节点中心性的多重实例及其对 ISP 网络脆弱性的影响

网络拓扑中节点的位置在很大程度上决定了其参与各种网络功能的程度。然而，众多旨在量化单个节点在此方面中心程度的节点中心性指标，却对其相对重要性给出了截然不同的观点。本文的首要贡献是对中心性指标进行详尽的调查和分类，依据包括所需信息的类型（局部与全局）以及计算所需的处理复杂度等多个属性。接下来，我们在互联网脆弱性的背景下研究其中七种最流行的指标，以解决文献中尚未充分探索的问题。首先，我们进行相关性研究，以评估这些指标在 ISP 路由器级拓扑上生成的节点排名的一致性。对于每对指标，我们计算完整的排名相关性（这是文献中的标准选择）以及前$k$个节点之间的重叠百分比。然后，我们让这些排名指导高中心性节点的移除，并评估其对网络连接属性和流量承载能力的影响。我们的结果证实，前$k$重叠度比完整排名相关性更能预测指标对网络脆弱性的比较影响。重要的是，局部计算的度中心性指标紧密近似于对流量承载能力影响最剧烈的全局指标；而在连通性方面，其近似能力则更依赖于拓扑结构。