面向对象软件的软件网络构建和可视化(3)
互联网的结构可以很好的帮助自己适应不断发生的随机错误，但对于事先有准备恶意攻击者来说，他确是十分脆弱的，这反映了复杂网络中鲁棒性与脆弱性共存的特点，被称为复杂网络的阿喀琉斯之踵。如果那些连接数较多的节点遭到有意的破坏，网络特征路径长度会迅速增加，节点的连通性随之大大降低，网络会很快分割成几个孤立的部分，从而陷入瘫痪状态。有研究表明:对于幂指数为2.7的“无尺度”网络来说，只要去掉其中1%的节点，网络就会分割成几个孤立部分。IBM公司沃特森研究中心的研究人员发现:在那些连接度高的网络路由器和网站中，如果有1%受到故意攻击，那么整个网络的平均性能就会下降一半;如果这些非常重要的节点中有4%左右受到攻击，网络会丧失自己的完整性，变成一个个小型的互不相连的部分。因此，在重要网络门户节点上进行的攻击可能造成的损失要远远超过对大型网站进行攻击所带来的损失。考虑针对连接的攻击，一般的局部连接大多是短程连接，而缠绕和直接相连的连接则多为长距离连接。短程连接对高的聚类系数起着很重要的作用，即若短程连接较多，那么网络的聚类系数较高。进一步定义节点和连接的负载以及网络的效率，以考察网络被攻击的效果，发现在对节点间通信效率的保证上，短程连接比长距离连接起着更大的作用。上述的研究都是基于这样的事实，即攻击者对网络的拓扑结构要么是完全了解(恶意攻击)，要么是完全不了解(随机攻击)。但是，实际情况很可能是，攻击者对于网络是不完全了解的，特别是军用的各种通信和保障网络，甚至人与人之间的关系都应该是这样的。现在对不完全了解的攻击的研究还处于起步阶段，但是还是得到了不少比较有意思的结果，例如可能估计暴露少量节点，可使得节点被攻击后，网络的同步能力得到提高。所有的这些研究为应对各式各样的网络攻击、如何组建网络并开放何种消息等提供了科学依据和实证支持。同时，拓扑结构的刻画和分析是信息网络的一个基本问题。随着因特网的快速发展和广泛应用，对网络自身特性的认识日益成为该领域研究的重点和热点问题之一。如果把万文网的网页作为节点，把HTML页面之间通过URL形成的超链接网络结构的研究固然重要，但是其最终目的是通过研究结构来了解和解释在这些网络之上的运作方式，进而预测和控制网络系统的行为。一般将这种建立在网络之上的系统动态性质称为网络上的动力学行为，其涉及面非常之广，如系统的渗流、同步、相变、混沌、网络搜索和网络导航等。上述研究理论性较强，但有一类应用性很强的网络行为研究已经日益引起人们的关注，如计算机病毒在互联网上的蔓延、传染疾病在人群中的流行、谣言在社会中的扩散等，实际上他们都是一种服从某种规律的网络上的传播行为。传统的网络传播模型大都是基于规则网络或者随机网络的，其中虽然得到了一些研究成果，但是其结论往往和现实情况有一定的距离，复杂网络研究的深入使得我们有必要重新审视这一问题。对于复杂网络拓扑的容错能力或者抗毁性能力的研究由来已久，最初的研究都只局限于一些军事相关的具体领域，随着复杂网络研究的发展，这些领域内的研究逐渐统一到了对网络生存能力的研究中。一般来说，网络的生存能力包括网络的容错性、抗毁性、纠错性、健壮性等。艾伯特等人首先研究了在随机性节点失效和有选择的节点失效两种情况下，随机网络拓扑和“无尺度”复杂网络拓扑中，最大集群规模和平均最短路径长度。基于源代码的软件网络结构研究的连接关系具有强烈的集中效应。因特网拓扑结构的层次结构和幂律特征可以为网络路由策略以及网络带宽的设置提供某些指导性的意见，以提高网络系统资源的利用率，从而更好的对网络进行管理和设计;另一方面，对万文网结构和演化中幂律特性的研究在网络的搜索和Web中相关信息的采集、数据挖掘中有极大的用途。