劉 蔚， 胡昌龍

(湖北工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院， 湖北 武漢 430068)

移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)中隱社交行為的研究

劉 蔚， 胡昌龍

(湖北工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院， 湖北 武漢 430068)

移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是一個(gè)用戶之間擁有信任關(guān)系的動(dòng)態(tài)虛擬網(wǎng)路，可以通過群體間存在于現(xiàn)實(shí)世界的一些屬性，推斷出用戶之間的信任關(guān)系水平，使整個(gè)在線群體的信任關(guān)系得以支撐。提出一種集群的算法框架，可以通過分布式的分區(qū)來產(chǎn)生一個(gè)集群的細(xì)粒度層次結(jié)構(gòu)，并從中提取實(shí)際的群體特征，以解決集群重疊的問題?；谏鲜鏊惴ㄋ鶚?gòu)造的一個(gè)隱社交行為圖形，包含了足夠多用來評(píng)估集群內(nèi)部個(gè)體之間信任關(guān)系的信息。使用隱社交行為圖形理論，可以進(jìn)一步計(jì)算出分組信任值；通過討論組內(nèi)信任值的聚合和傳遞，可以計(jì)算出全局移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)中的集群信任和間接的信任值。

移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)； 集群行為感知； 隱社交行為

移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是一個(gè)用戶之間擁有信任關(guān)系的動(dòng)態(tài)虛擬網(wǎng)路。隨著微信、微博、Facebook等社交工具的數(shù)量穩(wěn)步增長，基于移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已經(jīng)無處不在。在這個(gè)新的移動(dòng)社交范式下，每一個(gè)移動(dòng)設(shè)備扮演著自己的角色，其輸出的信息都被收集到了移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)之中，因而需要資源共享和計(jì)算負(fù)荷做合理的分配[1-5]。相比于傳統(tǒng)的社交網(wǎng)絡(luò)，該環(huán)境下數(shù)據(jù)的數(shù)量和數(shù)據(jù)的復(fù)雜性都呈爆炸性增加，因此研究用戶數(shù)據(jù)信任度的測量方法是必要的[6]。在移動(dòng)智能終端所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，人們主要通過社交網(wǎng)絡(luò)與他人進(jìn)行交流，通過互動(dòng)來共享他們?cè)谝苿?dòng)社交網(wǎng)絡(luò)中的角色，通過彼此的行為表現(xiàn)來獲取自己周圍所接觸用戶的信任。然而虛擬的在線社交關(guān)系總是取決于物理現(xiàn)實(shí)世界的關(guān)系。因此，我們可以通過存在于現(xiàn)實(shí)世界中群體的一些屬性，來推斷用戶的信任關(guān)系水平，從而來支撐在線群體信任關(guān)系[7-11]。

相關(guān)基于可信計(jì)算和減少社交網(wǎng)絡(luò)中人際社交風(fēng)險(xiǎn)的研究[12-27]為本文研究奠定了基礎(chǔ)，但是在用戶聯(lián)系和基于推理信任分組性質(zhì)的影響因素方面的研究仍有不足。

筆者提出了一種根據(jù)分組的隸屬關(guān)系來計(jì)算信任度排名的方法。該方法中，集群是位于高度連接的社交圖中頂點(diǎn)的子集，假設(shè)一個(gè)集群內(nèi)的邊(簇內(nèi)邊)的密度比連接集群內(nèi)的頂點(diǎn)到集群外頂點(diǎn)的邊的密度大。一個(gè)集群包括許多層次結(jié)構(gòu)，每一個(gè)層次結(jié)構(gòu)表示一個(gè)組?；诎l(fā)現(xiàn)特征，筆者根據(jù)緊密聯(lián)系的一維信任關(guān)系，構(gòu)建了一個(gè)全局社交信任模型，并提出了一個(gè)基于聯(lián)系等級(jí)和組群同質(zhì)性的量化信任關(guān)系的方法。被量化的社交信任模型支持用戶間的信任關(guān)系和整合，換言之，該方法不僅有助于確定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的交流路徑，而且隨著可信度評(píng)估體系的建立，安全問題也得以解決。此外，隱含的信任和社交網(wǎng)絡(luò)中的社交糾正機(jī)制也可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域。事實(shí)上，社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)已經(jīng)為用戶提供了多種集成應(yīng)用社交網(wǎng)絡(luò)證書可以在許多不同場合提供身份認(rèn)證，例如很多國外網(wǎng)站允許用戶通過Facebook賬號(hào)登錄，如同國內(nèi)網(wǎng)站能使用QQ、微信、微博、支付寶等賬號(hào)統(tǒng)一登錄一樣[28]。本文提出的集群算法，可以通過分布式分區(qū)來產(chǎn)生一個(gè)集群的細(xì)粒度層次結(jié)構(gòu)，并可以從中提取實(shí)際的群體特征，以應(yīng)對(duì)重疊的集群，然后構(gòu)造了包含足以用來評(píng)估信任關(guān)系等信息的隱社交行為圖；并利用隱社交行為圖，構(gòu)建了一個(gè)基于集群結(jié)構(gòu)的移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)分層可信計(jì)算模型，根據(jù)聯(lián)系、互動(dòng)評(píng)估和用戶的屬性水平可以計(jì)算組內(nèi)的信任值(分組信任值)；在后續(xù)研究中，基于對(duì)組內(nèi)信任值的聚合和傳遞機(jī)制的分析，可由此計(jì)算出全局移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)中的集群信任和間接的信任值。

