Effetto di attacchi mirati e casuali sulla struttura fine delle reti

In studying network attacks, the focus has often been on understanding how the macroscopic structure of the network changes as the intensity of the attack varies. In this paper, instead, we want to analyze how the fine structure changes between attacked and intact networks. Assuming we have a network generated by a certain model, for example Erdős-Rényi, is it possible to understand if that network derives from a larger one that was later attacked or if it was created like this? By means of this work we can affirm that, in most cases, it is possible to distinguish the two types of networks. This was done by generating families of networks by varying different combinations of parameters, operating different types of attacks (random-based, according to the degree or according to the betweenness) and comparing each of the networks obtained with intact networks built with the same parameters. Various parameters were calculated for each network, such as mean grade, mean distance, assortativity or mean clustering coefficient; Finally, by performing a Hotelling test on the two groups of networks based on these parameters, it has been shown that the totality of the networks attacked according to the degree and according to the betweenness and the majority of the networks attacked randomly have a structure significantly different from the intact networks. The entire procedure was performed on networks generated according to three models: Erdős-Rényi, Watts–Strogatz and Barabási–Albert.

Nello studiare gli attacchi alle reti ci si è spesso concentrati sul capire come la struttura macroscopica della rete cambia, al variare dell’intensità di attacco. In questo lavoro, invece, si vuole analizzare come cambia la struttura fine tra reti attaccate e reti intatte. Supponendo di avere una rete generata tramite un certo modello, per esempio Erdős-Rényi, è possibile capire se quella rete derivi da una più grande che è stata in seguito attaccata o se sia stata creata così? Per mezzo di questo lavoro possiamo affermare che, nella maggior parte dei casi, è possibile distinguere le due tipologie di reti. Ciò è stato fatto generando famiglie di reti al variare di diverse combinazioni di parametri, operando diversi tipi di attacchi (su base casuale, secondo il grado oppure secondo la betweenness) e confrontando ognuna delle reti ottenute con reti intatte costruite con gli stessi parametri. Per ogni rete sono stati calcolati vari parametri, come grado medio, distanza media, assortatività o clustering coefficient medio; eseguendo infine un test di Hotelling sui due gruppi di reti basato su questi parametri, si è dimostrato che la totalità delle reti attaccate secondo il grado e secondo la betweenness e la maggior parte delle reti attaccate in maniera casuale hanno una struttura significativamente diversa dalle reti intatte. L’intero procedimento è stato eseguito su reti generate secondo tre modelli: Erdős-Rényi, Watts–Strogatz e Barabási–Albert.