2025年ASOC SCI2区TOP，双重防御网络阻断模型下的供给路线优化，深度解析+性能实测

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1.摘要

本研究提出了一种双层防御者-攻击者模型（BDAM），旨在解决现实现实世界防御问题。与传统模型不同，BDAM结合了节点干扰和边缘破坏操作，同时考虑防御者的供应支持，确保干扰节点得到有效支援。为求解这一NP难题，提出了一种改进简化群体算法与迪杰斯特拉算法（iSSOD），通过群体框架与修复机制保证解的可行性，并利用熵引导局部搜索提升搜索效率。实验结果表明，iSSOD在多个基准算法中表现优越，且真实案例验证了其在实际防御条件下的适用性。

2.问题描述

问题描述基于双层决策框架（BDAM），在防御者和攻击者的博弈中优化防御策略。防御者通过摧毁边缘和部署战斗单位于节点来阻止攻击者的进攻，同时确保战斗单位得到后勤支持。由于资源有限，防御者只能摧毁最多R条边并依赖供应节点支持特定的拦截节点。模型考虑了节点和边的限制，以保证实际可操作性。攻击者根据防御者的策略选择最短路径，而防御者则通过最大化攻击者路径长度并最小化供应路线长度来优化其决策。

3.提出算法

解表示方案

iSSOD算法通过全局探索和局部优化相结合，优化拦截部署、边缘破坏和供应路径，在资源约束下求解问题。上层问题使用基于SSO元启发式算法，每个解编码了完整的防御策略，包括节点拦截、边缘摧毁和供应分配决策。随机修复机制（RRM）确保解的可行性，考虑到供应能力和摧毁约束。下层通过迪杰斯特拉算法计算攻击者的最短路径，有效评估防御策略的效果。为了加强局部优化，采用基于熵的局部搜索机制（DSRM），根据节点和边的关键性和接近攻击者路径的程度调整策略。iSSOD的初始化阶段生成随机解，每个解包含两个部分：拦截-供应分配向量和边缘摧毁向量。模型通过编码防御配置来表示解，并展示了网络变化过程。

随机修复机制

为了处理在BDAM求解过程中可能违反供应节点拦截能力约束和摧毁资源约束的问题，引入了随机修复机制（RRM）。该机制分为两个独立的修复步骤：步骤1修复供应节点容量约束，步骤2修复摧毁边缘数量约束。每个步骤仅在相应约束被违反时执行。步骤1通过计算每个供应节点支持的拦截节点数量，随机移除超出容量的节点。步骤2则通过计算被标记为摧毁的边缘数量，随机移除超出限制的边缘。

在随机修复机制（RRM）确保解的可行性后，修复后的解会传递给下层问题进行评估。

防御策略重新部署机制（DSRM）通过评估节点和边缘的熵值，基于攻击者路径和不确定性，优先调整高熵的拦截和摧毁决策。该机制灵活地结合全局探索与局部优化，避免早期收敛，提高解的质量。

4.结果展示

5.参考文献

[1] Yeh W C, Lai C M, Wu T H. Optimizing Supply Routes in a Network Interdiction Model with Dual Defense Operations[J]. Applied Soft Computing, 2025: 113933.

6.代码获取

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7.算法辅导·应用定制·读者交流

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