[发明专利]一种关键基础设施网络弹性检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种关键基础设施网络弹性检测方法及系统。该方法包括：向关键基础设施网络施加扰动，触发级联失效过程；获取扰动前后监测时间段内关键基础设施网络的网络参数；基于网络连通性能指标和网络参数，确定理想无故障情况下和实际状态下关键基础设施网络在监测时间段内每个时刻的连通性；确定理想无故障情况下和实际状态下在监测时间段内每个时刻的网络负载容量裕度；根据理想无故障情况下/实际状态下关键基础设施网络在监测时间段内每个时刻的连通性、理想无故障情况下/实际状态下关键基础设施网络在监测时间段内每个时刻的网络负载容量裕度，确定关键基础设施网络的弹性。本发明可以提高关键基础设施网络弹性检测的准确度。

技术领域

本发明涉及网络性能检测领域，特别是涉及一种关键基础设施网络弹性检测方法及系统。

背景技术

系统“弹性”的字面含意是回弹，最早由生态学家引入生态学领域，用于衡量系统可持续性，吸收变化和扰动并维持种群系统间关系的能力，之后这一概念逐渐扩展到心理学、组织管理、工程系统等其他领域。针对弹性的定义和评价，已经有许多机构和相关学者对其进行了广泛深入的研究和应用，例如美国国防部认为，弹性是在面对敌对行为或不利条件下，系统能够为任务成功高概率提供必要功能的能力，具有鲁棒性、适应性和恢复性等主要特性；美国国家科学研究委员会提出弹性是对不利事件的准备计划、吸收、恢复和适应的能力；澳大利亚政府指出弹性干扰事件对关键基础设施服务水平造成最小的影响及快速恢复的能力，具有抵抗性、可靠性、冗余性和响应恢复的特性。以上看出，虽然“弹性”定义并不统一，但其内涵大致相似，其关注于系统对扰动事件的吸收、适应和恢复能力。

一般具有弹性的系统在扰动事件发生时会经历三个不同的阶段，如图1所示，包括：初始稳定阶段(tt₀)、受扰动阶段(t₀tt₁)和恢复阶段(tt₁)。初始稳定阶段：系统保持原有的状态运行，性能不受影响；在受到外界扰动的受扰动阶段：是系统吸收和抵抗扰动的过程，系统性能逐渐下降，直到性能降低到最低状态；恢复阶段：系统稳定后随着恢复措施被采取，系统性能逐渐恢复，该阶段相比受干扰阶段可能需要花费很多时间完成。

弹性检测方法通常分为确定性度量和概率性度量两种。确定性度量主要是基于性能积分的弹性度量和基于恢复率的弹性度量。确定性弹性度量是对给定事件的描述，适用于系统受扰动后对弹性进行事后评估，由于系统所受扰动、性能下降程度、性能恢复时间都属于随机事件，即系统弹性本身具有概率分布特性，概率性度量将弹性定义为系统受扰动后性能损失和恢复时间均不超过给定的最大性能损耗和恢复时间的概率。上述两种度量方法一定程度上刻画了不同系统在受到扰动后的系统运行特征，但在系统的性能变化度量上往往只考虑了较为单一的性能评价指标，未能综合考虑系统的结构和功能等多方面因素，也难以综合反映网络在级联失效过程中结构的动态重构以及负载容量裕度的变化情况，导致检测准确度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种关键基础设施网络弹性检测方法及系统，以提高关键基础设施网络弹性检测的准确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种关键基础设施网络弹性检测方法，包括：

向关键基础设施网络施加扰动，触发级联失效过程；

获取扰动前后监测时间段内所述关键基础设施网络的网络参数；所述网络参数包括：所述关键基础设施网络在监测时间段内每个时刻的节点数量、每个节点在监测时间段内每个时刻的负载值以及每个节点在监测时间段初始时刻的容限值；

基于网络连通性能指标，根据所述扰动前后监测时间段内所述关键基础设施网络的网络参数，确定理想无故障情况下所述关键基础设施网络在监测时间段内每个时刻的连通性和实际状态下所述关键基础设施网络在监测时间段内每个时刻的连通性；