微信網(wǎng)絡(luò)的連通度模型機(jī)制設(shè)計(jì)

閻春寧，張歡歡，劉瑞輝

(上海大學(xué)管理學(xué)院，上海 200444)

微信網(wǎng)絡(luò)的連通度模型機(jī)制設(shè)計(jì)

閻春寧，張歡歡，劉瑞輝

(上海大學(xué)管理學(xué)院，上海 200444)

從微信信息傳播的角度設(shè)計(jì)了3類連通度模型，采用無向網(wǎng)絡(luò)計(jì)算傳播速度、傳播成本、傳播效益和隱私安全4個(gè)指標(biāo)值，提出在不同機(jī)制設(shè)計(jì)下應(yīng)用不同連通度模型可以達(dá)到微信的傳播效率與安全可控之間的平衡與優(yōu)化。

微信；連通度；機(jī)制設(shè)計(jì)

0 引言

微信是騰訊公司于2011年1月21日推出的一款即時(shí)通訊社交軟件，因其新奇實(shí)用的功能深受大眾喜愛。截止到2013年11月，注冊用戶量突破6億，每日活躍用戶超過1億[1]。經(jīng)過4年的發(fā)展，微信功能越來越成熟，與人們生活發(fā)生更為深層的聯(lián)系。然而縱觀微信整個(gè)功能發(fā)展情況，從最初發(fā)布的iPhone用戶1.0測試版，僅有即時(shí)通訊、分享照片等一些簡單的基礎(chǔ)功能，到現(xiàn)在功能豐富的6.0版本，可以發(fā)送文字、視頻通話、即時(shí)對講、多人語音、曬圖、搖一搖、掃二維碼、看新聞、打車等，微信所推出的這一系列功能都是為了滿足用戶需求。微信在不斷豐富我們生活的同時(shí)，我們對微信又產(chǎn)生了進(jìn)一步的期望，如微營銷[2]、企業(yè)管理、網(wǎng)絡(luò)輿情控制[3]、電子支付、社團(tuán)網(wǎng)絡(luò)游戲等。目前的微信信息傳播機(jī)制設(shè)定只允許互為好友關(guān)系才能彼此分享信息，朋友圈中只有兩兩互為好友關(guān)系才能獲知好友們之間的信息互動(dòng)，也就是“熟人”傳播。微信網(wǎng)絡(luò)的傳播機(jī)制雖然大大增加了用戶的私密性，但是伴隨而來的是微信朋友圈廣告的泛濫。如何在保證私密安全的前提下，擴(kuò)大微信的使用功能，尤其是針對用戶的不同需求，目前卻使用相同的功能這種狀況進(jìn)行改進(jìn)，是亟待研究和解決的。

本文從微信的這種現(xiàn)狀出發(fā)，在不改變微信用戶關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過改變用戶之間權(quán)限來構(gòu)建不同連通度的微信網(wǎng)絡(luò)模型。通過分析不同連通度網(wǎng)絡(luò)模型的特點(diǎn)來評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)特性指標(biāo)，針對不同需求的用戶提供不同連通度微信網(wǎng)絡(luò)模型，以期在傳播效率和信息安全之間達(dá)到最佳平衡點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)連通度在各個(gè)領(lǐng)域都有不同的應(yīng)用。在道路網(wǎng)絡(luò)方面，文獻(xiàn)[4]提出加入連通能力的區(qū)域公路網(wǎng)的連通度計(jì)算模型，不僅能真實(shí)反映區(qū)域公路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性能，而且可以對節(jié)點(diǎn)連通度進(jìn)行排序，有助于為交通規(guī)劃提供決策參考。文獻(xiàn)[5]在現(xiàn)有評(píng)價(jià)道路網(wǎng)連通度指標(biāo)的基礎(chǔ)上提出實(shí)況連通度指標(biāo)，該指標(biāo)能夠合理地表達(dá)道路網(wǎng)的連通度變化情況，為道路網(wǎng)規(guī)劃提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面，文獻(xiàn)[6]提出了一種基于連通度的分布式多維尺度分析節(jié)點(diǎn)定位算法，該算法收斂快速且穩(wěn)定，較SMACOF算法的dwMDS(G)算法在定位精度上有明顯的提高。文獻(xiàn)[7]提出了基于最大連通度的自維護(hù)分簇算法,它是最大連通度生成簇算法的推廣,達(dá)到降低簇之間的重疊度,延長網(wǎng)絡(luò)壽命的目的。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方面，文獻(xiàn)[8]在chord算法中引入連通度選擇，改進(jìn)后的算法具有更低盲點(diǎn)率，更高即效性和搜索能力。而本文期望從連通度角度對微信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究，改變現(xiàn)在不同需求用戶類卻使用相同微信功能的這一狀況。

