matlab实现随机攻击网络节点+蓄意攻击网络节点(1)附github完整工程地址

Posted on December 13, 2019 本文总阅读量次

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有同学反馈说：网络效率的函数可能有点问题。可以试试这个网络效率函数，对应的部分改一下就可以了。

在研究网络的鲁棒性的时候，我们往往会通过随机与蓄意攻击网络节点，观察网络效率的下降比例来进行网络特性的研究。

常见的指标有：最大连通子图比例、网络效率、平均距离等等。
这三个指标是不同的，但是实现随机攻击与蓄意攻击的原理是相同的，这里以按照节点度攻击的网络效率变化为例（其他两个指标就是函数不同，想按照其他节点重要度排序指标，也是类似的，只需要按照想要的排序方法得出节点的排序即可）。

就是按照节点的重要性排序，通过循环来删除节点。把临界矩阵中节点对应的行和列先置0，然后再删除。每删除一次节点，就生成了一个新的邻接矩阵，然后每一次都通过testEglob函数计算出当前的网络效率值。

首先需要准备的数据如下：

网络的邻接矩阵，节点度的排序（从大到小排名，度大的排名靠前）。

节点度的排名要按照节点的编号排序，下图是一个简单的例子，建议先在Excel中排列好了，然后再复制到Matlab中转置一下保存为mat文件就可以了。

明白了蓄意攻击的原理，那么随机攻击的原理也比较好理解了，蓄意攻击是按照节点重要度排序进行的攻击，那么随机攻击可以理解为给所有节点随机赋排名，所以攻击的时候就等效于随机攻击了。也就是说，在随机攻击时，你只需要在蓄意攻击的基础上添加一行代码，把度排序的数组赋值上长度相同的一个随机数组，即：

1	Name_Struct.Node_Key_Degree = randperm(440);

具体代码如下：

主函数： testRandom（命名随意。。。）
作用：原理挺简单的，就是通过循环来删除节点。把临界矩阵中节点对应的行和列先置0，然后再删除。每删除一次节点，就生成了一个新的邻接矩阵，然后每一次都通过testEglob函数计算出当前的网络效率值。

部分代码如下：

% 蓄意攻击：按照节点重要性顺序，一次攻击一个节点

clc;
clear; 

         
% 初始网络性能
%生成随机数，以此进行随机攻击（注释掉即为蓄意攻击），随机数值改为你自己网络的节点数
Name_Struct.Node_Key_Degree = randperm(440);

%%
%  按照 Degree 算法排序，删除节点
A = A_Init;          %% 网络邻接矩阵 A
B=[];                %%定义空数组，接收被删除的节点序号

for i = 1:NumDelete
     %% 删除节点 Node_Key_Degree(i),用 0 占位，不能置空
    B(i) = Name_Struct.Node_Key_Degree(i);
    Con_Index_NetEff = testEglob( AA );
    Eglob(i) = Con_Index_NetEff.Net_Eff_Mymod;
end          

%接下来就是生成网络连通效率图
%Eglob存储了相应的网络效率的数值

正常情况下，一次随机攻击并不能说明什么，一次随机攻击的数据也并不可靠，所以需要多次随机攻击之后取平均值，这样得出的数据才更具有说服力，下一篇将介绍如何实现，matlab实现随机攻击网络节点+蓄意攻击网络节点（2）

本篇文章对应的GitHub工程地址如下：内含函数文件+测试文件，下载即可直接运行。

工程地址

希望对大家有所帮助，有任何疑问欢迎与我交流，谢谢你的时间。