Continuous multiplicative attribute graph model

Network modeling is an important approach in many fields in analyzing complex systems. Recently new series of methods have emerged, by using Kronecker product and similar tools to model real systems. One of such approaches is the multiplicative attribute graph (MAG) model, which generates networks based on category attributes of nodes. In this paper we try to extend this model into a continuous one, give an overview of its properties, and discuss some special cases related to real-world networks, as well as the influence of attribute distribution and affinity function respectively.     

基于多层复杂网络的中欧班列运输网络关键节点识别研究

若运输网络中的重要节点发生故障,中欧班列的运输效率和货物流动会受到严重制约。 本文提出一种基于改进TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution) 法及灰色关联分析的多层网络节点重要性评价方法。首先,以中欧班列运输网络结构特征为基础,构建中欧班列多层网络;其次,选取度中心性、介数中心性及接近中心性等多个评价指标,运用改进TOPSIS法计算节点单层网络重要度评价值,采取灰色关联分析融合得到节点综合重要度评价值;最后,利用多层网络SIR(Susceptible Infected Recovered Model)模型验证方法的有效性。 结果表明：本文识别出的关键节点包含中欧班列主要线路的起讫城市、境内外重要口岸和中欧班列集结中心,结果与实际情况较为契合;采用排序前10%重要节点作为初始感染节点,SIR网络感染率在 20 次迭代后达到 97.8%,本文提出方法的网络节点感染率及传播速率均高于 BC (Betweenness Centrality)算法、DC(Degree Centrality)算法和PageRank算法等传统单一网络排序方法,即识别的关键节点对全局网络的影响更为普遍和高效。此外,根据排序结果从国家层面提出相应的政策建议,有助于提高中欧班列运输网络的鲁棒性。     

基于传输效率矩阵的复杂网络节点重要度排序方法

为了提高网络节点重要度评估的准确性,应用复杂网络理论,通过分析非邻接节点对节点重要度评估产生的重要影响,提出了一种基于网络传输效率矩阵的节点重要度排序方法.该方法综合了节点的局部重要性和全局重要性,弥补了节点重要度贡献只依赖于邻接节点的不足.在ARPA网络上对连续移除重要节点的连锁故障进行了仿真.结果表明,相比于节点重要度评价矩阵法,采用本文方法在移除最重要的2个节点后网络的最大连通子图规模降低了23.8%,该结果进一步验证了本文方法的准确性.      

复杂网络的邻接矩阵及其特征谱

复杂网络的邻接矩阵全面地刻画了网络中节点之问的相互关系,通过它能够很好地描述复杂系统的特质.文中推导了网络邻接矩阵与网络各特质之间的函数关系,找出了网络邻接矩阵与网络结构的一一对应关系,还对各类网络的邻接矩阵特征谱进行了分析与总结,结果表明不同类型的网络其邻接矩阵谱分布也不相同.     

复杂网络的重叠社区发现并行算法

随着网络规模的快速增长,传统社区发现算法难以处理大规模网络数据和满足复杂网络的可扩展分析需求. 本文提出一种适用于大规模复杂网络的重叠社区发现算法PHLink. 该算法根据复杂网络的无标度特性将节点建立连边的原因进行分析和归类,用以识别网络中具有重叠性的社区结构,并采用MapReduce计算框架对网络进行分割和冗余存储,减弱了图计算的耦合性,解决了社区发现算法的分布式计算问题. 通过真实网络测试,PHLink算法可以大幅度降低边计算的复杂度,对于无标度特性明显的复杂网络提取0.1%的枢纽节点即可节省94%以上的计算量,较传统算法具有较高的稳定性和准确性,并且在Hadoop平台有良好的加速性和伸缩性,可以处理千万级连边规模的大规模复杂网络.      

基于邮件挖掘社会网络核心层的新方法

社会网络分析应用于挖掘各组织及组织内部成员之间通信行为,是一种新的研究方法,在分析基于邮件构成的网络基础上,提出一种挖掘社会网络核心层的新方法MCCY.该方法首先删除结点度小于一定阈值的结点,再运用社团结构及中心度分析找出部分网络核心成员,最后结合已删除的结点得出完整的网络核心层.实验结果显示,该方法可以找出全部的网络核心成员,且在一定程度上解决了大型网络不容易计算的问题.     