1 3類不同連通度網(wǎng)絡(luò)模型的建立

在社會(huì)現(xiàn)實(shí)中不同用戶類對網(wǎng)絡(luò)功能需求存在不同側(cè)重點(diǎn)，如政府側(cè)重于速度和覆蓋面，企業(yè)側(cè)重于成本，而個(gè)人則比較注重隱私安全。因此我們期望建立3類不同連通度網(wǎng)絡(luò)模型來滿足不同用戶的側(cè)重需求。在微信網(wǎng)絡(luò)中，用戶為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用戶之間的關(guān)系為網(wǎng)絡(luò)的邊。微信網(wǎng)絡(luò)的邊是通過用戶之間互相“加為好友”建立起來。微信信息傳播主要通過好友之間點(diǎn)對點(diǎn)無向傳播。信息傳播具有私密性，內(nèi)容僅限定于相互都是好友的范圍內(nèi)。也就是說，微信為無向網(wǎng)絡(luò)，即節(jié)點(diǎn)之間的信息關(guān)注并不是單向，而是同步。來考慮一種最一般的微信朋友圈關(guān)系，假設(shè)在這個(gè)微信網(wǎng)絡(luò)中有5個(gè)代表性用戶，用表示S1、S2、S3、S4、S5。他們之間的相互關(guān)系為：S1、S2、S3兩兩互為好友關(guān)系，S4與S1、S5互為好友關(guān)系，S1與S5非好友關(guān)系。假定，S1為信息發(fā)布者，那么這5個(gè)節(jié)點(diǎn)以及它們之間的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

在用戶關(guān)系不變的基礎(chǔ)上，通過改變用戶之間信息分享的權(quán)限建立3類不同連通度網(wǎng)絡(luò)模型。如圖2所示，其中粗實(shí)線表示用戶關(guān)系，細(xì)虛線表示權(quán)限開放。

A類——稱為傳播型連通度網(wǎng)絡(luò)模型。該網(wǎng)絡(luò)連通度最大，節(jié)點(diǎn)之間信息互為共享狀態(tài)。當(dāng)S1發(fā)布一則信息后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都能在第一時(shí)間收到該信息，且任何與節(jié)點(diǎn)S1交流互動(dòng)的信息都能被其它節(jié)點(diǎn)所獲知。即該網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)與S1皆為好友關(guān)系，且信息互動(dòng)權(quán)限開放至兩兩互為好友關(guān)系。

B類——稱為私密型連通度網(wǎng)絡(luò)模型。該網(wǎng)絡(luò)連通度最低，具有很好的私密性。當(dāng)S1發(fā)布一則信息后，只有與其互為好友關(guān)系的節(jié)點(diǎn)才能獲知該信息，好友之間的信息互動(dòng)也只能兩兩互為好友關(guān)系才能分享。

C類——稱為推廣型連通度網(wǎng)絡(luò)模型。該網(wǎng)絡(luò)模型連通度介于傳播型與私密型網(wǎng)絡(luò)模型之間。通過推廣，與S1互為好友的節(jié)點(diǎn)都具有兩兩信息互通的權(quán)限。即當(dāng)S1發(fā)布一則信息后，其與好友節(jié)點(diǎn)之間的信息互動(dòng)均可被其它好友節(jié)點(diǎn)所獲知。

圖1 微信用戶關(guān)系網(wǎng)絡(luò)示意圖Fig.1 The network of wechat user relationship

圖2 3類連通度網(wǎng)絡(luò)模型Fig.2 Three types of connectivity model

2 網(wǎng)絡(luò)特性指標(biāo)分析

為了研究3類不同連通度微信網(wǎng)絡(luò)模型的特性，用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法[9]對其進(jìn)行指標(biāo)分析。在微信網(wǎng)絡(luò)中，信息傳播速度、傳播成本、傳播效益、還有隱私安全這4個(gè)網(wǎng)絡(luò)特性指標(biāo)可以比較概括地描述不同連通度網(wǎng)絡(luò)模型所能滿足的不同用戶需求。

