非毀傷性攻擊下C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)估方法*
2016-03-02 03:37:04任清輝張東戈萬(wàn)貽平董浩洋
指揮控制與仿真 2016年1期
任清輝,張東戈,萬(wàn)貽平,董浩洋
(解放軍理工大學(xué)指揮信息系統(tǒng)學(xué)院,江蘇南京 210007)
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非毀傷性攻擊下C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)估方法*
任清輝,張東戈,萬(wàn)貽平,董浩洋
(解放軍理工大學(xué)指揮信息系統(tǒng)學(xué)院,江蘇南京210007)
摘要:非致命毀傷對(duì)C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)效能的影響,目前需要更為有效的評(píng)估方法?？紤]到指控網(wǎng)絡(luò)能否有效發(fā)揮作用,主要體現(xiàn)于指揮控制信息能否及時(shí)有效地按需到達(dá),因此分析計(jì)算指揮控制信息按時(shí)按需到達(dá)的情況,可以作為指揮控制關(guān)系網(wǎng)絡(luò)效能的一種有效評(píng)價(jià)方法。形式化描述了任務(wù)信息的到達(dá)時(shí)延、信息到達(dá)率等參數(shù),給出了單次任務(wù)信息效用的解析計(jì)算方法。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)仿真計(jì)算,得到了非毀傷性攻擊、多任務(wù)條件下網(wǎng)絡(luò)效能取值及其隨完成任務(wù)數(shù)量的變化關(guān)系。最后,分析了網(wǎng)絡(luò)攻擊范圍、攻擊策略與網(wǎng)絡(luò)效能間的關(guān)系,評(píng)價(jià)并檢驗(yàn)了與之相關(guān)的兩點(diǎn)結(jié)論。
關(guān)鍵詞:信息效用;非毀傷性攻擊;多任務(wù);網(wǎng)絡(luò)效能
修回日期： 2015-12-14
張東戈(1965-),男,教授,碩士生導(dǎo)師。
萬(wàn)貽平(1989-),男,碩士研究生。
董浩洋(1989-),男,碩士研究生。
常態(tài)高效能、戰(zhàn)時(shí)高魯棒性的指揮控制(Command and Control,C2)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)是信息化條件下作戰(zhàn)制勝的關(guān)鍵要素之一。采用科學(xué)方法定量化地研究C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)在各時(shí)刻及各毀傷狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)效能,對(duì)于適應(yīng)性C2組織設(shè)計(jì)、作戰(zhàn)效能評(píng)估等諸多領(lǐng)域具有重要價(jià)值[1]。
系統(tǒng)復(fù)雜性理論通常以網(wǎng)絡(luò)效率、網(wǎng)絡(luò)最大連通分量等指標(biāo)評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)性能[2],作為衡量網(wǎng)絡(luò)抗毀性的一項(xiàng)重要指標(biāo),它發(fā)揮著重要的參考作用。然而,進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn),這些指標(biāo)僅考慮了網(wǎng)絡(luò)自身的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性,并未充分地反映使命任務(wù)性質(zhì)、組織及節(jié)點(diǎn)間復(fù)雜的內(nèi)在關(guān)系等因素,因此在C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)價(jià)中并不能充分適用。為解決以上問(wèn)題,張東戈最早借鑒微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)中效用的概念,引入信息效用[3](information utility)對(duì)任務(wù)信息的用戶運(yùn)用價(jià)值進(jìn)行分析評(píng)估,進(jìn)而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估。而同樣以任務(wù)信息價(jià)值為研究?jī)?nèi)容,文獻(xiàn)[4]則提出了一種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息價(jià)值評(píng)估方法,為節(jié)點(diǎn)信息效能的定性評(píng)估提供了參考。除任務(wù)信息價(jià)值計(jì)算外,文獻(xiàn)[5]從C2組織測(cè)度設(shè)計(jì)角度出發(fā),以組織的規(guī)范描述為目的,提出C2組織要素間的多重關(guān)系及關(guān)系的定量描述方法,進(jìn)而對(duì)C2組織進(jìn)行了定量描述和分析。文獻(xiàn)[6]基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論,提取信息化作戰(zhàn)體系中的核心作戰(zhàn)活動(dòng),提出一種基于作戰(zhàn)環(huán)的作戰(zhàn)體系網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)價(jià)指標(biāo)?？梢钥闯?當(dāng)前研究,更多的是對(duì)C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)靜態(tài)屬性的評(píng)價(jià),而沒(méi)有考慮到C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)在高對(duì)抗性以及在這種高強(qiáng)度網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗過(guò)程中可能存在的效能動(dòng)態(tài)下降問(wèn)題,當(dāng)前的研究對(duì)C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對(duì)各類網(wǎng)絡(luò)攻擊、執(zhí)行大量不同使命任務(wù)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)效能,也缺少足夠恰當(dāng)合理的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
