针对传播过程的网络安全最优资源分配
最优化与控制
2016-11-17 v2 系统与控制
物理与社会
摘要
我们研究了通过在网络的节点间分配保护资源来遏制任意有向网络中传播过程的问题。我们考虑两种类型的保护资源：(i) 能够防御节点免受传播影响的预防性资源（如病毒感染过程中的疫苗），以及 (ii) 能够在传播到达节点后中和传播的纠正性资源（如解毒剂）。我们假设预防性和纠正性资源都具有相关成本，并研究了在整个网络节点中寻找成本最优资源分配的问题。我们在有向网络中病毒传播过程的背景下分析了这些问题。我们研究了以下两个问题：(i) 给定固定预算，寻找网络中预防性和纠正性资源的最优分配以实现最高水平的遏制；以及 (ii) 当未指定预算时，寻找控制传播过程所需的最小预算。我们表明，对于具有非相同节点的任意有向图和广泛的成本函数类，这两个资源分配问题都可以使用几何规划 (GP) 在多项式时间内求解。此外，我们的方法允许同时优化预防性和纠正性资源，即使在成本函数依赖于节点的情况下也是如此。我们通过设计最优保护策略来遏制通过航空运输网络传播的流行病爆发，从而说明了我们的方法。
引用
@article{arxiv.1309.6270,
title = {Optimal Resource Allocation for Network Protection Against Spreading Processes},
author = {Victor M. Preciado and Michael Zargham and Chinwendu Enyioha and Ali Jadbabaie and George Pappas},
journal= {arXiv preprint arXiv:1309.6270},
year = {2016}
}