1 基本概念和定義

1.1 隱社交行為圖形的概念

在移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)中，大部分參與者經(jīng)常通過移動(dòng)智能終端在多人之間組織并協(xié)調(diào)活動(dòng)。參與者被分成不同的組，組之間的交流通常是與現(xiàn)實(shí)生活中群體的成員之間(如某項(xiàng)目組的成員、同學(xué)或家人)進(jìn)行的[19]。在這樣的移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)中，用戶連接到彼此以顯示關(guān)系，從而得出社會(huì)行為圖，其中相關(guān)用戶通過關(guān)系連接。為了捕捉同一組中兩個(gè)用戶之間的關(guān)系，本文介紹的隱社交行為圖形[29]是社交圖的一種特殊形式。它是高度連接的移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)的頂點(diǎn)的子集，并且是由感興趣的用戶(Iuser)和他/她的直接相鄰組成。在隱社交行為圖形中的每條邊都是有兩個(gè)方向和一個(gè)權(quán)重。邊的方向根據(jù)其是由用戶傳出還是接受訪問信息來確定。以自我為中心的用戶和直接的相鄰之間的邊的權(quán)重是由聯(lián)系行為模式?jīng)Q定的。該以自我為中心的用戶i的隱社交行為圖形被表示為Iuser-i圖形，圖1展示了一個(gè)Iuser-i圖形的例圖，為了簡單，其中邊的方向被忽略了。

圖 1 Iuser-i示例圖形

1.2 基本定義

設(shè)U是設(shè)定的論域，f,h是隨機(jī)函數(shù)，f：U→[0,1]和h：U→[0，1]。為方便討論，定義用戶i和用戶j，R之間的關(guān)系模型作為一個(gè)元組〈f,h,j〉。

定義1 對(duì)于移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)G中任意兩個(gè)用戶i和j，它們之間的信任關(guān)系R，并且可以被定義為

trij?R〈Exij,WEnij,J(i,j)〉

(1)

其中，Exij是一個(gè)預(yù)期的信任值，WEnij是一個(gè)加權(quán)熵，J(i,j)是一個(gè)Jaccard相似系數(shù)。

本文中，trij是信任空間的基本元素。據(jù)定義1，Exij表示j對(duì)于i的基本信任度；WEnij反映用戶i和j之間信任關(guān)系的重要性；J(i,j)反映了用戶i和用戶j的均一水平性。

定義2 對(duì)于用戶i和在第k組用戶i的gik中的用戶j，該組內(nèi)的信任顯示了用戶i和同組其他人的信任關(guān)系，并且可以定義為一個(gè)元組：

(2)

用戶j可以屬于多個(gè)集群組Gi，因此，給集群信任的定義為

定義3 假設(shè)用戶j同時(shí)屬于集群i的組gi1,gi2，…，gik，該集群信任和c_trusti是集群i組內(nèi)信任的聚合。關(guān)于如何計(jì)算c_trusti的值，筆者將在后續(xù)研究中予以闡明。

2 隱社交行為圖形的構(gòu)建

2.1 理論基礎(chǔ)