2.1 微信網(wǎng)絡(luò)傳播速度

微信網(wǎng)絡(luò)傳播速度主要取決于微信網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的距離。在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中平均路徑長度是用來度量整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間信息傳播的有效性，即一個(gè)節(jié)點(diǎn)經(jīng)過多少邊數(shù)才能達(dá)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)i和j之間的距離dij定義為連接這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的平均路徑長度L,如果不計(jì)算節(jié)點(diǎn)自身的距離，那么平均路徑長度定義為[10]：

(1)

其中n為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)。網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度也稱為網(wǎng)絡(luò)特征路徑長度。研究發(fā)現(xiàn)盡管許多實(shí)際的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)巨大，網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度卻很小。1967年Milgeram[11]通過發(fā)郵件的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了小世界理論，世界上任何兩個(gè)人之間的度不超過6個(gè)。2012年，F(xiàn)acebook聯(lián)合米蘭大學(xué)對七億Facebook用戶進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入4度分割時(shí)代[12]。文獻(xiàn)[13]研究得出微信網(wǎng)絡(luò)平均路徑長度L等于2.45。在節(jié)點(diǎn)數(shù)相同而結(jié)構(gòu)不同的網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度取值越小其連通度越好，因此可以用平均路徑長度的倒數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)的傳播速度。這樣網(wǎng)絡(luò)連通度的高低可以用傳播速度來刻畫，傳播速度越快的網(wǎng)絡(luò)連通度也就越高。傳播速度定義為

V=1/L

(2)

針對本文提出的3種網(wǎng)絡(luò)模型，可得如下傳播速度計(jì)算結(jié)果：

LA=(d54+d53+d52+d51+d43+d42+d41+d32+d31+d21)/10

VA=1/LA=1

同理，可得LB=1.7,VB=0.588；LC=1.3，VC=0.769。

2.2 微信網(wǎng)絡(luò)傳播成本

微信網(wǎng)絡(luò)傳播成本考慮由3類構(gòu)成：固定成本C0，技術(shù)成本C1和時(shí)間成本C2。固定成本就是發(fā)布一則信息所需要的人力物力，通常是一個(gè)固定值，不隨時(shí)間的改變而改變。技術(shù)成本主要取決于信息的轉(zhuǎn)發(fā)，也可以是點(diǎn)贊。而時(shí)間成本則主要取決于信息傳播的延遲，即信息覆蓋網(wǎng)絡(luò)所需時(shí)間。于是定義C0=α，C1=kλ，C2=Lλ，其中k為單位轉(zhuǎn)發(fā)成本系數(shù)(0

C=α+kλ+Lλ

(3)

A類網(wǎng)絡(luò)中，信息能第一時(shí)間覆蓋整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，不需要轉(zhuǎn)發(fā)，故此類網(wǎng)絡(luò)只計(jì)算固定成本α。B類網(wǎng)絡(luò)中，信息只在好友之間傳播，自愿行為比較多，轉(zhuǎn)發(fā)成本系數(shù)比較低。而C類網(wǎng)絡(luò)中，推廣行為需要用利益誘導(dǎo)，故轉(zhuǎn)發(fā)成本技術(shù)比較高。故此定義轉(zhuǎn)發(fā)成本系數(shù)高低為0.1和0.3。計(jì)算3類連通度網(wǎng)絡(luò)模型傳播成本：

2.3 微信網(wǎng)絡(luò)傳播效益

在微信網(wǎng)絡(luò)中，信息的傳播都是點(diǎn)對點(diǎn)傳播，由點(diǎn)及面的傳播過程。對于本文研究微信網(wǎng)絡(luò)傳播效益問題，簡單定義為在微信網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)之間信息的傳播率，也就是信息擴(kuò)散問題。

A類網(wǎng)絡(luò)特征是一步到位，其函數(shù)關(guān)系為常函數(shù)F(A)=n。B類與C類網(wǎng)絡(luò)，信息是由獲取信息的節(jié)點(diǎn)再次擴(kuò)散，基數(shù)為網(wǎng)絡(luò)平節(jié)點(diǎn)數(shù)。其擴(kuò)散函數(shù)定義為指數(shù)函數(shù)，設(shè)為F(x)=Rxλ，其中R為信息發(fā)布節(jié)點(diǎn)數(shù)目，x為網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度，λ為轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)。所以，F(xiàn)(B)=2λ，F(xiàn)(C)=2.8λ。其函數(shù)關(guān)系如圖3所示：單位時(shí)間內(nèi)，A網(wǎng)絡(luò)覆蓋網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)最快，B網(wǎng)絡(luò)最慢。

