Failure propagation in interdependent multi-level networks

Abstract

В этой работе разрабатываются новый подход и алгоритмические инструменты для моделирования и анализа живучести сетей с разнородными узлами, а также рассматривается их применение в космических сетях. Космические сети позволяют совместно использовать ресурсы космических аппаратов на орбите, такие как хранение, обработка и обмен данными. Каждый космический аппарат в сети может иметь различный состав и функциональность подсистем, что приводит к неоднородности узлов. Большинство традиционных анализов живучести сетей предполагают однородность узлов и в результате не подходят для анализа космических сетей. Эта работа предполагает, что гетерогенные сети могут быть смоделированы как взаимозависимые многоуровневые сети, что позволяет проводить анализ их живучести. Многоуровневый аспект фиксирует разбивку сети в соответствии с общими функциональными возможностями в различных узлах и позволяет создавать однородные подсети, в то время как аспект взаимозависимости ограничивает сеть для захвата физических характеристик каждого узла. In this paper, we develop a new approach and algorithmic tools for modeling and analyzing the survivability of networks with heterogeneous nodes, and also consider their application in space networks. Space networks allow the sharing of spacecraft resources in orbit, such as data storage, processing, and exchange. Each spacecraft in the network may have a different composition and functionality of subsystems, which leads to heterogeneity of nodes. Most traditional network survivability analyses assume node homogeneity and as a result are not suitable for space network analysis. This work suggests that heterogeneous networks can be modeled as interdependent multi-level networks, allowing analysis of their survivability. The multi-level aspect captures the network breakdown according to the common functionality in different nodes and allows for the creation of homogeneous subnets, while the interdependence aspect restricts the network to capture the physical characteristics of each node.