會得到4種信息物理系統(tǒng)模型,分別是:ER網(wǎng)絡(luò)與ER網(wǎng)絡(luò)耦合模型,ER網(wǎng)絡(luò)與SF網(wǎng)絡(luò)耦合模型,SF網(wǎng)絡(luò)與ER網(wǎng)絡(luò)耦合模型和SF網(wǎng)絡(luò)與SF網(wǎng)絡(luò)耦合模型。我們設(shè)置ER網(wǎng)絡(luò)和SF網(wǎng)絡(luò)的平均度均為?k?=4,SF網(wǎng)絡(luò)的λ系數(shù)為3,因此我們可以確定ER網(wǎng)絡(luò)圖GER=(1500,6000),SF網(wǎng)絡(luò)圖GSF=(500,2000),相互依賴網(wǎng)絡(luò)的依賴邊數(shù)是1500。在已構(gòu)建模型的基礎(chǔ)上,我們進(jìn)行有策略增加連接邊的操作,對初級模型進(jìn)行修改,形成新的模型。fA表示對整個信息物理系統(tǒng)模型增加連接邊的比例,它可以用下面的公式計算:


本文編號：3431845