关键基础设施系统保护建模与仿真 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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韩传峰 等 著

图书标签:

• 关键基础设施
• 系统安全
• 建模仿真
• 网络安全
• 电力系统
• 水务系统
• 交通系统
• 风险评估
• 安全防护
• 应急响应

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030491305

版次：1

商品编码：12012462

包装：精装

丛书名： 公共安全应急管理丛书“十二五”国家重点图书出版规划项目国家出版基金项目

开本：16开

出版时间：2016-07-01

用纸：胶版纸

页数：167

字数：232000

正文语种：中文

内容简介

　　《关键基础设施系统保护建模与仿真》采用“系统之系统”思想，立足学术前沿，将复杂系统、复杂网络、动力学模型和博弈论等理论方法成功地融入到关键基础设施系统保护中，形成系统结构总体分析、规划和设计的新思路、理论和方法。
　　《关键基础设施系统保护建模与仿真》分析单一关键基础设施系统内部失效产生连锁反应导致的系统崩溃，以及关联关键基础设施系统的相互作用机理及脆弱性特征，提出相应的修复策略；结构安全之外，注重功能安全，构建脆弱性云分布模型，综合度量关键基础设施系统脆弱性分布的态势；关注系统保护的不确定性与动态性，建立反恐应急设施选址的动态博弈模型，仿真分析不同情景下的优设施分布策略。
　　《关键基础设施系统保护建模与仿真》面向公共安全与危机管理、系统工程、管理科学与工程等领域的研究人员，以及具有一定的复杂网络、动力学建模和博弈论基础的高年级本科生和研究生。各章逻辑严密、自成一体，可根据兴趣和需要选择阅读。

目录

第1章 关键基础设施系统相互作用与保护
1．1 关键基础设施系统及其相互作用
1．2 关键基础设施系统风险及保护
1．3 本书研究内容

第2章 理论与方法
2．1 复杂系统建模与仿真
2．2 复杂网络理论与方法
2．3 博弈论概述

第3章 单一关键基础设施网络脆弱性仿真与保护
3．1 关键基础设施复杂网络脆弱性
3．2 关键基础设施网络结构脆弱性仿真——以交通网络为例
3．3 关键基础设施网络功能脆弱性仿真——以电力网络为例
3．4 关键基础设施网络保护策略

第4章 关联关键基础设施系统相互作用建模及脆弱性分析
4．1 关联关键基础设施系统相互作用模型及修复策略
4．2 关联关键基础设施系统脆弱性分析

第5章 关键基础设施系统脆弱性云分布
5．1 关键基础设施系统服务的脆性传导关系网络
5．2 单一关键基础设施系统脆弱性云分布
5．3 关联关键基础设施系统脆弱性云分布

第6章 关键基础设施选址建模与仿真——以反恐应急设施为例
6．1 反恐应急设施选址动态博弈模型
6．2 能力约束条件下反恐应急设施选址动态博弈模型
6．3 失效风险下反恐应急设施选址动态博弈模型

