matlab实现随机攻击网络节点+蓄意攻击网络节点(1)

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在研究复杂网络的鲁棒性的时候,我们往往会通过随机与蓄意攻击网络节点,观察网络指标的下降比例,或者说是变化来进行网络特性的研究。

常见的指标有:最大连通子图比例、网络效率、平均距离等等。
这三个指标是不同的,但是实现随机攻击与蓄意攻击的原理是相同的,这里以按照节点度攻击的网络效率变化为例(其他两个指标就是函数不同,想按照其他节点重要度排序指标,也是类似的,只需要按照想要的排序方法得出节点的排序即可)。

就是按照节点的重要性排序,通过循环来删除节点。把临界矩阵中节点对应的行和列先置0,然后再删除。每删除一次节点,就生成了一个新的邻接矩阵,然后每一次都通过testEglob函数计算出当前的网络效率值。

首先需要准备的数据如下:

​ 网络的邻接矩阵,节点度的排序(从大到小排名,度大的排名靠前)。

节点度的排名要按照节点的编号排序,下图是一个简单的例子,建议先在Excel中排列好了,然后再复制到Matlab中转置一下保存为mat文件就可以了。

matlab实现随机攻击网络节点+蓄意攻击网络节点(1)_第1张图片
明白了蓄意攻击的原理,那么随机攻击的原理也比较好理解了,蓄意攻击是按照节点重要度排序进行的攻击,那么随机攻击可以理解为给所有节点随机赋排名,所以攻击的时候就等效于随机攻击了。也就是说,在随机攻击时,你只需要在蓄意攻击的基础上添加一行代码,把度排序的数组赋值上长度相同的一个随机数组,即:

Name_Struct.Node_Key_Degree = randperm(440);

主函数: testRandom(命名随意。。。) 作用:原理挺简单的,就是通过循环来删除节点。把临界矩阵中节点对应的行和列先置0,然后再删除。每删除一次节点,就生成了一个新的邻接矩阵,然后每一次都通过testEglob函数计算出当前的网络效率值。

部分代码如下:

% 蓄意攻击:按照节点重要性顺序,一次攻击一个节点

clc;
clear; 
%% 
%  按照 Degree 算法排序,删除节点
A = A_Init;          %% 网络邻接矩阵 A
B=[];                %%定义空数组,接收被删除的节点序号
for i = 1:NumDelete
   %% 删除节点 Node_Key_Degree(i),用 0 占位,不能置空
    Con_Index_NetEff = testEglob( AA );

    Eglob(i) = Con_Index_NetEff.Net_Eff_Mymod;

end          

%%
%接下来就是生成网络连通效率图
%Eglob存储了相应的网络效率的数值

正常情况下,一次随机攻击并不能说明什么,一次随机攻击的数据也并不可靠,所以需要多次随机攻击之后取平均值,这样得出的数据才更具有说服力,下一篇将介绍如何实现,敬请期待。

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