Análise de vulnerabilidade de redes de comunicações por meio de métricas estruturais e espectrais de conectividade

Abstract

As redes de telecomunicações são muito resistentes a falhas distribuídas aleatoriamente na topologia, mas são altamente vulneráveis a falhas correlacionadas com a geografia ou a ataques dirigidos a seus pontos críticos. O impacto da perda de certas estações ou enlaces pode ter um efeito em cascata, extensivo a toda essa infraestrutura crítica. Este trabalho investiga meios de estimar a capacidade de sobrevivência das redes a tais impactos, em termos de conectividade. Para se obter medições apropriadas, as redes são representadas em forma de grafos, sobre os quais pode-se aplicar métricas estruturais e espectrais. Essas métricas são baseadas em invariantes subjacentes à topologia das redes, modelando sua operação. Uma composição dessas métricas é aplicada a modelos de redes brasileiras, de maneira a identificar seus nós e enlaces mais críticos. Em seguida, a mesma composição é aplicada para comparar diferentes redes brasileiras e outras redes de dimensões continentais entre si, de forma a classificá-las por ordem de sua vulnerabilidade esperada. Como resultados não esperados, constata-se que, nem os pontos críticos, nem o ranking de vulnerabilidade das redes, são os mais óbvios. A nosso conhecimento, este é o primeiro estudo que, com base em métricas estruturais e espectrais de grafos, quantifica a vulnerabilidade das redes de telecomunicações brasileiras, tratadas como backbones autônomos.