前言

本書研究網(wǎng)電空間內的網(wǎng)絡相依健壯性，網(wǎng)電空間是隨著信息技術的發(fā)展誕生的新的人類活動域，在這個空間存在多種多樣的相互依賴、關聯(lián)的網(wǎng)絡，構成了所謂的相依網(wǎng)絡。這種關聯(lián)在提高各分系統(tǒng)運行效率的同時，也增加了整個相依系統(tǒng)在面臨部分網(wǎng)絡組件故障時，發(fā)生大規(guī)模失效甚至完全崩潰的風險。

針對相依網(wǎng)絡系統(tǒng)，本書研究其面臨不同失效情況時的失效過程和健壯性表現(xiàn)，更深入地了解此類網(wǎng)絡化系統(tǒng)的運行和失效特點。該研究不僅有助于在社會經(jīng)濟領域設計更加健壯的網(wǎng)絡化基礎設施系統(tǒng)，也有利于加深對網(wǎng)電空間作戰(zhàn)行動機理的理解，保障未來在網(wǎng)電空間內可能發(fā)生的作戰(zhàn)行動，搶占網(wǎng)電空間戰(zhàn)的制高點。

具體地，本書在明確網(wǎng)電空間和網(wǎng)電空間戰(zhàn)概念內涵和研究現(xiàn)狀的基礎上，通過對網(wǎng)電空間的組織層次分析，明確了網(wǎng)電空間內相依系統(tǒng)所在的層次——物理域與信息域，從實體和流程兩個方面闡述了網(wǎng)電空間戰(zhàn)內存在的相依關系，并建立了相應的雙層相依網(wǎng)絡模型對此進行定量化描述，然后從以下幾方面對這種相依網(wǎng)絡模型的拓撲健壯性開展了理論與仿真分析。

（1）無反饋相依網(wǎng)絡建模與健壯性分析。基于依賴邊的就近構建原則，本書構建了依賴關系無反饋的相依網(wǎng)絡模型，然后從理論和仿真兩個角度分析了此類相依網(wǎng)絡的健壯性特點。利用滲流失效理論對這類網(wǎng)絡的失效過程進行分析后，本書從相依耦合強度、依賴邊強度和攻擊信息廣度3個角度對相依網(wǎng)絡的級聯(lián)失效過程進行仿真。此外，本書還證明了相依耦合強度與依賴邊強度兩個指標在相依網(wǎng)絡中傳播失效的作用是等價的。

（2）失效概率退化的局部攻擊下相依網(wǎng)絡級聯(lián)失效分析與健壯性仿真。本書通過現(xiàn)有級聯(lián)失效分析方法對應物理含義的分析，提出了一種新的相依網(wǎng)絡健壯性分析方法。基于這種方法，對幾種由人工網(wǎng)絡構造的相依網(wǎng)絡模型進行級聯(lián)失效仿真和健壯性分析，并與傳統(tǒng)的蓄意攻擊、隨機攻擊等失效方式下的結果進行對比，更好地解釋了相依系統(tǒng)在面臨節(jié)點局部失效時的健壯性特點。

（3）加權相依網(wǎng)絡的建模與級聯(lián)失效仿真。本書在分析節(jié)點加權的物理含義基礎上，提出了加權相依網(wǎng)絡的健壯性分析方法，同時考慮負載與相依網(wǎng)絡失效的級聯(lián)失效分析方法，在負載失效時采用負載局部重分配的原則對失效節(jié)點負載進行分配。在此方法的基礎上，本書主要分析了節(jié)點負載容忍度參數(shù)對加權相依網(wǎng)絡健壯性的影響，進一步對影響該參數(shù)的因素進行了初步探討。基于對負載容忍度的討論，本書提出了一種提高加權相依網(wǎng)絡健壯性的策略，并進行了定量分析。

本書最后運用網(wǎng)電空間中的兩類相依網(wǎng)絡系統(tǒng)對上述方法進行了應用仿真。一是網(wǎng)電空間作戰(zhàn)行動中的指揮控制和通信網(wǎng)絡構成的相依體系，二是網(wǎng)電空間物理域和信息域內的基礎設施相依網(wǎng)絡。本書研究主要關注雙層相依網(wǎng)絡的失效特點，實際上在網(wǎng)電空間內，網(wǎng)絡相依不僅限于雙層相依，多層相依網(wǎng)絡的失效過程更復雜也更符合實際，本書的研究可以為下一步對此類相依系統(tǒng)的相關性質的研究提供參考。