传播动力学视角下集装箱海运网络关键港口节点识别

将船期延误与重要港口节点的识别问题相结合，通过传播动力学模型，对世界集装箱海运 网络的传播特性进行分析，发现港口节点传播能力与度值满足幂为16.84的幂律分布，具有无标 度特征，且度值与传播影响力的相关性较强。以 SIS(Susceptible-Infected-Susceptible)模型为基 础，结合网络结构特性，比较不同节点传播影响力评估方法发现，节点间最短路径长度是衡量节 点传播能力的一个重要因素。基于引力模型，提出考虑度值、节点核心位置及节点间最短路径长 度的综合取值法，验证了改进引力模型在世界集装箱海运网络节点传播能力评估中的适用性，发 现综合取值法对模型精确度提高有促进作用。研究得到：世界各港口传播影响力排序，为关键港 口的识别提供了不同视角；高传播影响力港口普遍集中在亚洲区域，其次为欧洲地区；高连通性 与高传播影响力无正相关性。     

基于复杂网络同步城市快速路协调控制研究

基于复杂网络同步,本文研究城市快速路多入口匝道协调控制问题.采用元胞传输模型建立城市快速路节点耦合的复杂网络动力学模型,以同步为目标设计多入口匝道协调控制器并确定控制策略,其中牵制节点对应需施加控制信号的入口匝道,推导出城市快速路网络系统同步的稳定性条件,以此得到牵制节点和反馈增益矩阵.通过具体例子仿真验证了本文协调控制方法的有效性,能以较小的控制范围代价达到抑制交通拥堵从而提高道路通行效率的目的,控制效果优于传统协调控制方式,可进一步推广到大规模城市交通网络系统.     

基于中心性和PageRank的网页综合评分方法

为准确、高效地对网页进行评分,提出了一种基于中心性(结点度、居间度和紧密度)和PageRank算法的网页评分方法CentralRank.它采用PageRank算法计算网页分数,借助中心性度量的方法计算页面在Web社会网络中的重要性.为了验证CentralRank的性能优势,设计了一个网页抓取器,可利用该抓取器自动、准确地下载网页信息.该网页抓取器集成了网络信息采集、页面内容分析和页面消重3项技术.基于大量真实数据的实验结果表明:CentralRank在保证网页评分时间性能的前提下,比单纯基于中心性的网页评分算法和PageRank算法更准确、有效,预测准确性分别提高约14.2%和7.5%.     

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随着新线的建设,城市轨道交通网络规模不断扩大,不同时期的网络特征不同,以北京为例分析发展变化规律,可以为轨道交通网络化运营提供建议.根据复杂网络理论,首先对比了北京市轨道交通规划路网和目前运营路网的网络特征值,分析了特征值的变化规律,得出规划路网的平均度、聚集系数、平均最短距离等指标均有所增大,但由于服务半径扩大,网络效率略有下降.然后针对重要节点失效和线路失效,对比了失效后的网络弹性,并确定了网络中的重要节点.结果表明：节点失效和线路失效对规划路网的影响较小,部分车站的重要度随着网络完善而发生改变,对于运营路网,必须保障重要节点的可靠性.     

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航空运输是国家综合运输系统的重要组成部分,但航空运输网络与综合运输网络在网络特性上区别明显. 与综合运输网络呈现随机网络的特征不同,航空运输网络具有无标度网络的特征,枢纽节点和干线航段的集中度高,网络呈现为轮辐式结构,机场节点是网络中的重要基础设施,也易成为网络效率的瓶颈. 在综合运输大通道上,航空运输方式与其他交通方式的关系表现为在客货运输市场上的自然分工和自由竞争;在综合交通枢纽上则表现为衔接与合作关系. 机场枢纽是体现综合运输效率的关键点,需要其他运输方式的主动衔接与配合,以发挥航空运输高效快速的优势. 基于不同的网络特性,为实现两种运输网络的协同,有必要优化和改善航空运输与综合运输网络的衔接.     

一种基于Quasi-UDG模型的无线传感器网络非测距定位算法

针对Quasi—UDG模型下无线传感器网络随机部署的拓扑特征,提出了一种非测距基于权重的定位算法EWLS（Enhanced Weighted Least Square）．首先,设计出一种节点跳数和距离关系估计的方法,然后依据跳数值与距离关系的概率表达式,给出EWLS定位算法中节点测量距离信息的权重．仿真实验表明,在不同的锚节点密度、Quasi-UDG模型因子和平均邻居节点数的参数下,EWLS算法定位误差较小,同最小均方误差相比,有效地提高了节点定位的精度．     

Effects of denial of service attack in mobile ad hoc networks

Mobile ad hoc networks are often deployed in environments where the nodes of the networks are unattended and have little or no physical protection against tampering. The nodes of mobile ad hoc networks are thus susceptible to compromise. The networks are particularly vulnerable to denial of service (DoS) attacks launched through compromised nodes or intruders. In this paper, we investigated the effects of flooding attacks in network simulation 2 (NS-2) and measured the packet delivery ratio and packet delay under different flooding frequencies and different numbers of attack nodes. Simulation results show that with the increase the flooding frequencies and the numbers of attack nodes, network performance drops. But when the frequency of flooding attacks is greater than a value, the performance decrease gets smooth. Meanwhile the packet delay firstly increases and then declines to a value of stability at the end.     