為更進(jìn)一步研究C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)遭受攻擊后的網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)價(jià)方法,本文通過(guò)定義任務(wù)信息效用,將網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)價(jià)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行任務(wù)能力的評(píng)價(jià)問(wèn)題,從而建立出一套更符合作戰(zhàn)需要、可以適合于任務(wù)驅(qū)動(dòng)情境的網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)價(jià)指標(biāo),進(jìn)而在隨機(jī)攻擊和選擇性攻擊下,仿真分析計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)在非毀傷攻擊下的網(wǎng)絡(luò)效能隨完成任務(wù)數(shù)量的變化關(guān)系。
1基于信息交互的任務(wù)信息效用計(jì)算方法
戰(zhàn)場(chǎng)指揮控制過(guò)程的各個(gè)信息相關(guān)要素可以通過(guò)抽象映射到C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)上,例如,將作戰(zhàn)實(shí)體抽象為C2節(jié)點(diǎn),實(shí)體間的指揮控制(信息交互)關(guān)系抽象為節(jié)點(diǎn)之間的邊,由此可以將整個(gè)指揮控制過(guò)程看作C2關(guān)系網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)之間信息交互的過(guò)程,并可以從信息傳遞、處理的角度,定量地分析傳遞在指揮控制關(guān)系網(wǎng)絡(luò)上的任務(wù)信息的信息效用,進(jìn)而對(duì)C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)[7]。一個(gè)簡(jiǎn)單的指揮控制網(wǎng)及其抽象出的C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。
圖1 指揮控制網(wǎng)及其對(duì)應(yīng)C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)示意圖
如圖1(a)是一個(gè)簡(jiǎn)單的指揮控制網(wǎng),實(shí)體間的雙向箭頭表示實(shí)體間的指揮控制關(guān)系,圖1(b)則是由指揮控制網(wǎng)抽象出的C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò),每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)實(shí)體。鑒于實(shí)體之間的指揮控制關(guān)系均是雙向關(guān)系,不具有差異性,所以在C2關(guān)系網(wǎng)中可以以無(wú)向線段表示節(jié)點(diǎn)間的連接關(guān)系。
1.1信息及信息效用
香農(nóng)(Shannon)信息論認(rèn)為消除信源輸出消息的隨機(jī)不確定度就是通信中的信息量[8]。在C2關(guān)系網(wǎng)中,信息的獲取、傳輸、處理以及使用等過(guò)程都要面向具體的使命任務(wù)(mission),本文中所討論的信息為:可為其它節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)或供上級(jí)使用的“作戰(zhàn)要素”的值。也就是說(shuō)一次成功的信息傳遞,就是信息可以按時(shí)限要求到達(dá)目的地節(jié)點(diǎn),并且最終所傳輸?shù)男畔⑼暾捎谩?/p>
設(shè)C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)在執(zhí)行任務(wù)S的過(guò)程中需要傳輸?shù)男畔⒖偭繛镮s(條),實(shí)際工作中,節(jié)點(diǎn)可能因自身故障或受到外部攻擊而致使性能下降甚至失效,使得部分信息可能無(wú)法順利到達(dá)預(yù)定的目的地節(jié)點(diǎn),記is是從信息源到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的信息條數(shù)總量,稱為到達(dá)信息數(shù)量,簡(jiǎn)稱為信息量,單位為條數(shù),顯然,當(dāng)且僅當(dāng)is=Is時(shí),所有必需的信息才算是得到了完全傳輸傳遞,由此有如下定義。
信息到達(dá)率,從到達(dá)目的地節(jié)點(diǎn)的有效信息數(shù)量的角度,對(duì)信息的客觀價(jià)值進(jìn)行了描述。通常人們認(rèn)為信息到達(dá)率越高,則目的地節(jié)點(diǎn)可用信息越多,形成的信息效用越大。實(shí)際上,除信息數(shù)量的限制外,信息的內(nèi)容時(shí)效性不同也會(huì)對(duì)信息效用產(chǎn)生較大影響。例如,執(zhí)行防空任務(wù)時(shí)指揮員僅關(guān)心當(dāng)前的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì),而對(duì)數(shù)日前的敵情不感興趣,因此,在衡量信息價(jià)值的時(shí)候,還必須定量地研究信息時(shí)效性對(duì)信息效用的影響。