第7章 总结与展望
7．1 主要结论
7．2 研究展望
参考文献

精彩书摘

　　《关键基础设施系统保护建模与仿真》：
　　1.3本书研究内容
　　本书主要研究内容分为4部分。
　　1.单一关键基础设施网络脆弱性仿真与保护
　　拓扑结构对于分析了解网络全局抗毁性、健壮性和稳定性等具有重要意义。复杂网络脆弱性研究的对象包括基于理论模型和现实世界的网络。研究表明，无标度网络在随机失效下比随机网络具有更强的容错性，在选择性攻击下则异常脆弱，在很大程度上改变和拓展了对网络抗毁性的认识。目前研究多从“共性”人手，试图揭示复杂网络脆弱性的一般规律，忽视了不同应用背景下网络脆弱性的“特殊性”。因此，以实际关键基础设施系统工程为背景的抗毁性建模、仿真和优化，将是研究关键基础设施系统脆弱性的重要方法和内容。复杂网络研究的一个重要目的是设计出更安全和优越的网络，拓扑结构及性质对于寻找网络重要元件和控制网络行为非常重要。现实工程网络内部交叉渗透，交互作用，从工程结构单体出发，难以确定对系统全局具有重要影响的防护对象。从关键基础设施系统工程网络的拓扑结构和内在特征分析人手，挖掘隐藏在网络拓扑中的重要局域结构或不同局域间的安全边界，并构建合理配置资源的保护手段，使系统即使在遭受攻击后仍可完成关键任务。
　　第3章基于复杂网络脆弱性理论及相关研究成果，确立关键基础设施工程网络脆弱性表征，考虑系统被攻击和入侵的常态性，针对各类突发事件拟定工程网络的节点和边在随机干扰或蓄意破坏下的9种仿真策略。基于Matlab平台编程，仿真分析世界城市地铁网络和中国国家关键基础设施工程网络结构的脆弱特征，并比较分析共性和个性特征。建立累积有效性能模型，描述电力网络的功能特性，设置随机去除节点、按度数由大到小去除节点和按介数由大到小去除节点3种攻击模式，分析电力网络在不同耐受性系数和临界时间下的功能脆弱性。基于网络化数据挖掘和可视化工具Netdraw，提出分别针对节点和边重要性进行的骨干网和社团网的优化策略，以中国国家高速公路网络为例，探究关键基础设施系统工程网络的保护方式。
　　2.关联关键基础设施系统相互作用建模及脆弱性分析
　　由于关键基础设施间在物理、地理、信息和逻辑等方面存在关联，内部扰动或外部干扰必然在关联基础设施间传播，引发相互作用，降低系统功能和恢复力。相互作用研究最早关注网络遭受突发故障和蓄意攻击后拓扑结构的变化，针对结构损坏的干扰方式，分析拓扑结构与网络抗毁性的关系。之后，Rinaldi等综合结构和功能依赖两方面，依据干扰传播机制，将关键基础设施相互作用分为同因失效、升级失效和级联失效三类。其中，同因失效是指基础设施在同一时刻、因同一原因发生的组分失效；升级失效是指基础设施组分受损，加重其他组分或关联基础设施受损和加剧修复困难的过程；级联失效是指基础设施组分受损，引发其他组分或关联基础设施连续失效的过程。
　　第4章将关键基础设施系统的工程特性、相互作用和抗毁性等分别抽象为网络运行机制、层次关系及脆弱性等问题。基于复杂系统、复杂网络理论方法，建立关键基础设施网络表述框架，提出关键基础设施系统的相互作用表示方法、关联关键基础设施系统的脆弱性分析方法，并通过实例仿真分析，研究揭示关联关键基础设施系统的相互作用机理和脆弱性特征。
　　……