圖3 3種網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)散函數(shù)示意圖

2.4 微信網(wǎng)絡(luò)隱私安全

微信網(wǎng)絡(luò)的隱私安全是網(wǎng)絡(luò)特性的一個(gè)重要指標(biāo)，大量用戶使用微信的原因之一也正是微信優(yōu)秀的個(gè)人隱私技術(shù)。微信網(wǎng)絡(luò)在信息傳播機(jī)制中設(shè)定，非互為好友關(guān)系不能獲取對方信息。

那么當(dāng)信息發(fā)布節(jié)點(diǎn)發(fā)布一則信息之后，與其互為好友關(guān)系的節(jié)點(diǎn)可以第一時(shí)間獲取信息，網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)則需要等待其好友轉(zhuǎn)發(fā)之后才能看到該信息。其中，與信息發(fā)布節(jié)點(diǎn)互為好友關(guān)系的節(jié)點(diǎn)也可能是兩兩互為好友關(guān)系，只要其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)與信息發(fā)布節(jié)點(diǎn)發(fā)生互動(dòng)，即點(diǎn)贊或評(píng)論，那么其它節(jié)點(diǎn)也可以即時(shí)看到互動(dòng)信息。轉(zhuǎn)發(fā)信息所帶來的信息泄露與網(wǎng)絡(luò)平均路徑長度有關(guān)，網(wǎng)絡(luò)平均路徑越長，信息泄露越慢，反之則越快。在平均路徑長度不變的基礎(chǔ)上，每轉(zhuǎn)發(fā)一次，隱私安全相應(yīng)的降低。將隱私安全定義在中，越接近1隱私安全性越好，綜合考慮網(wǎng)絡(luò)的平均路徑長度、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)和網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度，提出如下計(jì)算公式：

(4)

根據(jù)安全隱私計(jì)算公式，可得3類連通度模型的隱私安全值為

3 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)證分析

本文提出的3種不同連通度微信網(wǎng)絡(luò)模型，用戶關(guān)系相同，權(quán)限開放程度不同。對于不同的用戶需求，比對4個(gè)網(wǎng)絡(luò)特征指標(biāo)可以選擇性應(yīng)用。微信用戶分類為政府、企業(yè)、個(gè)人，根據(jù)用戶需求進(jìn)行實(shí)證分析。假定在一個(gè)微信網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)數(shù)為100，即n=100。計(jì)算A網(wǎng)絡(luò)、B網(wǎng)絡(luò)、C網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值如表1所示。

表1 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算結(jié)果

表2 3類連通度網(wǎng)絡(luò)特性指標(biāo)值

Tab.2 Three types of connectivity network feature index

傳播速度傳播成本一次傳播效益隱私安全A網(wǎng)絡(luò)111000B網(wǎng)絡(luò)0.4765.5150.435C網(wǎng)絡(luò)0.6674.6520.206

假設(shè)信息發(fā)布之后轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)了2次，記λ=2，計(jì)算3類連通度模型特性指標(biāo)值，如表2。

政府應(yīng)用微信主要是為了及時(shí)發(fā)布政務(wù)信息，發(fā)布重大突發(fā)事件新聞和宣傳各類政府法規(guī)，與民眾溝通與互動(dòng)，引導(dǎo)輿論，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)社會(huì)管理創(chuàng)新。政府發(fā)布的信息，希望能快速傳播到每一個(gè)民眾，不存在隱私安全問題，要求傳播速度快，同時(shí)成本比較低。例如大型慶祝類活動(dòng)導(dǎo)致的嚴(yán)重踩踏事件，事發(fā)原因往往由于人員在短時(shí)間內(nèi)流量過大，政府沒有及時(shí)采取有效的應(yīng)對措施。雖然政府通過傳統(tǒng)的各種媒體進(jìn)行宣傳，但是及時(shí)性明顯不夠。如果能夠采用本文提出的A類傳播型連通度網(wǎng)絡(luò)模型，則在相應(yīng)區(qū)域的微信用戶能實(shí)時(shí)獲取政府發(fā)布的預(yù)警信息，從而有效避免嚴(yán)重踩踏事件的發(fā)生。表2所示，A網(wǎng)絡(luò)傳播速度最快，成本最低，傳播效益最好。

