[论文解读] Rumor Spreading and Source Identification: A Hide and Seek Game.

Wuqiong Luo, Wee Peng Tay+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 19, 2015

Complex Network Analysis Techniques被引用 10

一句话总结

本文将谣言传播与源节点识别建模为谣言源与网络管理员之间的捉迷藏博弈，采用乔丹中心估计器作为鲁棒的源检测策略。提出了一种谣言源的最佳响应感染策略，以及管理员的互补估计策略，证明了纳什均衡存在的条件，并通过仿真表明，所提策略在增加感染节点数的同时保持了源节点的匿名性。

ABSTRACT

The goal of a rumor source node in a social network is to spread its rumor to as many nodes as possible, while remaining hidden from the network administrator. On the other hand, the network administrator aims to identify the source node based on knowledge of which nodes have accepted the rumor (which are called infected nodes). We model the rumor spreading and source identification problem as a strategic game, where the rumor source and the network administrator are the two players. As the Jordan center estimator is a minimax source estimator that has been shown to be robust in recent works, we assume that the network administrator utilizes a source estimation strategy that probes every node within a given radius of the Jordan center. Given any estimation strategy, we design a best-response infection strategy for the rumor source. Given any infection strategy, we design a best-response estimation strategy for the network administrator. We derive conditions under which the Nash equilibria of the strategic game exist. Simulations in both synthetic and real-world networks demonstrate that our proposed infection strategy infects more nodes while maintaining the same safety margin between the true source node and the Jordan center source estimator.

研究动机与目标

• 将谣言源与网络管理员在社交网络中的互动建模为一种策略博弈。
• 设计一种谣言源的最佳响应感染策略，以在规避检测的同时最大化传播范围。
• 基于乔丹中心估计器，为管理员开发一种互补的最佳响应估计策略。
• 推导在所提博弈论框架中纳什均衡存在的条件。
• 在合成网络与真实网络中评估所提策略的性能。

提出的方法

• 将谣言传播与源节点识别过程建模为源与管理员之间的双人策略博弈。
• 假设管理员采用以乔丹中心为核心的探测策略来估计源节点。
• 基于管理员的估计策略，设计谣言源的最佳响应感染策略。
• 基于谣言源的感染模式，设计管理员的最佳响应估计策略。
• 推导博弈中纳什均衡存在的数学条件。
• 在合成网络与真实网络中进行仿真，评估策略在感染传播范围与源检测准确率方面的性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 在谣言源与网络管理员之间的策略博弈中，纳什均衡存在的条件是什么？
• RQ2 在基于乔丹中心的估计策略下，谣言源如何在不被检测的前提下最大化感染范围？
• RQ3 面对给定的感染模式，管理员应采用何种估计策略以提升源节点识别能力？
• RQ4 与基线策略相比，所提感染策略在感染节点数量与源安全边际方面表现如何？
• RQ5 所提策略在扩大谣言传播范围的同时，是否保持或提升了源节点的匿名性？

主要发现

• 所提最佳响应感染策略相较于基线策略，成功增加了感染节点的数量。
• 该策略在保持真实源与乔丹中心估计器之间安全边际不变的同时，维持了源节点的匿名性。
• 在由博弈论模型推导出的特定数学条件下，纳什均衡存在。
• 在合成网络与真实网络中的仿真结果证实了所提策略的有效性。
• 在所提感染策略下，乔丹中心估计器仍保持鲁棒性，支持其作为最小最大源估计器的使用。
• 博弈论框架使源与管理员能够进行策略性适应，从而更真实地模拟现实世界中的谣言传播动态。