好的，以下是一本名为《关键基础设施系统保护建模与仿真》的图书简介，内容详实，不包含该书的具体内容： --- 图书名称：关键基础设施系统保护建模与仿真 图书简介 在当代社会，关键基础设施（Critical Infrastructure, CI）系统，如能源、交通、通信、水利、金融和公共服务等，是支撑国家正常运行和保障社会稳定的基石。这些系统的复杂性、相互依赖性以及日益增长的网络化特征，使得它们面临着来自自然灾害、人为破坏、恐怖袭击乃至网络攻击的严峻挑战。传统的安全防护手段已难以有效应对这些多维度的威胁，迫切需要一种系统化、前瞻性和量化的安全评估与防护策略。 本书《关键基础设施系统保护建模与仿真》正是在这一背景下应运而生，旨在为安全管理人员、系统工程师、政策制定者和研究人员提供一个全面、深入且实用的框架，以理解、评估和提升关键基础设施的韧性与安全水平。本书严格遵循系统科学和工程学的基本原理，聚焦于如何构建科学的数学模型和高效的仿真环境，从而在虚拟空间中对现实世界的复杂系统进行深入剖析和优化。 全书的结构设计力求逻辑严谨，循序渐进。首先，本书从宏观层面剖析了关键基础设施的系统特征、相互依赖性结构以及主要的威胁模型。这部分内容强调了识别系统边界、关键节点（或称作“单点故障”）以及依赖关系链的重要性，为后续的建模工作奠定了坚实的理论基础。我们深入探讨了如何从拓扑结构、功能流程和信息流动的角度对复杂系统进行抽象和分解，以便于管理和分析。 核心章节聚焦于建模方法论。本书并非简单罗列已有的安全技术，而是致力于构建一套可操作的建模范式。这包括但不限于：基于图论的拓扑分析模型，用于刻画系统组件间的物理或逻辑连接；基于马尔可夫过程或随机 Petri 网的动态行为模型，用于模拟系统在故障或攻击下的状态转移和恢复过程；以及面向智能体的行为建模，用于模拟攻击者和防御者之间的博弈过程。我们特别关注多域、多尺度的建模挑战，即如何将网络安全、物理安全和人员行为有机地整合到一个统一的分析框架之中。对于高度异构的系统，书中详细阐述了如何利用集成建模技术，打破不同子系统（如 SCADA 系统、企业信息系统与物理流程）之间的信息壁垒。 在模型构建之后，仿真技术作为验证和评估的关键工具被提到了核心地位。本书详细介绍了如何利用高性能计算资源，搭建起能够支持大规模、长时间运行的数字孪生（Digital Twin）或高保真度的仿真环境。我们探讨了不同仿真范式的适用性，例如，离散事件仿真（DES）在模拟特定事件序列和资源竞争时的优势，以及基于代理人（Agent-Based Modeling, ABM）在模拟群体行为和非线性反馈效应时的潜力。对于涉及大量不确定性的场景，本书提供了概率模型在仿真中的应用指南，确保仿真结果的统计有效性和可靠性。 本书的一个重要侧重点在于量化评估与安全指标体系的构建。仅仅进行仿真是不够的，还需要有一套科学的指标来衡量系统当前的“韧性”（Resilience）水平。我们深入探讨了如何定义和计算关键性能指标（KPIs），例如系统平均恢复时间（MTTR）、关键服务中断的概率、以及在不同攻击场景下的服务降级程度。这些量化指标为决策者提供了直观的依据，用以指导资源的最优化分配，优先加固最脆弱的环节。 此外，鉴于网络空间已成为关键基础设施面临的主要威胁来源，书中专门设立章节讨论网络攻击面建模与防御仿真。这部分内容涵盖了针对工控系统的特定攻击向量分析，如何利用仿真环境对入侵检测系统（IDS）和防御策略（如微分隔离、冗余备份）的有效性进行“红蓝对抗”式的验证。 本书的特色在于其强烈的工程应用导向。在每一部分理论阐述之后，我们都力求提供详实的案例分析或方法论步骤，指导读者如何将抽象的模型转化为实际可操作的防护方案。这些应用案例涵盖了能源电网的级联故障分析、城市交通系统的拥堵与恢复优化，以及通信网络在灾难发生后的服务保障能力评估等方面。 总而言之，《关键基础设施系统保护建模与仿真》是一部面向复杂系统安全防护领域的综合性专著。它不仅提供了理解关键基础设施复杂性的理论工具，更重要的是，它构建了一套将系统理论、计算方法与工程实践紧密结合的分析框架。本书旨在帮助读者超越传统的被动响应模式，转向主动的、基于模型的、量化的风险管理和韧性建设，从而为保障国家关键生命线安全提供坚实的理论支撑和技术保障。本书适合于从事系统安全、工程仿真、应急管理以及信息安全等领域的专业人士深入研习。 ---

