談基于復雜網(wǎng)絡(luò )理論的計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲

　　計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲行為的演化模型由復雜網(wǎng)絡(luò )演化模型逐步轉變?yōu)榱司植垦莼�模型，如何基于復雜網(wǎng)絡(luò )理論的計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲?

　　一、引言

　　隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )的飛速發(fā)展，傳統的網(wǎng)絡(luò )模型已經(jīng)很難對計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲特性做出客觀(guān)的描述和研究。針對這個(gè)現象，復雜網(wǎng)絡(luò )理論的產(chǎn)生和應用，為計算機網(wǎng)絡(luò )的拓撲發(fā)展帶來(lái)了新的平臺和思路。對于復雜網(wǎng)絡(luò )理論在計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲中的分析已經(jīng)成為計算機網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域研究的重要課題。

　　二、復雜網(wǎng)絡(luò )和計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲的基本理論

　　(一)復雜網(wǎng)絡(luò )理論的含義及其復雜性

　　復雜網(wǎng)絡(luò )是指具有內部相似、自行組織、吸引因子、小區域、無(wú)標度中的一部分或者全部的網(wǎng)絡(luò )。其復雜性主要體現在以下六個(gè)方面：①結構的復雜性，表現在網(wǎng)絡(luò )的節點(diǎn)數量較大。②節點(diǎn)的多樣性，網(wǎng)絡(luò )中的所有組成部分，代表的各種事物均為復雜網(wǎng)絡(luò )理論中的節點(diǎn)。③連接的多樣性，指的是網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)的連接方式不一致。④動(dòng)力學(xué)的復雜性，指的是節點(diǎn)之間的復雜性，能夠產(chǎn)生多樣的結構特征。⑤網(wǎng)絡(luò )結構的變化性，指的是網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)之間消失和連接產(chǎn)生就像網(wǎng)頁(yè)隨時(shí)斷開(kāi)和連接一樣，使得網(wǎng)絡(luò )結構不斷的發(fā)生變化。⑥多重復雜性的融合，指的是上述所有復雜性的結合表現出的復雜性。此外，復雜網(wǎng)絡(luò )理論有小世界、集團集聚程度更加密集和冪律的度及介數涵蓋的范圍不斷擴大等三種特性。

　　(二)計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲技術(shù)及分類(lèi)

　　計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲最早是由瑞士數學(xué)家歐拉在1736年提出的，主要是用于連接計算機網(wǎng)絡(luò )和傳輸不同設備之間數據的一種方式。不同的網(wǎng)絡(luò )設計要選擇適合的網(wǎng)絡(luò )拓撲方式，在網(wǎng)絡(luò )拓撲結構中，拓撲技術(shù)是以圖像的方式來(lái)表示多種設備之間的相互關(guān)系。計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲的主要類(lèi)型有星行結構、環(huán)形結構、總線(xiàn)型結構、混合拓撲結構、分布式結構等。由于計算機的分布和數據傳輸電纜的布置存在很大的差異性，每一種網(wǎng)絡(luò )拓撲結構都有其相應的優(yōu)缺點(diǎn)，因此在計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲形式的使用上，要具體問(wèn)題具體分析。

　　三、復雜網(wǎng)絡(luò )理論在計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲中的具體應用分析

　　(一)計算機網(wǎng)絡(luò )的同步行為現象分析

　　這主要是指計算機各個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)之間的同步行為，在復雜網(wǎng)絡(luò )理論中，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)之間的同步是較為常見(jiàn)的一種現象，主要是受網(wǎng)絡(luò )拓撲和各節點(diǎn)之間的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)決定的。但是值得注意的是，這種同步行為并不都是有益的，如由多個(gè)路由器發(fā)出路由信息的網(wǎng)絡(luò )，其同步行為包括了發(fā)出同一種路由信息和同時(shí)不發(fā)送信息，這就很有可能會(huì )使得網(wǎng)絡(luò )出現擁擠或者癱瘓的現象。從計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，人們采取避免計算機網(wǎng)絡(luò )出現同步行為的措施并沒(méi)能完全奏效，經(jīng)常會(huì )出現一種同步行為結束，另一種同步行為又產(chǎn)生的現象。因此，如何有效杜絕計算機網(wǎng)絡(luò )的同步行為現象仍然是人們研究的課題。