任務(wù)S的態(tài)勢(shì)信息從源節(jié)點(diǎn)vi發(fā)送到目的地節(jié)點(diǎn)vj的流程如下:1)vi察覺(jué)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)信息后,首先會(huì)進(jìn)入初步的個(gè)體態(tài)勢(shì)感知過(guò)程[9],該過(guò)程包含信息的理解及預(yù)測(cè),這部分時(shí)延即為信息的響應(yīng)時(shí)延treact-i;2)vi根據(jù)態(tài)勢(shì)感知結(jié)果,形成態(tài)勢(shì)信息的個(gè)體認(rèn)知,認(rèn)知信息所生成的信息量為Is;3)vi將認(rèn)知所獲得的結(jié)果信息發(fā)送給上級(jí)節(jié)點(diǎn),記發(fā)送時(shí)延為tsend-i;4)傳輸路徑上的節(jié)點(diǎn)依次轉(zhuǎn)發(fā)認(rèn)知所獲結(jié)果信息直到信息到達(dá)目的地節(jié)點(diǎn)vj。根據(jù)以上流程,設(shè)任務(wù)S的有效決策時(shí)間為Ts,供決策所需的信息完全失效的時(shí)間為Tlast-S,當(dāng)信息的到達(dá)時(shí)延T在有效決策時(shí)間內(nèi),即T (1) 假設(shè)1設(shè)初始時(shí)刻各節(jié)點(diǎn)的信息發(fā)送時(shí)延、響應(yīng)時(shí)延分別各自相等,這里分別表示為tsend和treact,并且信息在傳輸過(guò)程的各段鏈路上傳輸時(shí)延相等,均設(shè)定為te。由此可得初始時(shí): T=tsend+kijte+treact (2) 式(2)中,kij是節(jié)點(diǎn)vi和vj之間所跨越的鏈路的累計(jì)數(shù)量。 顯然,當(dāng)T>Ts時(shí),T的值越大,則信息的時(shí)效性越差,目的地節(jié)點(diǎn)對(duì)信息的滿意程度也就越低。與信息到達(dá)率反映信息的數(shù)量相對(duì)應(yīng),信息的時(shí)效性反映的是目的地節(jié)點(diǎn)對(duì)信息的滿意程度,二者結(jié)合可對(duì)信息效用有如下定義。 定義2信息效用I(S)是關(guān)于信息到達(dá)率和信息滿意程度的函數(shù),它與信息到達(dá)率成正比,即I(S)∝Ps,并且當(dāng)T 由信息效用Wundt曲線[10]可知,人們對(duì)于過(guò)于陳舊和過(guò)于新奇的信息的滿意程度都比較低,這是由于陳舊的信息可用性差,這里所說(shuō)的“陳舊”反映的是信息的時(shí)效性差;而根據(jù)態(tài)勢(shì)感知理論[9],過(guò)于新奇的信息由于無(wú)法被目的地節(jié)點(diǎn)所理解,導(dǎo)致其不可用,這里所說(shuō)的“新奇”反映的是信息的內(nèi)容生僻。由于本文僅對(duì)信息的時(shí)效性問(wèn)題進(jìn)行研究,故此假設(shè)目的地節(jié)點(diǎn)收到的所有信息都能充分理解。 假設(shè)2為簡(jiǎn)化計(jì)算,假設(shè)Ts≤T (3) 1.2非毀傷性攻擊下單次任務(wù)信息效用計(jì)算方法研究 記V={v1,v2…vn}是C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的集合,這些節(jié)點(diǎn)按照功能可分為傳感器、決策者、執(zhí)行者等幾種類型。由于信息技術(shù)和武器裝備的發(fā)展使得C2節(jié)點(diǎn)已經(jīng)成為兼具傳感、決策、執(zhí)行等多種功能的實(shí)體[9],因此本文在討論節(jié)點(diǎn)性能時(shí),不區(qū)分具體的節(jié)點(diǎn)類型,而是統(tǒng)一當(dāng)作高度抽象的集成節(jié)點(diǎn),并通過(guò)各時(shí)刻節(jié)點(diǎn)的毀傷狀態(tài)來(lái)體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的性能差異。 設(shè)節(jié)點(diǎn)vi表示為vi(Hi(t),tsend-i(t),treact-i(t)),其中包含的狀態(tài)參數(shù)tsend-i(t)和treact-i(t)分別是t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)vi的信息發(fā)送時(shí)延和響應(yīng)時(shí)延,Hi(t)是節(jié)點(diǎn)的完好率狀態(tài),它表示t時(shí)刻某一節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前效能占其初始最大完好效能的比例。t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)vi的信息發(fā)送時(shí)延和響應(yīng)時(shí)延分別是關(guān)于Hi(t)的函數(shù),有 (4) 式中,treact-i和tsend-i分別是Hi(t)=1時(shí)的信息響應(yīng)時(shí)延和發(fā)送時(shí)延。進(jìn)而結(jié)合式(1)及假設(shè)一可得信息傳輸路徑上的最大發(fā)送時(shí)延為: (5) 式(5)中，Hmin(t)是源節(jié)點(diǎn)到目的地節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑上完好率最低的節(jié)點(diǎn)的完好率。