8.2.2 不完全信息攻击策略

8.2.2 不完全信息攻击策略

既有对复杂网络抗毁性的研究,多采用随机或蓄意的方式对网络中的节点或连边进行攻击,来考察网络的抗毁性能。而在城市群交通网络中,由于网络覆盖范围大,运行距离长,节点、连边所遭遇的情况具有极大的不确定性,比如恐怖袭击的发生,事先恐怖分子对交通网络的节点、连边信息既不可能一无所知,也不可能完全掌握,因而在全局视角下,其攻击目标的选取往往介于随机攻击与蓄意攻击之间,因而随机攻击策略与蓄意攻击策略均不能够很好地描述现实网络中节点遭受攻击的情况。鉴于此,本章采用不完全信息攻击策略对网络进行攻击,即在给定信息的前提下对已知信息的节点集合采取蓄意攻击的策略,对未知信息的节点集合采取随机攻击的策略,以此研究网络的抗毁性能。

定义信息指数( λ , δ )用来描述网络的信息获取程度。将城市群交通网络G 中的所有节点按其权重由大到小进行排序,得到序列组R ={r1, r2, … , ri, …, rn},节点 vi的序号为 ri。定义∇i为节点 vi的信息获取状态,若 ∇i=1,则节点 vi的权重信息已知;反之,若 ∇i=0,则其权重信息未知。考虑到现实中对节点信息的了解往往是片面的,因此∇∈[0,1]。

信息广度参数λ ∈[0,1],表示对网络信息的获取范围,其值越大,表明网络中越多的节点信息被攻击者获取。假设网络共有节点N 个,则认为网络中 λ N个节点的信息已知,对此部分节点采用蓄意攻击策略,余下(1 -λ)N个节点信息未知,采用随机攻击策略。显然λ 越大,攻击者掌握的网络信息便越全面。信息精度参数δ ∈[0,1),表示对重要节点信息的获取情况。在此,首先引入节点 vi的辅助变量 πi,如式(8-1)所示:

由此,对已知信息节点的确定可描述为一个不等概率抽样问题,节点 vi被抽中的概率为∇i,具体如式(8-2)所示:

综上,采用不等概率抽样的方法依次确定已知信息节点集合,而后对已知信息节点集合进行蓄意攻击,对未知信息节点集合进行随机攻击,直至网络瘫痪。