双环网络DL（N,h）（h｜N）的最短路径算法

对双环网络DL（N,h)（满足最大公因数g(N,h)=h)进行了分析,证明了这类双环网络中最短路径形式唯一且可用简单的数学表达来描述,给出了最短路径的公式,在此基础上,给出了一个求最短路径的简便算法,讨论了该类网络的直径等有关问题,证明了两点间的平均距离等于直径的一半。     

A Secure Multi-Routing Platform for Ad Hoc Network

In an ad hoc network, it is usually difficult to optimize the assignment of network routing resources using a single type of routing protocol due to the differences in network scale, node moving mode and node distribution. Therefore, it is desirable to have nodes run multiple routing protocols simultaneously so that more than one protocols can be chosen to work jointly. For this purpose,a multiple routing platform for Ad hoc networks is proposed on a higher level of current routing protocols. In order to ensure the security of the platform, a security mechanism and its formal analysis by BAN logic is given. The simulation results of the network performance demonstrate that the proposed multi-routing platform is practicable in some complex applications.     

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针对综合运输网络运量预测需求,建立了多式网络分层分配模型,以分层网络拓扑结构和相应路径搜索算法的改进为重点,建立了适合分层网络结构的运量分配模型. 分层网络模型中心节点代表城市中心和换乘枢纽,相应地构建适用分层网络结构的广义费用函数、路径搜索算法. 以本文研究方法为基础开发了辅助计算系统,用于解决大规模运输网络的运输需求预测问题. 以在建的京沪高速铁路沿线运输网络为研究案例,研究结果验证了本文构建的多方式分层分配模型的有效性与实用性.     

一类点权网络中的全局最大动态流问题

全局最大动态流问题在交通运输等领域有着广泛的应用,以往关于该类问题的研究,基本上是针对只含弧权的普通网络或节点有一个停留时间和停留量限制的点权网络．但应用于某些实际问题时,网络中节点的权重具有方向性,一定数量的流通过节点时所耗费的时间和容量限制与其走行方向有关．本文针对这类点权网络,研究其全局最大动态流问题,建立了数学模型,提出了一种改进算法,并给出了数值算例．     

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采用复杂网络理论中的点度中心度、中间中心度、接近中心度等3个关键指标,结合航空货物运输数据,用SPSS对我国航空货运网络进行系统聚类,从城市、区域和航线等角度对货运网络进行层级分析.研究表明：我国航空货运网络分布不均衡,具有明显的枢纽层级城市、区域层级城市、中级层级城市和边缘层级城市等4个层级结构;绝大部分航空货运量、航线、起降架次等集中在少数枢纽层级城市和区域层级城市,其他层级城市则依赖这2类城市进行货物运输中转.亟须合理安排新增航线和新增通航城市以解决航空货运枢纽城市后劲不足等问题.     

Hierarchy of Air Freight Transportation Network Based on Centrality Measure of Complex Networks

In this paper, the air freight network in China is systematically clustered with the three key indicators of point-degree centrality, middle degree centrality and close centrality of complex network theory based on field air freight transport data. The air freight network is also analyzed from the city, regional and airline. The results show that the distribution of the air freight network in China is imbalanced and has a very clear four hierarchy of hub-level city, regional-level city, middle-level city and edge-level city. The vast majority of air freight, routes, movements, navigable cities concentrated in a few urban and regional cities, and the freight transportation of other cities mainly depend on transfer from the central cities. Reasonable establishments of new routes and navigable cities are rather essential to improve the capacity of air freight hub cities.     

A secure and reliable routing protocol for wireless mesh networks

This study proposes an efficient secure routing protocol which considers symmetric and asymmetric links for wireless mesh networks （WMNs）. A wireless mesh network is a group of wireless mesh routers and several kinds of wireless devices （or nodes）. Individual node cooperates by forwarding packets to each other, allowing nodes to communicate beyond the symmetric or asymmetric links. Asymmetric link is a special feature of WMNs because the wireless transmission ranges of different wireless devices may be different. The asymmetric link enhances WMN coverage. Providing security in WMNs has become an important issue over the last few years. Existing research on this topic tends to focus on providing security for routing and data content in the symmetric link. However, most studies overlook the asymmetric link in these networks. This study proposes a novel distributed routing protocol beyond symmetric and asymmetric links, to guarantee the security and high reliability of the established route in a hostile environment, such as WMNs, by avoiding the use of unreliable intermediate nodes. The routes generated by the proposed protocol are shorter than those in prior works. The major objective of the proposed protocol is to allow trustworthy intermediate nodes to participate in the path construction protocol. The mesh clients out of mesh router wireless transmission range may discover a secure route to securely connect to the mesh router for Internet access via the proposed protocol. The proposed protocol enhances wireless mesh network coverage and assures security.