由式(1)、(4)、(5)可得任務(wù)S的信息到達(dá)時(shí)延表達(dá)式為 T=tsend/Hmin(t)+kijte+treact/Hi(t) (6) 根據(jù)式(6),可得到任務(wù)S的信息到達(dá)時(shí)延,進(jìn)而代入式(3),即可得到當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)遭受非毀傷性攻擊情況時(shí)任務(wù)S的信息效用。 2基于信息效用的網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)價(jià)方法研究 上文通過(guò)解析計(jì)算的方法對(duì)單次任務(wù)S的信息效用進(jìn)行了計(jì)算方法的描述,但由于任務(wù)要求,網(wǎng)絡(luò)總會(huì)選擇信息到達(dá)率高并且信息到達(dá)時(shí)延小的路徑傳輸信息,而在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)動(dòng)態(tài)變化條件下,通過(guò)解析方法計(jì)算kij的值其復(fù)雜程度較高;此外,在實(shí)際戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下,C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)傳遞的不僅只是一個(gè)任務(wù)信息,而是長(zhǎng)時(shí)間同時(shí)存在多個(gè)任務(wù),此時(shí)如果仍然采用解析計(jì)算的方法,其復(fù)雜性也將大大增加。因此,更為適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ峭ㄟ^(guò)仿真對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題加以研究,其中kij的仿真計(jì)算方法如下:首先找出節(jié)點(diǎn)vi和vj之間的所有路徑,而后以信息到達(dá)率Ps為標(biāo)準(zhǔn),選擇所有路徑中Ps值最大的路徑,如果存在多條路徑Ps值最大且相等,則再以信息到達(dá)時(shí)延T為標(biāo)準(zhǔn),選取T值最小的路徑,此時(shí)如仍有多條路徑,vi將隨機(jī)選取其中一條進(jìn)行信息傳輸,該路徑長(zhǎng)度即為kij的值。需要說(shuō)明的是,由于本文是對(duì)非毀傷性攻擊條件下的網(wǎng)絡(luò)效能進(jìn)行研究,所以當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中不存在完全失效的節(jié)點(diǎn)時(shí),所有信息都能傳遞到目的地節(jié)點(diǎn)。 記C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)所需完成的任務(wù)序列為{S1,S2,…,Sm},其中第k(1≤k≤m)個(gè)任務(wù)記為Sk,任務(wù)Sk的信息效用記為I(Sk)。由于存在網(wǎng)絡(luò)故障、外部攻擊以及使命任務(wù)自身特性等因素的影響,網(wǎng)絡(luò)效能在整個(gè)對(duì)抗過(guò)程中并非一成不變。因此在設(shè)定網(wǎng)絡(luò)依次逐一完成序列中各項(xiàng)任務(wù)的條件下,可對(duì)不同時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)效能有如下定義。 定義3C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)在完成任務(wù)Sk時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)效能是所有已完成任務(wù)的信息效用的算術(shù)平均值,其表達(dá)式為 (7) 設(shè)定總?cè)蝿?wù)的數(shù)量m=50,各任務(wù)的有效決策時(shí)間Tk(1≤k≤m)服從[15,25]上的均勻分布,并且完全失效時(shí)間滿足Tlast=2Tk,實(shí)際應(yīng)用中以上各信息參數(shù)可在仿真或模擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中通過(guò)實(shí)測(cè)得到。下面我們分別以節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)N=100,平均度為6的無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)(Scale-Free Network)、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)(Random Network)為背景加以討論,其中無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)的度分布p(k)∝k-3[11]。兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意如圖2所示。 從左至右分別為無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)、隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)圖2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)涮匦允疽鈭D 由于C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)具有明顯的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性,而在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)抗毀性的研究中,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)攻擊目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的選擇,通常有隨機(jī)攻擊和選擇性攻擊兩種策略[12]。