使用社交激勵(lì)機(jī)制和底層現(xiàn)實(shí)世界作為信任的一個(gè)替代的基礎(chǔ)。圖2給出了微信中一個(gè)真實(shí)的隱社交行為圖形的拓?fù)鋱D，也是現(xiàn)實(shí)世界中常見的大多數(shù)隱社交行為圖，顯示出了這一社交網(wǎng)絡(luò)的特征性結(jié)構(gòu)。圖中，富于變化的組被密集地連接在一起，但只與網(wǎng)絡(luò)的其余部分有稀疏的關(guān)聯(lián)。這些密集區(qū)域顯示出群體的社交特性即：群體中的成員通常認(rèn)識(shí)對(duì)方，因此形成了緊密的子連接。另一方面，群體內(nèi)的其他成員不認(rèn)識(shí)其他群體的成員，形成了稀疏的相互交接。如圖2所示，每一個(gè)以自我為中心的用戶可以屬于多個(gè)組，每個(gè)組用不同的顏色標(biāo)記。例如，用戶i和j有三組，分別是家(粗實(shí)線)，同學(xué)(細(xì)實(shí)線)和同事(虛線)。換句話說，Iuser-i圖形和Iuser-j圖形中分別有3個(gè)交流組。

圖 2 從微信中檢索到的一個(gè)真實(shí)的隱社交行為圖

G=G(V,E)表示一個(gè)移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中頂點(diǎn)的集合V表示用戶(節(jié)點(diǎn))，邊的集合E表示這些用戶之間的關(guān)系。如果用戶i信任用戶j，就會(huì)存在一個(gè)從用戶i到用戶j方向的邊，反之亦然。在本文中，忽略邊的方向，并且每個(gè)邊意味著都是雙向邊。假設(shè)圖G可以被劃分為多個(gè)子圖(圖3)，假設(shè)在Gi中有Ni個(gè)點(diǎn)，Gi中的每個(gè)邊由發(fā)送和接收聯(lián)系形成的。每個(gè)Gi是一個(gè)Iuser-i圖形，盡管它可能由單一的節(jié)點(diǎn)組成。接下來，將交換著使用術(shù)語“Iuser-i圖形”、“Gi”和“集群”。個(gè)體被作為一個(gè)“朋友”加入到其中，意味著至少用戶i對(duì)于被添加個(gè)體有一定了解。個(gè)人之間的這種連接可以用來推斷存在于它們之間的信任關(guān)系，但這種信任關(guān)系尚未達(dá)到“信任”或“上下文關(guān)系”的水平。因此，一個(gè)描述信任關(guān)系的定量方法至關(guān)重要。

圖 3 隱社交行為圖形和它們的信任關(guān)系

在本文的方法中，社交網(wǎng)絡(luò)中用戶之間的社交信任關(guān)系可以由沒有外部限制的用戶交流行為所推斷。這種信任表示在同一組中的用戶之間的信任關(guān)系，并被稱為組內(nèi)信任?；诮M內(nèi)信任(見定義2)，可以得到集群中的用戶之間的信任值，這個(gè)信任值即為集群的信任。然而，使用顯式或隱式社交網(wǎng)絡(luò)關(guān)系來促進(jìn)信息的擴(kuò)展是不容易的。因此，使用用戶的集群信任來建立一個(gè)全局信任社交網(wǎng)路十分重要。

2.2 算法框架

從圖2中可以發(fā)現(xiàn)有一些密集的連接子圖和屬于多個(gè)組的部分用戶。該密集的連接子圖是由群體中的成員組成，并且這些子圖是使用集群算法從圖形中提取出來的。一個(gè)群體檢測算法應(yīng)該提取實(shí)際的群體，需要算法來處理重疊的組。采用擴(kuò)展了Newman和Girvan算法[32]的CONGA算法[33]。本文受制于空間而省略了CONGA算法的細(xì)節(jié)以此用提取實(shí)際的群體，處理重疊集群。如前所述，G=G(V,E)是一個(gè)包含所有頂點(diǎn)的移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。先從G點(diǎn)開始，通過分布式分區(qū)產(chǎn)生一個(gè)細(xì)粒度集群的層次結(jié)構(gòu)。分區(qū)方法可以被重復(fù)，直到所有節(jié)點(diǎn)形成單個(gè)節(jié)點(diǎn)的集群，這是該層次結(jié)構(gòu)的水平。本文的算法基于3個(gè)基本操作，即CalEdBetw( )、splitting( )和SplitVerBetw( )(表1)。

表1 基本算法運(yùn)算符

因此，本文算法的主要思想如下所示。

Input V ∥節(jié)點(diǎn)集合； E ∥邊集合；

Output cluster ∥用戶i的簇；contactij∥用戶i和j間的關(guān)系；

repeat

for Each edgee∈E do

Calculate Ebete=CalEdBetw(e,G)，of edgee∈E；

end for

Ebetmax=MAXEbetee∈E；∥MAXEbete從Ebete獲得最大值；

for Each node v∈V do

Calculate node Sbetv=SplitVerBetw(v,G)，of node v∈V；

end for

Sbetmax=MAXSbetvv∈V；∥MAXSbetv從Sbetv獲得最大值；

if Sbetmax>Ebetmaxthen

splitting(v)；

else

Delete the edge e with maximum Ebetmax；

end if

until E=?∥邊遍歷結(jié)束.