對于個(gè)人微信用戶而言，更加注重隱私。2015年1月25日，來自“寶馬中國”、“vivo”、“可口可樂”3個(gè)品牌的首批微信朋友圈廣告上線，迅即成為當(dāng)晚朋友圈熱議焦點(diǎn)。對于微信推出朋友圈的廣告行為，一項(xiàng)對2 000條網(wǎng)民評(píng)論的分析顯示，支持比例25.6%，反對比例34.1%，持中立態(tài)度比例40.3%。而其中有21.6%的人擔(dān)憂大數(shù)據(jù)分析侵犯個(gè)人隱私，18.4%的人反感朋友圈廣告堆積。以個(gè)人用戶為中心的微信網(wǎng)絡(luò)，希望隱私度比較高，能與好友之間實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。對比分析，B類網(wǎng)絡(luò)模型隱私度最高，安全可控，適合個(gè)人用戶。

企業(yè)對于微信的需求是期望能將廣告宣傳到每一位用戶，但是通過微信營銷需要成本，而且用戶關(guān)注隱私安全，也不可能完全對企業(yè)開放權(quán)限。故此，企業(yè)的需求限定在力求傳播成本低，傳播效益高的模型。對比分析B網(wǎng)絡(luò)和C網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)顯示，C網(wǎng)絡(luò)速度比B網(wǎng)絡(luò)快40.13%，傳播成本降低16.36%，一次傳播效益高出246.67%。雖然隱私安全比B網(wǎng)絡(luò)降低52.64%，但隱私度遠(yuǎn)高于A網(wǎng)絡(luò)，可見C類網(wǎng)絡(luò)模型比較符合企業(yè)營銷需求。

4 結(jié)論

在用戶關(guān)系不變的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了3類不同連通度網(wǎng)絡(luò)模型，稱為傳播型連通度網(wǎng)絡(luò)模型、私密型連通度網(wǎng)絡(luò)模型和推廣型連通度網(wǎng)絡(luò)模型，每一類連通度模型都有其特有的網(wǎng)絡(luò)特性。為了定量評(píng)價(jià)不同連通度網(wǎng)絡(luò)模型的優(yōu)劣，本文提出了4個(gè)網(wǎng)絡(luò)特性指標(biāo)：傳播速度、傳播成本、傳播效益和隱私安全。通過對3類網(wǎng)絡(luò)實(shí)證分析計(jì)算，發(fā)現(xiàn)不同需求的用戶使用不同連通度的網(wǎng)絡(luò)模型能更好地達(dá)到傳播效率和隱私安全之間的平衡。從政府角度，采用傳播型連通度網(wǎng)絡(luò)模型，能及時(shí)傳播重要的信息；對于個(gè)人而言，采用私密型連通度網(wǎng)絡(luò)模型則可以提高隱私安全；而對于企業(yè)，采用推廣型連通度網(wǎng)絡(luò)模型，不僅能有效推廣產(chǎn)品信息，還能減少成本的支出。本文提出的網(wǎng)絡(luò)模型，用戶關(guān)系不需要發(fā)生改變，改變的只是用戶之間權(quán)限的開放程度。微信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)這一功能，在技術(shù)上并不十分困難，成本也不高。但是，采用不同連通度網(wǎng)絡(luò)模型，對于不同需求的用戶能各取所需，在不可兼得的傳播效率與安全隱私之間取得平衡與優(yōu)化。

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(責(zé)任編輯 耿金花)

Mechanism Design of Connectivity Model in Wechat Network

YAN Chunning, ZHANG Huanhuan, LIU Ruihui

(School of Management, Shanghai University, Shanghai 200444, China)

Three types of connectivity models are designed from the perspective of Wechat information dissemination in this paper. It is shown by calculating propagation speed, cost, efficiency and privacy based on undirected network that the balance and optimization between the propagation efficiency and safety of Wechat can be achieved using the different connectivity models under different mechanism designs.

wechat; connectivity; mechanism design

1672-3813(2015)04-0050-05;

10.13306/j.1672-3813.2015.04.007

2015-03-31;

2015-05-15

國家自然科學(xué)基金(61174160)

閻春寧(1958-)，女，湖北武漢人，博士，教授，主要研究方向?yàn)閺?fù)雜網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)險(xiǎn)管理。

N94

A