基于复杂网络理论的航空系统建模与不同风险攻击下的脆弱性分析

摘要

本文研究了航空系统的建模与脆弱性分析问题，基于复杂网络理论构建了包含终端、分析、通信、执行与安全节点的多层级拓扑结构模型，细致刻画了节点间的交互链路类型与数据传输机制.通过引入结构熵指标来表示节点的重要性，提出了基于结构熵的结构脆弱性测度模型，以及引入攻击严重性权重的功能脆弱性测度模型，分别从拓扑稳定性和负载动态性角度评估系统抗攻击能力.结合航空网络特性，设计了基于节点属性的级联失效模型，通过负载重分配机制分析失效扩散规律.仿真结果表明，所提出的测度模型可以有效评估系统脆弱性，并且选择合适的节点属性权重分配，可以有效抑制级联失效规模，提升系统韧性.本研究为航空网络系统的关键节点识别、级联失效风险评估与资源优化配置提供了评估框架与理论支持，为后续动态防护策略的制定奠定基础.

关键词

复杂网络 / 脆弱性分析 / 多属性融合 / 攻击严重性 / 级联失效

基金资助

科工局基础科研资助项目（JCKY2023110C080）; 国家自然科学基金资助项目（62322306,62173057）; 航空科学基金资助项目（2022Z018063001）; 大连理工大学重大项目科研专题资助项目（DUT24ZD412）