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復雜網(wǎng)絡(luò)理論下的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲
1、復雜網(wǎng)絡(luò)理論
1.1表現(xiàn)
通俗的說復雜網(wǎng)絡(luò)就是表現(xiàn)出高度復雜性的網(wǎng)絡(luò)，其表現(xiàn)主要有以下幾方面:一是結(jié)構(gòu)復雜，這是復雜網(wǎng)絡(luò)最明顯的一個表現(xiàn)，主要是因為復雜網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)目巨大，同時網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)差異性較強，相互之間都有不同的結(jié)構(gòu)特征。二是連接的多樣性，這表現(xiàn)在節(jié)點之間的連接上，節(jié)點之間的連接權(quán)重有所不同，在這個差異之外，還存在一個不同，那就是連接還存在方向性。三是節(jié)點多樣性，這主要是指復雜網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點可以代表任何事物。四是動力學復雜性，它的節(jié)點集屬于非線性動力系統(tǒng)，表現(xiàn)在節(jié)點狀態(tài)隨著時間的變化而變化，這是由于社會中人在不同的時間里使用計算機。五是網(wǎng)絡(luò)進化，主要是說它的節(jié)點產(chǎn)生與消失是隨時變化的。六是多重復雜性融合，也就是它的多重復雜性相互影響后，導致更難預料的結(jié)果。
1.2特性
首先是小世界，它作為復雜網(wǎng)絡(luò)的基本單元，將兩個原件之間的任意一點相連，形成的公用通道是作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)紋線。復雜網(wǎng)絡(luò)中有無數(shù)個小世界，把它們都連接起來就可以形成許許多多的網(wǎng)絡(luò)紋線。其次是以小世界為基本元件形成的集團性交互連接態(tài)勢更加明顯，作為眾多小世界的集合體，復雜網(wǎng)絡(luò)也包含了各個資源件的集團性，這些內(nèi)部的交互性也使得復雜網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)的兼容性與再塑性得以進行多元化拓展。最后是冪律的度值涵蓋的視域趨向多元，度值是節(jié)點以及相關(guān)聯(lián)的單位數(shù)量。
2、復雜網(wǎng)絡(luò)理論應用
2.1網(wǎng)絡(luò)同步行為的研究
各節(jié)點同步化行為普遍存在于復雜網(wǎng)絡(luò)之中，產(chǎn)生的原因是網(wǎng)絡(luò)拓撲的動力學性質(zhì)和單個節(jié)點自身的特點，而非某個單獨因素可以決定，這種現(xiàn)象會給網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境帶來危害。比如在網(wǎng)絡(luò)中，不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點發(fā)送信息，這些信息會有兩個結(jié)果，一是同時發(fā)布，二是都不發(fā)布，第一種情況會造成網(wǎng)絡(luò)信息的擁堵，第二種會造成信息無法傳播。不管哪一種都是具備危害性的，盡管在這方面可以采取一些降低危害的方法，但卻始終無法完全杜絕這一現(xiàn)象。
2.2計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲行為的演化模型
一直到現(xiàn)在，針對計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲主要是依據(jù)自治域和路由器這兩種不同層次來對計算機拓撲結(jié)構(gòu)進行描述的，根據(jù)這兩種不同的層次形成了BA模型和局部演化模型。從自治域來說，若干個自治域形成了一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，自治域間存在對等連接，那就成為了其中的一條邊。路由器作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點，將路由器放在整體中，它就是一個節(jié)點，但是在兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間存在的物理連接，卻相當于邊。通過對二者的研究，卻發(fā)現(xiàn)二者所實現(xiàn)的都僅僅是簡單網(wǎng)絡(luò)情況下的的拓撲演化規(guī)律，面對復雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都是心有余而力不足，因此還需要對此進行長遠的探究，從而使拓撲結(jié)構(gòu)能夠適應更加復雜多變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
2.3網(wǎng)絡(luò)病毒擴散模型及防范措施
隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和計算機技術(shù)的進步，現(xiàn)代社會中網(wǎng)絡(luò)和計算機已經(jīng)大大地方便了人們的生活工作。但是與此同時，另一個問題卻悄然爆發(fā)，那就是隨著技術(shù)的提高完善，很多應用程序的操作都越來越自動化、傻瓜化，自動化較高的程序，既可以幫助不懂的人自動完成某些復雜的操作，但也有可能在程序中添加惡意代碼，通過應用在網(wǎng)絡(luò)中傳播，加上自動化程度高了，很多人就省去手動操作的習慣，慢慢地就降低了對惡意程序的防范，使其在網(wǎng)絡(luò)中肆虐。針對這個問題，除了要求用戶注意防范，還應該在網(wǎng)絡(luò)中加以阻止。但是基于目前的現(xiàn)狀，對網(wǎng)絡(luò)病毒的傳播，到現(xiàn)在依然是一個讓人們頭疼的問題，即便是到了現(xiàn)在，也沒有一個完全解決的策略，對于網(wǎng)絡(luò)病毒的危害，也只是停留在預防的策略上，還有降低病毒在網(wǎng)絡(luò)中傳播的速度和效率，降低其對網(wǎng)絡(luò)的危害，阻斷病毒傳播鏈。防范網(wǎng)絡(luò)病毒，減少網(wǎng)絡(luò)病毒的危害，這些是遠遠不夠的。在過去，預防病毒，主要方法是基于規(guī)則網(wǎng)絡(luò)病毒傳播模型上，這種方法的原理是，根據(jù)病毒感染強度的閥值，基于病毒大于一個固定閥值的情況下將會在網(wǎng)絡(luò)中長期存在，否則感染的節(jié)點會衰減。而提出的方法是隨機免疫的方法，在進行免疫時平等對待這些節(jié)點，隨機地選擇節(jié)點，也沒有優(yōu)先順序。但是這種方法很明顯存在一個問題，網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點太多，隨機選擇節(jié)點也無法兼顧全局，無法阻止病毒的大規(guī)模爆發(fā)。而在復雜網(wǎng)絡(luò)理論的基礎(chǔ)上，人們對于病毒的防范有了新的認識，漸漸意識到網(wǎng)絡(luò)拓撲的結(jié)構(gòu)對計算機網(wǎng)絡(luò)病毒的防范具有深遠的影響，計算機具備小世界和無標度雙重特征，同規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相比，小世界的網(wǎng)絡(luò)病毒更易于傳播，同時在無標度的網(wǎng)絡(luò)上病毒的傳播沒有正傳播閥值，盡管只感染很少的節(jié)點，但卻可以在網(wǎng)絡(luò)上長期存在，在這個過程中一旦有其他節(jié)點被感染，就有爆發(fā)大規(guī)模病毒的可能。面對這一認識，人們需要重新建立一個完整地病毒傳播模型，而這個模型中必須具備病毒的傳播原理、網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)，還有就是二者的相互作用機制。改變以往的觀念，防范病毒不僅僅是降低病毒的傳播，更重要的是針對病毒傳播的手段，通過改變網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，從而達到控制病毒傳播的目的。
2.4計算機網(wǎng)絡(luò)的脆弱性和魯棒性
脆弱性是因為即便是少量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點被破壞掉也會對整個網(wǎng)絡(luò)運行起到很大作用，甚至導致其奔潰、癱瘓，這個特點使得計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)點一旦遭到破壞很容易就會對整個網(wǎng)絡(luò)的運行起到毀滅性的打擊。一般來說，但整個計算機網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點有5%-10%的中心節(jié)點被摧毀就會導致整個網(wǎng)絡(luò)的潰散或者形成一個個信息孤島，進一步導致整個系統(tǒng)的潰散。魯棒性是為了應對計算機的脆弱性而設(shè)計的，在設(shè)計時考慮到計算機網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點和線路的脆弱性，容易遭到他人的破壞，因此有必要將使其具備一定的自愈能力，進而確保整個計算機系統(tǒng)不會因此癱瘓。這個想法最初是被運用在軍隊信息的傳遞上，一般情況下，無標度性的拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使得計算機網(wǎng)絡(luò)即便是在局部遭到破壞的情況下，依然可以保持工作，同時保持節(jié)點的穩(wěn)定性。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，隨意選擇80%的的節(jié)點進行摧毀，剩余的網(wǎng)絡(luò)依然可以保持兩點間的順利連接。
3、結(jié)論
未來可以針對復雜網(wǎng)絡(luò)的某些統(tǒng)計特性，有必要對計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲的構(gòu)建、拓撲發(fā)現(xiàn)、用戶的動態(tài)更新、資源管理、服務發(fā)現(xiàn)、服務部署等問題進行研究;通過具體的研究，針對某種具體網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)服務或應用，構(gòu)造出性能高、可擴展性好、有利于管理的具有小世界或無標度特性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，必須在理論上建立計算機網(wǎng)絡(luò)的復雜網(wǎng)絡(luò)理論，主要是研究計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲演化機制，不同節(jié)點對于整個網(wǎng)拓撲演化行為的影響，同時闡述計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲的基本性質(zhì)和特征量，通過定量與定性分析方法探究出其性質(zhì)與特征以及相關(guān)應用，尋求能夠真實反映拓撲結(jié)構(gòu)的復雜網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造機制。
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