综合保障网络是为了保障战争、抗洪抢险等重大行动所需，以物 资贮存点等保障实体为依托，把各种保障资源按一定的要求和原 则合理部署，在空间上形成网络化布局的保障体系。在这个体系 中，仓库、医院、工厂、供应站等构成保障实体，铁路、公路、 水路、管线、航线等构成连接网络的纽带，在网络中运行的有信 息、物资、人员、技术实体等。
无标度网络的双重性
生机勃勃：无标度网络在随机打击下，生机勃勃，抗毁能力很强 脆 弱：在智能打击下，无标度网络显得异常脆弱
6/140
无标度网络的双重性
巴拉巴斯等人把无标度网络置于两种类型的打击之下（随机打击、智能 打击）。在前一种打击中，他们随机地攻击了个别的节点，在后一种中， 则仅仅拿掉了这些活动中心──网络中四通八达的节点。
研究任务
测度指标
研究拓扑结构的可靠性及网络组织的要求 和改进措施
研究通信设备终端到终端的可靠性及整个 网络系统设备的可靠性
分析网络路由算法的效率、流量控制、路 由管理
研究网络环境和网络异常故障的规律对网 络可靠性的影响
分析网络业务能力及服务质量，对网络的 性能可靠性进行综合评价
研究网络维护和管理体系及提高维护管理 水平的措施
没有得到最终研究结果，度分布存在幂律分布、均匀分 布、以及指数分布等多种形式。 在这样的网络上，如果发生个别物种的衰落或死亡会对 整体生态系统产生什么影响呢？
11/140
复杂网络抗毁性举例之四
野战地域通信网是由25-30个干线节点组成的拓扑结构为栅格状的 大型无线通信系统，为陆军作战部队之间的信息传递提供迅速、 安全和可靠的通信。
复杂网络可靠性研究
1
我们被网络包围着，几乎所有的复杂系统都可以抽象成网 络模型，这些网络往往具有大量的节点，节点之间有着复杂的 连接关系。
2/140ຫໍສະໝຸດ 报告内容1. 复杂网络可靠性概述 2. 指标体系与模型 3. 复杂网络可靠性的有关研究内容 4. 网络可靠性研究方法论
3/140
报告内容
1. 复杂网络可靠性概述 2. 指标体系与模型 3. 复杂网络可靠性的有关研究内容 4. 网络可靠性研究的方法论
4/140
1 复杂网络可靠性概述
无标度网络的双重性 复杂网络抗毁性举例 复杂网络可靠性定义
5/140
无标度网络的双重性
无标度网络定义
1998年，印第安纳州圣母大学物理学教授巴拉巴斯及其同事在对万 维网拓扑结构进行研究时发现，考察的情况比随机网络所描述的要 复杂，即钟形曲线的连接平均数或标度不见了，它所产生的是一条 不断递减的曲线。巴拉巴斯把具有这种性质的网络称之为无标度网 络（scale-free networks）。
最新的研究表明不同拓扑结构的网络对这两种损伤的抗毁 性存在很大差异。这使得我们不得不重新回过头来研究复 杂网络的可靠性、抗毁性。
什么样的拓扑结构可靠性更好？抗毁性更强？
13/140
复杂网络可靠性定义
（复杂）网络可靠性： 是指网络系统在规定条件下和规定时间内完成规定功
能的能力，可靠性的概率度量称为可靠度。这个定义包含 了五个方面的内容 :对象、条件、时间、功能和能力。
抗毁性、生存 性 设备可靠性
可用性 完成性、有效 性
17/140
网络的效能分析
网络系统效能定义：系统在规定的条件下，满足给定的定 量特征和服务要求的能力。它是系统可用性、可信性及固 有能力的综合反映。
反映在互联网中，我们几乎都使用着微软的Windows开 放式操作平台，针对单一安全漏洞的病毒就足以感染大部 分网络连接，几位美国网络安全专家在最近的一份联合报 告中极力呼吁，过分依赖微软软件可能导致“大规模、雪 崩式故障”。
10/140
复杂网络抗毁性举例之三
网络抗毁性分析的一个重要实例是食物链网络。 对于食物链网络，由于规模限制，食物链网络的度分布
14/140
报告内容
1. 复杂网络可靠性概述 2. 指标体系与模型 3. 复杂网络可靠性的有关研究内容 4. 网络可靠性研究的方法论
15/140
2 指标体系与模型
网络可靠性指标体系 网络抗毁性评估模型 网络抗毁性优化设计模型
16/140
网络可靠性研究的层面及任务
研究层面 网络拓扑层 网络设备层 网络路由层 网络运行层 网络业务层 网络管理层
在随机打击下，随机网络很容易遭受伤害。由于越来越多的节点被摧毁， 所以从一个节点到达另外一个所需的步骤数量稳步增加。与此形成对照， 无标度网络在这种打击面前则生机勃勃，抗毁能力很强。
在智能打击下，随机网络的衰败方式与在随机打击下相同。但无标度网 络一旦5％的活动中心被去除，穿越网络所需的步骤数量就增加一倍。
虽然所有对电力网络的研究工作还不能确定美加电网就是一 种“无标度网络”，但有一点已经明确，那就是电力网是一 个复杂的网络系统，对网络中一定数量集散节点的蓄意攻击， 就能破坏整个网络的正常运行，而且如果这些集散节点之间 的松散联系一旦相互影响、交叉感染，整个网络的安全性就 将大大降低。
9/140
复杂网络抗毁性举例之二
8/140
复杂网络抗毁性举例之一
北美电力网是一个由大型发电厂为集散节点，以主干电力网 相互连接起来的类似无标度网络的高度集群电网。由于他们 使用的是同步交流电网，只要一家电厂出事，频率异动就会 瞬间波及全网。
美加电网的崩溃清楚地解释了“集群现象”，并且极其吻合 无标度网络理论对集散节点的定义和因此而形成的对于网络 安全特性的估计。
巴拉巴斯说：“这表明无标度网络总的来说很容易受到智能打击伤害。”
7/140
复杂网络抗毁性举例之一
美加电网的大崩溃事故已经过去一年了，或许瞬间的黑暗 并没有使远在亚洲的我们感受到纽约人的惊栗，但是网络 中无意或有意生成的安全隐患却令人无法逃避。面对与生 活日渐亲密的网络，我们不禁要问：
“网络到底有多可靠？”
相对于日常通信、运输等问题，这些军用网络更强调网络在恶劣 环境下的抗毁能力。
12/140
复杂网络可靠性定义
复杂网络的可靠性、抗毁性研究一直是一个十分棘手的问 题，这主要归根于一直以来我们对复杂网络的拓扑结构知 之甚少，甚至有很大偏差。
以往的复杂网络抗毁性模型都是建立在随机网络模型上的， 在抗毁性分析中我们也仅考虑随机打击。