一個(gè)隱社交行為圖是由一個(gè)用戶 (即發(fā)起人) 發(fā)起的，發(fā)起人可以邀請(qǐng)一組聯(lián)系人參加。本文初始化算法基于發(fā)起人同時(shí)和另一群體中的多個(gè)成員進(jìn)行交流。為了給以自我為中心的用戶和他直接相鄰之間的每一個(gè)聯(lián)系進(jìn)行打分，提出了一個(gè)根據(jù)分?jǐn)?shù)進(jìn)行排名的機(jī)制。該排名機(jī)制的核心是，聯(lián)系排名高的用戶與已經(jīng)被邀請(qǐng)的人分享很多的群。對(duì)于每一個(gè)在被邀請(qǐng)的群里出現(xiàn)過的人，每一個(gè)聯(lián)系，分?jǐn)?shù)則增加1。如果分?jǐn)?shù)相同，用戶可以根據(jù)字母順序列表(升序或降序)來排名。排名實(shí)例如圖4所示。

圖 4 根據(jù)組的屬性關(guān)系對(duì)聯(lián)系進(jìn)行評(píng)分排名

每當(dāng)用戶希望發(fā)起建立一個(gè)隱社交行為圖形，他/她發(fā)起一個(gè)新的組，并開始選擇第一聯(lián)系人。接著，算法引擎提出一個(gè)名單列表，在名單中的人與被挑選聯(lián)系分享一個(gè)或多個(gè)群體。這個(gè)列表是根據(jù)相關(guān)性進(jìn)行排序，它是由共享的群體的數(shù)目給出的。選出一個(gè)分?jǐn)?shù)最高的聯(lián)系到發(fā)起人，并且重復(fù)這個(gè)過程，直到該組執(zhí)行完畢。

3 結(jié)論

本文提出了一種基于隱社交行為圖形的新方法用于計(jì)算移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)中的信任度。該方法中，用戶的隱社交行為圖形可以從移動(dòng)社交工具(如微信、微博和Facebook)中提取，并被標(biāo)記為一個(gè)集群。一個(gè)集群可以被分為諸如家庭、合作伙伴和同學(xué)等多個(gè)組，可以通過給每一組打分，對(duì)組內(nèi)的用戶之間的聯(lián)系進(jìn)行排名。在后續(xù)的研究中，我們會(huì)提出一種新的量化信任管理模型，并研究如何計(jì)算分組的信任值，以及在集群和全局的傳遞和聚集，通過仿真來評(píng)估信任模型的有效性。

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[責(zé)任編校： 張 眾]

A Study on Implicit Social Behavior in Mobile Social Networks

LIU Wei， HU Changlong

(SchoolofEconomicsandManagement,HubeiUniv.ofTech.,Wuhan430068,China)

Mobile social networks are essentially a dynamic virtual network with a trust relationship among the users, from which the level of this trust among users can be inferred on the basis of some properties in the real world so as to support the trust relationship between the online groups. A Framework of a clustering algorithm is proposed in this article so that a cluster of fine granularity hierarchy can be produced by using distributed partitioned and the actual groups in response to overlapping clusters can be extracted. Based on the algorithm above, an implicit social graph can be constructed, which contains enough information to assess the relationship of trust among individuals within the cluster. Through the use of the implicit social graph theory the grouped trust value can be further calculated. Through the aggregate and transfer of trust within the group, group trust and indirect trust value can be computed in the global mobile social networks.

mobile social networks; cluster awareness; implicit social behavior

1003-4684(2016)03-0056-04

G350.7

A

2014-12-02

國家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目(14BTQ045)；教育部人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目資助(13YJC870015)

劉 蔚(1973-)， 男， 湖北武漢人，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)碩士，湖北工業(yè)大學(xué)副教授，研究方向?yàn)殡娮由虅?wù)安全，大數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)挖掘