Hash function construction using weighted complex dynamical networks

A novel scheme to construct a hash function based on a weighted complex dynamical network (WCDN) generated from an original message is proposed in this paper. First, the original message is divided into blocks. Then, each block is divided into components, and the nodes and weighted edges are well defined from these components and their relations. Namely, the WCDN closely related to the original message is established. Furthermore, the node dynamics of the WCDN are chosen as a chaotic map. After chaotic iterations, quantization and exclusive-or operations, the fixed-length hash value is obtained. This scheme has the property that any tiny change in message can be diffused rapidly through the WCDN, leading to very different hash values. Analysis and simulation show that the scheme possesses good statistical properties, excellent confusion and diffusion, strong collision resistance and high efficiency.     

高强混凝土气体炮试验与高压状态方程研究

采用一级气炮加载技术和锰铜压力计测试技术, 对C100混凝土在一维应变条件下的冲击特性进行了实验测量和分析. 基于锰铜压力计测量的压力波形, 通过拉格朗日分析得到了各拉氏位置的相关物理量, 实测压力波形显示: 不同位置处的压力波形在迅速上升至峰值后均随时间逐渐衰减, 而冲击波峰值又随传播距离而衰减,于是将损伤引入状态方程, 再从这些物理量出发, 得到了多项式形式Grüneisen型状态方程中的各项系数.     

一种基于元胞自动机的自适应网络病毒传播模型

自适应网络是节点动力学和网络动力学相互作用和反馈的演化网络. 基于元胞自动机建立自适应网络中易感-感染-易感(susceptible-infected-susceptible)的病毒传播模型,研究节点为了规避病毒传播所采取的多种网络重连规则对病毒传播及网络统计特征的影响. 结果表明:自适应网络中的重连规则可以有效减缓病毒传播速度,降低病毒传播规模;随机重连规则使得网络统计特征趋于随机网络;基于元胞自动机建立的传播模型清晰地表达了病毒在传播过程中的双稳态现象. 关键词： 自适应网络 传播动力学 网络动力学 元胞自动机     

一种超混沌图像加密算法的安全性分析及其改进

根据Kerckhoff准则, 从选择明文攻击和选择密文攻击出发, 对一种超混沌图像加密算法进行分析,结果表明该算法密钥流与明文无关,并且一个明文字节只能影响一个密文字节,导致利用选择明文攻击和选择密文攻击能够以很小的计算代价破译密文.基于此,本文提出一种改进的超混沌图像加密算法,并进行了统计分析、差分分析、相关性分析及密钥敏感性测试.理论分析及仿真结果表明,改进算法不仅可以抵御选择明文攻击和选择密文攻击,而且具有较好的统计特性及差分特性等密码学特性. 关键词： 超混沌 选择明文攻击 选择密文攻击 Matlab分析     

考虑网络流量的无标度网络病毒免疫策略研究

考虑网络交通流量对病毒传播行为的影响,基于平均场理论研究无标度网络上的病毒免疫策略,提出一种改进的熟人免疫机理.理论分析表明,在考虑网络交通流量影响的情况下,当免疫节点密度较小时,随机免疫几乎不能降低病毒的传播速率,而对网络实施目标免疫则能够有效抑制病毒的传播,并且选择度最大的节点进行免疫与选择介数最大的节点进行免疫的效果基本相同.研究还发现,对于网络全局信息未知的情况,与经典熟人免疫策略相比,所提出的免疫策略能够获得更好的免疫效果.通过数值仿真对理论分析进行了验证. 关键词： 无标度网络 病毒传播 交通流量 免疫策略     

Prediction of epidemics dynamics on networks with partial differential equations: A case study for COVID-19 in China

Since December 2019, the COVID-19 epidemic has repeatedly hit countries around the world due to various factors such as trade, national policies and the natural environment. To closely monitor the emergence of new COVID-19 clusters and ensure high prediction accuracy, we develop a new prediction framework for studying the spread of epidemic on networks based on partial differential equations (PDEs), which captures epidemic diffusion along the edges of a network driven by population flow data. In this paper, we focus on the effect of the population movement on the spread of COVID-19 in several cities from different geographic regions in China for describing the transmission characteristics of COVID-19. Experiment results show that the PDE model obtains relatively good prediction results compared with several typical mathematical models. Furthermore, we study the effectiveness of intervention measures, such as traffic lockdowns and social distancing, which provides a new approach for quantifying the effectiveness of the government policies toward controlling COVID-19 via the adaptive parameters of the model. To our knowledge, this work is the first attempt to apply the PDE model on networks with Baidu Migration Data for COVID-19 prediction.     

节点抗攻击存在差异的无尺度网络恶意软件传播研究

在考虑节点抗攻击能力存在差异情形下,研究了恶意软件在无尺度网络中的传播行为.基于元胞自动机理论,建立了节点具有攻击差异的恶意软件传播模型.通过定义脆弱性函数,以描述不同度节点的抗攻击差异,使得模型更具普遍性.研究了不同形式的脆弱性函数对恶意软件在无尺度网络中的传播临界值和时间演化的影响.研究表明,节点抗攻击能力的差异对传播行为会产生重要影响,如导致传播临界值改变、传播速度减缓.研究指出,脆弱性函数是网络选择适合的免疫策略的重要依据.     

同时考虑传染媒介和传播延迟的复杂网络病毒传播行为研究

提出一种新的流行病传播模型,基于平均场理论,研究传染媒介和传播延迟同时存在对网络中流行病传播行为的影响.理论分析和仿真结果表明,传染媒介和传播延迟同时存在显著增强了网络中流行病爆发的危险性,并加速了流行病的传播.研究还发现,对于给定的有效传播率,均匀网络中流行病的感染程度分别与传染媒介的传染概率和传播延迟呈对数关系,无标度网络中流行病的感染程度与传染媒介的传染概率呈幂率关系,而与传播延迟之间则存在线性关系。     

基于最小二乘法的反应流拉格朗日分析在冲击起爆中的研究

现有反应流拉格朗日分析方法在已知粒子速度情况下,求解方法仍有不足。本文针对这一情况,将反解法与自洽检验法相结合,提出了基于最小二乘法的反应流拉格朗日反解法,该方法的理论精度能够实现应力沿路径线的 M阶导数为零（M为迹线数）,并且该方法能够满足自洽检验法。为了验证该方法的有效性,利用该方法对一组小隔板冲击起爆试验数据进行了处理,对比了本文方法、试验处理以及传统的反解法处理结果,表明该方法不仅可以适当减小迹线上的偶然误差,还能够使得迹线函数更好地反映各物理量沿迹线的变化性态。