　　(二)計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲行為的演化模型

　　計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲行為的演化模型由復雜網(wǎng)絡(luò )演化模型逐步轉變?yōu)榱司植垦莼�模型，這兩種演化模型都是從路由器和自治域兩個(gè)不同的層次來(lái)描述計算機網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構的。從路由器上看，各個(gè)路由器相當于各個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，而路由器之間的物理連接相當于邊。從自治域上看，在邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議的基礎上，如果兩個(gè)自治域之間對等連接的話(huà)，就說(shuō)明這兩個(gè)節點(diǎn)之間是有一條邊相連的。復雜網(wǎng)絡(luò )演化模型演化出的結果很大程度上出現“富者更富，窮著(zhù)更窮”的現象，即那些新加入的用戶(hù)會(huì )傾向于那些品牌好、質(zhì)量好、連接數量多的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)商。該模型遵循的“偏好連接”原則是基于整個(gè)網(wǎng)絡(luò )上的，與優(yōu)先考慮連接到本地區的服務(wù)器或路由器的實(shí)際不符。而局部演化模型的偏好連接傾向性是在局部信息的基礎上形成的，一定程度上克服了復雜網(wǎng)絡(luò )演化模型的缺陷。

　　(三)計算機網(wǎng)絡(luò )脆弱性和魯棒性的動(dòng)力學(xué)模型

　　1.計算機網(wǎng)絡(luò )的魯棒性。計算機網(wǎng)絡(luò )的原始功能是保證軍事資料的安全性，這樣的保證就是所謂的魯棒性。魯棒性是指在計算機網(wǎng)絡(luò )中的某個(gè)區域或節點(diǎn)中出現問(wèn)題或故障時(shí)，不會(huì )擴散到整個(gè)計算機網(wǎng)絡(luò )系統，計算機還能保持正常的運行。相關(guān)研究表明，一般在一個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統中，只要有百分之二十左右的正常區域和政策階段就能夠保障計算機網(wǎng)絡(luò )的正常運行。

　　2.計算機網(wǎng)絡(luò )的脆弱性。雖然計算機網(wǎng)絡(luò )有魯棒性的動(dòng)力學(xué)模型，但是一旦計算機網(wǎng)絡(luò )系統中的重要區域或節點(diǎn)受到破壞時(shí)，整個(gè)計算機網(wǎng)絡(luò )將會(huì )異常脆弱。更有甚者，如果計算機網(wǎng)絡(luò )中一小部分的中心階段被破壞后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )就會(huì )陷入癱瘓的境地，計算機網(wǎng)絡(luò )也無(wú)法保障正常運行。

　　(四)計算機網(wǎng)絡(luò )病毒擴散模型和病毒防治的方法

　　網(wǎng)絡(luò )安全影響了計算機網(wǎng)絡(luò )的日常運行，而影響網(wǎng)絡(luò )安全的因素主要是病毒的襲擊和擴散。因此，復雜網(wǎng)絡(luò )理論在計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲中的應用，應該采取有效的措施來(lái)抑制計算機網(wǎng)絡(luò )病毒的擴散，減少病毒的傳播，避免病毒對計算機網(wǎng)絡(luò )損害后帶來(lái)的計算機網(wǎng)絡(luò )安全問(wèn)題。復雜網(wǎng)絡(luò )理論開(kāi)始應用于計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲行為中時(shí)，人們開(kāi)始以復雜網(wǎng)絡(luò )為基礎不斷研究和探索出新的防御病毒的方法，且取得了一定的進(jìn)展。比如在規則網(wǎng)絡(luò )中，人們經(jīng)過(guò)研究發(fā)現計算機網(wǎng)絡(luò )病毒只有在小世界中才能輕易的傳播，在復雜網(wǎng)絡(luò )理論里，計算機網(wǎng)絡(luò )感染病毒的可能性較小，一旦感染的話(huà)，網(wǎng)絡(luò )系統將會(huì )受到大面積病毒的襲擊，這對預防計算機病毒的入侵技術(shù)而言是一大挑戰。防御計算機網(wǎng)絡(luò )病毒工作的開(kāi)展，必須建立一個(gè)科學(xué)系統的防御病毒擴散模型，模型需要遵循的原則有網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構形式、知曉病毒的傳播原理、網(wǎng)絡(luò )拓撲結構形式和知曉病毒傳播原理之間的關(guān)系和作用。此外，在計算機網(wǎng)絡(luò )病毒擴散模型的構建和病毒防治的過(guò)程中，要格外注重預防網(wǎng)絡(luò )病毒的產(chǎn)生和傳播的速度，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構和復雜網(wǎng)絡(luò )理論來(lái)做好計算機網(wǎng)絡(luò )的抗病毒工作。

　　四、結語(yǔ)

　　總之，基于復雜網(wǎng)絡(luò )理論的計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲分析是一項專(zhuān)業(yè)的、復雜的、系統的步驟程序化工程。復雜網(wǎng)絡(luò )理論能保障了人們實(shí)現對計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲行為的要求，促使了計算機網(wǎng)絡(luò )拓撲研究的發(fā)展，給我國現代化網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展提供了可靠的保障。

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