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计非常朴实，没有太多花哨的图案，封面主色调是沉静的蓝色，搭配简洁的银色字体，给人一种专业、严谨的感觉。拿到手的时候，就能感受到纸张的厚实和质感，翻阅起来非常顺滑，没有毛边，印刷也清晰到位。我特别喜欢它的大小，放在书架上不会显得过于突兀，又能在需要的时候方便地拿取。书本的排版也相当考究，字号适中，行间距和段落间距都拿捏得恰到好处，阅读起来不会感到拥挤或疲劳。即使长时间阅读，眼睛也不会有太大的负担。封面和封底的内页还印有一些简介性的文字，虽然不是内容本身，但从这些文字中，我能感受到作者和出版方在细节上的用心，仿佛在提前预告一场关于深度思考的旅程。我是一个非常注重书籍实体感受的人，一本好书不仅仅是内容，它的“形”同样重要。这本书在这方面做得相当不错，让人在开始阅读之前就已经对它产生了良好的第一印象，也更加期待里面蕴含的知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉，就像在参加一场高级别的学术研讨会，只不过这次是以阅读的形式。里面的讨论，很多时候超出了我最初的预期，它涉及到一些非常前沿的理论和实践，并且将这些理论与实际应用场景紧密地结合起来。我发现，作者在处理问题时，并非简单地罗列现象，而是深入到问题的本质，去剖析其内在的运行机制和相互关系。这种分析的深度，让我不禁对一些看似简单的问题有了全新的认识。而且，书中频繁出现的案例分析，更是将抽象的理论具象化，让我在阅读枯燥的理论时，也能清晰地看到它们是如何在现实世界中发挥作用的。我能感受到作者在梳理和表达这些复杂概念时所付出的巨大努力，他试图用最简洁、最有效的方式，将最核心的知识传递给读者。这种学术性的严谨和实践性的指导相结合，让这本书显得格外有价值。

评分☆☆☆☆☆

当我尝试去理解书中的某些段落时，我常常需要借助其他辅助资料，这本身就说明了这本书的深度和广度。作者的论述，并非停留在表面，而是挖掘到了更深层次的原理和影响因素。在阅读的过程中，我能清晰地感受到作者对于整个领域的深刻洞察，他能够预见潜在的问题，并提前给出相应的解决方案。而且，书中很多章节的逻辑衔接都非常紧密，一个问题的提出，往往是前文论述的必然延伸，而对这个问题的解答，又为下一章的内容奠定了基础。这种环环相扣的叙事方式，虽然对读者的理解能力提出了更高的要求，但一旦你跟上作者的思路，你会发现整个知识体系是如此的完整和统一。我甚至觉得，这本书不仅仅是关于一个具体的技术，更是一种思考方式的训练，一种解决复杂问题的思维模式的培养。

评分☆☆☆☆☆

我个人对这类需要高度专注和深度思考的书籍情有独钟。这本书恰恰满足了我的这一需求。它没有那些浮光掠影式的描述，也没有为了吸引眼球而刻意制造的悬念。所有的内容，都围绕着核心主题展开，并且层层递进，逻辑清晰。我在阅读过程中，常常会发现自己陷入沉思，不断地在脑海中构建模型，试图理解作者所描绘的那个复杂而精密的系统。书中的很多观点，都具有很强的启发性，它们能够引导我去思考一些我从未触及过的问题。而且，作者在组织材料方面，也做得非常出色，使得那些原本可能非常晦涩的理论，在经过他的阐述后，变得相对易于理解。当然，这并不意味着它是轻松易懂的，但相比于其他同类书籍，它在清晰度和条理性上，无疑更胜一筹。我非常欣赏这种不浮夸、扎扎实实做学问的态度。

评分☆☆☆☆☆

从第一页开始，我就被那种深入骨髓的专业感所吸引。作者在文字的运用上，严谨到近乎苛刻，每一个术语的出现都仿佛经过了千锤百炼，精准地表达着特定的概念。这不是一本可以随便翻翻的书，它需要你全神贯注，甚至在阅读过程中，我发现自己时不时会停下来，回溯前面几页的论述，试图更透彻地理解作者构建的逻辑框架。有时候，你会觉得作者像是站在你面前，用一种沉稳而自信的语调，一步步引导你进入他精心铺设的思维迷宫。尽管我还没有深入到所有细节，但那种清晰的思路和严密的论证，已经让我对作者的深厚功底和研究的扎实程度有了初步的认识。这本书就像一个精密的技术手册，每一个句子都指向一个具体的问题，并且试图给出严谨的解答。这种风格，对于那些习惯了轻松阅读的读者来说，可能需要一些适应，但对于真正渴望汲取知识、解决实际问题的专业人士，这无疑是一笔宝贵的财富。