242页《指挥和控制系统的作战弹性：以保持多层次的网络功能来应对大规模的破坏性事件》美国海军研究生院

本技术报告总结DTRA-18681-M 2016-2020年执行期间开展的工作。具体来说，该研究项目旨在开发新的理论、模型和算法，用于优化设计相互依存的网络，包括指挥和控制（C2）系统，目的是使它们能够抵御有针对性的（故意）和随机的（自然）攻击。我们研究大规模攻击和对系统中最重要节点的小规模攻击。"系统"在这里指的是相互依赖的网络的集合，如由传感器、卫星情报装置、传输和通信站组成的物理网络；由信息处理和路由设备（如服务器）和软件组件（数据库、加密和传输软件）组成的信息网络；以及由参与作战和控制基础信息和物理领域的人员组成的社会和认知领域。我们研究这些领域的分层和分布式组织，并应用弹性量化方法，以找到整个系统的最佳配置。

目录

• 1 什么是指挥与控制？
  • 1.1 以网络中心战为指导理论
  • 1.2 以多层网络科学为指导框架
  • 1.3 C2是四个相互作用的子系统
• 2 弹性量化
  • 2.1 作战弹性：概念、设计和分析
  • 2.2 流行病爆发期间的弹性管理
  • 2.3 运输网络的弹性和效率
  • 2.4 运输网络中缺乏弹性：经济方面的影响
  • 2.5 智能交通系统（ITS）的脆弱性和弹性需求
• 3 小规模模型
  • 3.1 第一原理的视角
  • 3.2 项目规划的角度
  • 3.3 基于任务的视角
• 4 大规模模型
  • 4.1 复杂网络中巨型连接部件的稳定性
  • 4.2 不完整网络中通信路径的重建
  • 4.3 互补性驱动的网络的几何表示法
• 5 应用于实际的军事和民用系统
  • 5.1 简介
  • 5.2 韩国电网的停电管理
  • 5.3 方法
  • 5.4 识别关键基础设施和组织
  • 5.5 结果
  • 5.6 讨论
• 初始分配清单

报告研究总结

该研究项目旨在开发新的理论、模型和算法，以优化设计相互依存的网络，包括指挥和控制（C2）系统，目的是使它们能够抵御有针对性的（故意）和随机的（自然）攻击。我们研究大规模攻击和对系统中最重要节点的小规模攻击。"系统"在这里指的是相互依赖的网络的集合，如由传感器、卫星情报装置、传输和通信站组成的物理网络；由信息处理和路由设备（如服务器）和软件组件（数据库、加密和传输软件）组成的信息网络；以及由参与作战和控制基础信息和物理领域的人员组成的社会和认知领域。我们研究这些领域的分层和分布式组织，并应用弹性量化方法，以找到整个系统的最佳配置。

我们把重点放在四个主要的研究方向上：

(a) 第一个目标是开发和测试一个通用的弹性量化方法，适用于任何基于基础网络的复杂系统（可能是异质的，由许多层和领域组成）。

(b) 第二个目标是为指挥和控制网络开发适当的抽象的小规模模型。特别是，在这个阶段，我们将研究C2网络中的节点和链接的相关属性，最重要的是它们的基本动态。

(c) 第三个目标是开发指挥与控制网络的大规模抽象模型，并研究各种类型的网络组织（如节点之间的分层定向链接或节点互连的分布式无定向组织）和各层的特征（如节点度分布、中心性、容量和其他相关属性）。我们还将研究网络的鲁棒性，这取决于它遇到的破坏类型（如随机或有针对性的）。

(d) 第四个目标是集中在真实的军事和民用C2系统的弹性上。我们根据我们获得的真实系统的数据，适当地应用于小规模或大规模模型。