Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schutz von Netzen gegen kaskadenartigen Ausfall

21.09.2004


Dresdner Max-Planck-Wissenschaftler entwickelt Methode, die geeignet sein könnte, Strom- oder Computernetze bei Angriffen vor dem Zusammenbruch zu schützen

... mehr zu:
»Ausfall »Kettenreaktion »Knoten »Stromnetz

Netzwerke, wie das Stromnetz oder das Internet, sind komplexe, empfindliche Gebilde. Sie bestehen aus Knoten, also Servern oder Kraftwerken, die wieder mit anderen Knoten verbunden sind. Diese Netzwerke sind empfindlich gegen sich wellenartig ausbreitende Ausfälle, die dann eintreten, wenn große, stark vernetzte Knoten abrupt vom Netz getrennt werden. Adilson Motter vom Dresdner Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme hat jetzt mit einem Computermodell gezeigt, dass es möglich sein könnte, eine solche Kettenreaktion in Strom- oder Computernetzen zu verhindern. Dazu müsste man unmittelbar nach einem Angriff bzw. Ausfall sofort periphere Knoten im Netz abschalten, ähnlich wie man einen Waldbrand mit Gegenfeuern unter Kontrolle bringen kann (Physical Review Letters, 27. August 2004).

In Stromnetzen oder Computernetzwerken kann der Zusammenbruch des Netzes durch den Ausfall eines oder einiger weniger Knoten ausgelöst werden. Denn obwohl diese einzelnen Ausfälle kaum Auswirkungen auf die Verbindungen im Netz haben, können sie eine Kettenreaktion weiterer Ausfälle auslösen, die schließlich zum Zusammenbruch des gesamten oder zumindest von großen Teilen des Netzes führen können, wie am 14. August 2003 das Stromnetz im Nordosten der USA oder später in verschiedenen westeuropäischen Ländern.


Motter, Gastwissenschaftler an dem Dresdner Max-Planck-Institut, der sich seit Jahren mit der Struktur und Dynamik komplexer Netzwerke beschäftigt, zeigte mit einem idealisiertes Modell, dass es auch in Infrastrukturnetzen, wie Stromnetzen oder Computernetzwerken, möglich sein könnte, die kettenreaktionsartige Ausbreitung eines Ausfalls, ausgelöst durch Angriffe auf zentrale Knoten, wirkungsvoll zu unterdrücken, wenn man unmittelbar nach den ersten Angriffen oder Ausfällen periphere Knoten in diesem Netzwerk abschaltet.

In diesen Netzwerken sind einzelne Knoten stärker belastet als andere. Bisherige Studien hatten bereits gezeigt, dass sich der Ausfall solcher zentraler Knoten - wie der backbone router im Internet - kaskadenartig ausbreitet und in einer Kettenreaktion immer mehr Ausfälle erzeugen kann. Hingegen hat der Ausfall peripherer Knoten wenig Folgen. Motter zeigt jetzt, dass die gezielte Abschaltung peripherer Knoten nach dem ersten Ausfall, also noch vor der Ausbreitung der Kettenreaktion, der Schlüssel sein könnte, um das Ausmaß der Katastrophe zu beschränken.

Seine Methode der so genannten "Kaskaden-Kontrolle" beruht auf der Beobachtung, dass periphere Knoten wesentlich zur Gesamtlast beitragen und ihre Abschaltung deshalb die Gefahr einer gefährlichen Überlast für das Gesamtnetz verringern kann. Umgekehrt kann das selektive Unterbrechen der Verbindungen zwischen den Knoten die Ausbreitung der Kaskade einschränken. Die Methode ähnelt damit dem Vorgehen bei Waldbränden, diese durch das Legen von Gegenfeuern und das Schlagen von Schneisen unter Kontrolle zu bringen.

Die neuen Forschungsergebnisse könnten potentiell geeignet sein, das Ausmaß kaskadenartiger Ausfälle, wie sie zum Beispiel durch Hacker im Internet oder Terroristen in Stromnetzen verursacht werden könnten, zu begrenzen.

Originalveröffentlichung: A.E. Motter, Cascade control and defense in complex networks, Physical Review Letters 93, 098701 (2004)

Dr. Andreas Trepte | idw
Weitere Informationen:
http://www.mpipks-dresden.mpg.de

Weitere Berichte zu: Ausfall Kettenreaktion Knoten Stromnetz

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Geräteschutzschalter erfüllt NEC Class 2
19.05.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

nachricht Elektronikgehäuse für Anzeigeeinheiten
19.05.2017 | PHOENIX CONTACT GmbH & Co.KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften