大家都日常都在使用网络,也都遭遇过网络变慢的情况,一般这类的情况都属于单点故障,从而会导致整个网络出现了反应变慢的情况。
但要想使其崩溃,需要外部同时协同进行攻击,需要击溃或移除掉好几个网络的“中心”节点。
这往往意味着需要同时移除57%的“中心”节点。
因此,必须同时攻击破坏数百个互联网上的路由器才能达到目的,而这并非易事,是非常耗费时间耗力的事情。
这样一来,虽然互联网有自己的弱点,但其拓扑结构中依然蕴涵了能够抵御随机故障和恶意攻击而不至于瘫痪的机制。
然而,科学家经过仔细分析后,事实并非如此。
接下来会发现,面对攻击,把宝押在拓扑稳定性上,是一种错误的天真做法。
而必须考虑网络级联故障效应问题。
而现在的电力网络,普遍都是如此。
其中也蕴含着和我们日常使用网络中一样的情况。
小小的故障可能引起非常大的变化....1996年北美的大停电事故发生后,起初有人天方夜谭,怀疑是外星飞船引起的,有人则怀疑是袭击,但最后事实表明,这并不是一次有组织的攻击。
来自电线受热会膨胀,这种热量可能来自过热引起;但是如果线路负荷过重,电线也会发热,使其膨胀变长。
1996年8月10日15点42分37秒,北美的气温达到了创纪录的温度,超过37度。
一道闪电过后,这条1300兆瓦的线路就瘫痪了,因此这股巨大的电流必然立即传到附近的线路上。
转移是自动进行的,电流被传到了附近一条115千伏和230千伏低压线路上。
然而,由于这两条线路没法长时间承载这么强大的电流。
两条线路的发热率达到了1157瓦,因此立即瘫痪了。
115千伏电路发生了连锁故障,过量的电流使罗斯-莱克星顿线路出现了过热现象,电线竿垂落到一棵树上。
事情发展到了这一步,局面就无法挽回了。
该发电厂的13个发电机组出现了故障,造成了电流和电压扰动,立即将加利福尼亚-俄勒冈州边界处南北太平洋电网分割开了。
这样,西部电网就分割成了相互隔绝的孤岛,造成了美国11个州和2个加拿大省份的大停电。
因此,1996年大停电事故就是一场典型的电力网络的“级联故障效应”。
作为电力传输网络,本地的故障会将故障效应级联地传递给其他节点。
如果额外的载荷小得可以忽略不计,那么系统的其他部分则可很容易不留痕迹地吸纳它,几乎使人察觉不到发生了故障。
但是如果额外的载荷过大,相邻的节点无法承载,它们或者自身出现故障,或是重新把载荷传递给相邻的节点。
不论发生哪种情况,都会出现上述那样的级联故障,而故障的规模和影响力取决于首先出问题的节点在系统中所占的位置的重要性及其能力。
显然,删除的节点连通性越高,就越有可能使整个系统瘫痪。
哥伦比亚大学的邓肯-瓦茨的研究研究了一个专门为弄清级联故障的遗传特点而设计的模型。
这个模型既能描述大停电这样的现象,也能描述相反的现象,比如书籍、电影、唱片等的级联走红现象。
他的仿真实验表明,大多数级联反应并不是瞬间发生的:故障往往存在了很长时间而无人注意,最终导致了整体的瘫痪。
然而,试图降低这种级联反频率则会带来不可避免的后果,即一旦发生了级联反应,则该级联反应的破坏性会更大。
那么仅仅从此角度来分析,我们所要针对的国家,其实远没有看起来那么强大,而其“强大背后的脆弱”,就是其高度依赖的电力网络。
如果能加以分析,找到启动的薄弱点,提出针对性的攻击性方法。
则可以起到四两拨千斤,直接扰乱其后方的作用。
甚至还可能迟滞其进攻步伐让其没有机会挑起战事。
同样,我们也要排除我们自身的节点问题,更要防止宵小国家借助这样的机会,来威胁我们。
能源安全,上升到国家战略层面,同样非常重要。
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