隨機(jī)攻擊策略下網(wǎng)絡(luò)中的任一節(jié)點(diǎn)被選擇為攻擊目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的概率相同,而選擇性攻擊策略下網(wǎng)絡(luò)中的高重要性節(jié)點(diǎn)被選擇為攻擊目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的概率更大。在目前的研究中,人們通常以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)的大小來(lái)評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)的重要性[13]。 對(duì)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò),如果網(wǎng)絡(luò)中有一半的節(jié)點(diǎn)因受到攻擊而導(dǎo)致性能明顯下降,那么在兩種攻擊方式下,攻擊目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的選擇方式將有很大的區(qū)別,設(shè)定性能下降節(jié)點(diǎn)的完好率為0.4,我們分別對(duì)兩種策略進(jìn)行討論。 設(shè)定參數(shù):初始發(fā)送時(shí)延tsend=2、初始響應(yīng)時(shí)延treact=5,信息傳輸時(shí)延te=1,分別得到圖2所示兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎?網(wǎng)絡(luò)效能LC2隨任務(wù)完成數(shù)量k的變化曲線如圖3所示。 圖3 不同攻擊策略下網(wǎng)絡(luò)效能-任務(wù)數(shù)量變化對(duì)比圖 由圖3可見(jiàn),隨機(jī)攻擊下,兩種類型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能穩(wěn)定值均在區(qū)間(0.65,0.75),無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能大于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能;而在選擇性攻擊下,兩種類型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能穩(wěn)定值均在區(qū)間(0.5,0.6),無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能小于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能。以上仿真結(jié)果表明“選擇性攻擊會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成更大的毀傷,并且無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對(duì)隨機(jī)攻擊具有更高的魯棒性,而在選擇性攻擊下卻比較脆弱”,該結(jié)論與Albert等[12]的研究一致,這驗(yàn)證了基于信息效用評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)效能方法的正確性與有效性。此外,從圖3中兩幅圖的對(duì)比中可以看到,網(wǎng)絡(luò)效能隨任務(wù)數(shù)量的變化曲線在開(kāi)始時(shí)均有較大幅度的變化,而后逐漸趨于穩(wěn)定,這是由于初始時(shí)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)效能的樣本較少,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)效能受攻擊方式、任務(wù)特性影響較大,曲線的穩(wěn)定值反映了C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)常態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)效能取值情況,我們可以通過(guò)該取值對(duì)網(wǎng)絡(luò)效能進(jìn)行評(píng)價(jià)。 顯然,網(wǎng)絡(luò)中性能下降節(jié)點(diǎn)數(shù)量的多少會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)效能產(chǎn)生較大影響,考慮一種極端情況:當(dāng)全部節(jié)點(diǎn)因受到攻擊而性能下降時(shí),此時(shí)兩種攻擊策略對(duì)網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)沒(méi)有區(qū)別。為定量研究網(wǎng)絡(luò)受到攻擊的節(jié)點(diǎn)數(shù)量與攻擊策略的關(guān)系,我們分別取受到攻擊節(jié)點(diǎn)占總節(jié)點(diǎn)數(shù)量比例p=0.1、p=0.5、p=0.9,并選擇隨機(jī)攻擊方式(p值越大,兩種攻擊方式差異越小,因此這里僅對(duì)一種攻擊方式進(jìn)行研究),得到仿真結(jié)果如圖4所示。 圖4 不同毀傷范圍下網(wǎng)絡(luò)效能-任務(wù)數(shù)量變化對(duì)比圖 從圖4中可以看到,在隨機(jī)攻擊下,當(dāng)p=0.1時(shí),無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能大于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能,并且二者相差較大;當(dāng)p=0.5時(shí),無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能大于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能,但是二者取值相近;p=0.9時(shí),無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能小于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能。 