由相互依赖的模块化网络构成的网络之弹性
物理与社会
2016-01-20 v1 社会与信息网络
摘要
许多基础设施网络具有模块化结构且相互依赖。尽管已有大量研究探讨相互依赖网络的弹性，但尚无对模块化效应的分析。本文我们建立了针对相互依赖模块化网络攻击的理论框架，并通过模拟支持我们的结果。我们聚焦于每个网络具有相同社区数量且依赖链接仅限于不同网络的社区对之间的情况。这对于跨城市的基础设施而言非常现实。每个城市拥有自身的基础设施，且不同基础设施在城市内部相互依赖。然而，每种基础设施在城市内部及城市之间相互连接。例如，电网连接许多城市，通信网络亦然，但相互依赖的发电站与通信塔很可能位于同一城市。已有研究表明，单一网络极易受到（社区间）互连节点故障的影响（Shai 等），且针对这些节点的攻击比基于介数的攻击更具破坏性（da Cunha 等）。在我们的城市示例中，这些节点具有更易失效的长程链接。对于树状和环状相互依赖模块化网络，我们发现取决于模块数量 的不同区域。(i) 当模块较少且内部连接较强时，系统首先在一次突发的第一阶相变中分离为模块，然后每个模块经历第二次逾渗相变。(ii) 当模块较多且模块间互连较多时，系统经历单次相变。总体而言，我们发现模块化结构能够影响相互依赖网络中观察到的相变类型，在试图增强相互依赖网络弹性时应予以考虑。
引用
@article{arxiv.1508.01352,
title = {Resilience of Networks Formed of Interdependent Modular Networks},
author = {Louis Shekhtman and Saray Shai and Shlomo Havlin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.01352},
year = {2016}
}