多层相互依赖网络中的实体加固问题

电网与通信网络在各自的良好运行上高度相互依赖。近年来，研究界对建模此类相互依赖网络并研究故障对其影响表现出了显著兴趣。尽管已提出多种模型，但其中许多本质上是简化的，未能捕捉到这些网络实体间存在的复杂相互依赖性。为克服这些局限，最近提出了一种利用布尔逻辑的蕴含式相互依赖模型，并研究了若干问题。本文中，我们研究实体加固问题，其中实体加固指网络运营者确保对手（无论是自然还是人为）无法将网络实体从运行状态变为非运行状态的能力。鉴于网络运营者预算有限，只能加固 k 个实体，实体加固问题的目标是识别出加固后能为运营者带来最大收益的 k 个实体集合，即最大程度地降低对手降级网络的能力。我们证明该问题在某些情况下可在多项式时间内求解，而在其他情况下则是 NP 完全的。我们使用整数线性规划（ILP）提供最优解，并提出一种启发式方法来解决该问题。我们利用亚利桑那州马里科帕县的电力与通信网络数据评估了启发式方法的效能。实验表明，我们的启发式方法几乎总能产生接近最优的结果。