以上結(jié)果可以表明,“無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)應(yīng)對(duì)隨機(jī)攻擊具有更強(qiáng)的魯棒性”[12]這一先前大家普遍認(rèn)可的研究結(jié)論并不絕對(duì)正確。無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)在隨機(jī)攻擊下,當(dāng)受到攻擊的節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少時(shí),少數(shù)高重要性的集散節(jié)點(diǎn)受到攻擊的概率很小,此時(shí)無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)的魯棒性強(qiáng)于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò);但是隨著受到攻擊的節(jié)點(diǎn)數(shù)量逐漸增多,集散節(jié)點(diǎn)受到攻擊的概率增大,網(wǎng)絡(luò)攻擊對(duì)無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)的攻擊效果也變大,而隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)由于節(jié)點(diǎn)之間差異較小,網(wǎng)絡(luò)攻擊效果相對(duì)于無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)變化得慢,也就出現(xiàn)了p=0.5時(shí)二者網(wǎng)絡(luò)效能取值相近的情況;而當(dāng)p=0.9時(shí),由于攻擊覆蓋面太廣,兩種攻擊方式區(qū)別不大,隨機(jī)攻擊基本上等同于選擇性攻擊,所以出現(xiàn)了無(wú)尺度型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能小于隨機(jī)型網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)效能的情況,這也從側(cè)面驗(yàn)證了“無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)在選擇性攻擊下比較脆弱”[12]這一結(jié)論。 3結(jié)束語(yǔ) C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)在常態(tài)和遭受攻擊時(shí)的網(wǎng)絡(luò)效能并非一成不變,本文綜合考慮了網(wǎng)絡(luò)自身特性、任務(wù)信息性質(zhì)以及網(wǎng)絡(luò)攻擊策略等指標(biāo),提出了一種基于信息效用的網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)價(jià)方法,相對(duì)于靜態(tài)的研究方式更具有一般性,因此可應(yīng)用到C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)抗毀性的一般性研究中。從方法研究的角度出發(fā),文中模型進(jìn)行了一定程度的簡(jiǎn)化,未來(lái)還可以提出更加符合C2關(guān)系網(wǎng)絡(luò)特性的網(wǎng)絡(luò)效能評(píng)價(jià)方法,以及適應(yīng)性網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔{(diào)整方法,以使網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)對(duì)攻擊時(shí)其效能不會(huì)下降過(guò)大。 參考文獻(xiàn): [1]段謨意.網(wǎng)絡(luò)抗毀性及其評(píng)價(jià)指標(biāo)研究[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng),2013,34(11):2553-2557. 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Based on this, through the simulation calculation, we get the information utility value and their changes with the number of completed the tasks under the condition of non-mutilate attack and multitasking. In the end, the relationship between the range of network attack, attack strategy and network efficiency is analyzed, and the two conclusions are evaluated. Key words:information utility; non-mutilate attack; multitasking; network efficiency 作者簡(jiǎn)介：任清輝(1991-),男,黑龍江佳木斯人,碩士研究生,研究方向?yàn)橹缚嘏c軍事系統(tǒng)運(yùn)籌分析。 *基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(61174198); 全軍軍事學(xué)研究生課題資助項(xiàng)目(2011JY002-163); 總裝預(yù)研基金(9140A15070414JB25224) 收稿日期：2015-12-01 中圖分類號(hào):E94 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.01.005 文章編號(hào)：1673-3819(2016)01-0018-05
