[发明专利]一种基于模拟退火算法的多自主体网络容侵能力评估方法

权利要求书

1.一种基于模拟退火算法的多自主体网络容侵能力评估方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)条件设置：采用图论中的节点表示多自主体，图论中的边表示自主体之间的通信链路；给定有向图D＝(V,E)，其中V为节点集合，E为边集；令A(D)为有向图D的邻接矩阵，再给定初始温度为T₀，终止温度为T_f，降温温度为ΔT，迭代次数q，令实时温度T_t为初始温度T₀；设置初始健壮性数值为(r_min，s_min)；令r_min＝min{δⁱⁿ(D)，[n/2]}，s_min＝n，其中δⁱⁿ(D)表示有向图D的最小入度，n表示有向图中的节点个数；

2)获取初解：在节点集V中随机产生一对非空不相交子集对S₁,S₂，进行健壮性计算f(A(D)，S₁，S₂，r_min，s_min)，得到子集对S₁,S₂满足的最优健壮性数值(r，s)；

子集对满足的最优健壮性计算方法包括：

(2.1)已知n表示图D节点个数，令r＝r_min，s＝s_min；

(2.2)假如健壮性值r＞0，则进行健壮性有效函数RobustHolds(A(D)，S₁，S₂，r，s)判定；如果判定结果为真，那么当前健壮性数值(r，s)即为节点子集对S₁,S₂满足的最优健壮性值；如果判定结果为假，则健壮性数值s减小1，值r不变；当值s减至0时，健壮性值r减小1，值s变为n；假如值r＝0，运算结束；

步骤(2.2)关于RobustHolds判定的方法主要包括以下步骤：

(2.2.1)计算非空子集S₁中有入度邻节点数大于等于r个的节点数，记k₁；

(2.2.2)计算非空子集S₂中有入度邻节点数大于等于r个的节点数，记k₂；

(2.2.3)当k₁＝S₁或者k₂＝S₂或者(k₁+k₂)＝s时，RobustHolds判定为真，否则判定为假；

3)产生新解：更新子集对S₁,S₂形成新的子集对S’₁，S’₂，再次进行健壮性计算f(A(D)，S’₁，S’₂，r_min，s_min)，得到子集对S’₁，S’₂满足的最优健壮性数值(r’，s’)；

4)将初解与新解进行比较计算，记Δr＝(r’-r)×n+(s’-s)；假如新解优于初解，即Δr＜0，直接接受新解(S’₁，S’₂，r’，s’)；如果新解劣于初解，即Δr≥0，按照Metropolis准则接受新解(S’₁，S’₂，r’，s’)；

Metropolis准则包括以下步骤：

(4.1)生成随机数ξ∈U(0,1)；

(4.2)假如exp(–Δr/Tt)ξ，接受新解(S’₁，S’₂，r’，s’)；否则保持初解(S₁，S₂，r，s)；

5)(r_min，s_min)数值更新：假如步骤4)中得到结果为新解，那么令r_min＝r’，s_min＝s’；假如步骤4)中得到结果为初解，那么令r_min＝r，s_min＝s；

6)当迭代次数达到设定上限时，实时温度降低ΔT，即T_t←T_t-ΔT，转步骤7)；否则转步骤2)；

7)当实时温度T_t大于算法终止温度T_f时，转步骤2)；否则运算结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于模拟退火算法的多自主体网络容侵能力评估方法，其特征在于：步骤3)中，子集对S1和S2的更新方法包括：

(3.1)初始化S₁的邻居集合S_neighbors；

(3.2)生成随机数ξ∈U(0,1)；当随机数ξ小于1/3时，从S₁中随机挑选一个节点替换为从S_neighbors中随机挑选出的一个节点；当随机数ξ大于等于1/3并且小于2/3时，从S_neighbors中随机挑选一个节点添加到集合S₁中；当随机数ξ大于等于2/3并且小于1时，随机从S₁中删除一个节点；

(3.3)从集合S₁的差集进行采样获取新的S₂集合。