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(zhuǎn)變?yōu)榱司植垦莼Ｐ�，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
隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型已經(jīng)很難對計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲特性做出客觀的描述和研究。針對這個現(xiàn)象，復雜網(wǎng)絡(luò)理論的產(chǎn)生和應(yīng)用，為計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲發(fā)展帶來了新的平臺和思路。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(nèi)部相似、自行組織、吸引因子、小區(qū)域、無標度中的一部分或者全部的網(wǎng)絡(luò)。其復雜性主要體現(xiàn)在以下六個方面：①結(jié)構(gòu)的復雜性，表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)量較大。②節(jié)點的多樣性，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(jié)點。③連接的多樣性，指的是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的連接方式不一致。④動力學的復雜性，指的是節(jié)點之間的復雜性，能夠產(chǎn)生多樣的結(jié)構(gòu)特征。⑤網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化性，指的是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間消失和連接產(chǎn)生就像網(wǎng)頁隨時斷開和連接一樣，使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(jié)合表現(xiàn)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(shù)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
計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲最早是由瑞士數(shù)學家歐拉在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(shè)備之間數(shù)據(jù)的一種方式。不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計要選擇適合的網(wǎng)絡(luò)拓撲方式，在網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中，拓撲技術(shù)是以圖像的方式來表示多種設(shè)備之間的相互關(guān)系。計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲的主要類型有星行結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、總線型結(jié)構(gòu)、混合拓撲結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)等。由于計算機的分布和數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)都有其相應(yīng)的優(yōu)缺點，因此在計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲形式的使用上，要具體問題具體分析。
三、復雜網(wǎng)絡(luò)理論在計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲中的具體應(yīng)用分析
(一)計算機網(wǎng)絡(luò)的同步行為現(xiàn)象分析
這主要是指計算機各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的同步行為，在復雜網(wǎng)絡(luò)理論中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的同步是較為常見的一種現(xiàn)象，主要是受網(wǎng)絡(luò)拓撲和各節(jié)點之間的動力學性質(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不發(fā)送信息，這就很有可能會使得網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁擠或者癱瘓的現(xiàn)象。從計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展來看，人們采取避免計算機網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)同步行為的措施并沒能完全奏效，經(jīng)常會出現(xiàn)一種同步行為結(jié)束，另一種同步行為又產(chǎn)生的現(xiàn)象。因此，如何有效杜絕計算機網(wǎng)絡(luò)的同步行為現(xiàn)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(zhuǎn)變?yōu)榱司植垦莼Ｐ�，這兩種演化模型都是從路由器和自治域兩個不同的層次來描述計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)的。從路由器上看，各個路由器相當于各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，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(chǔ)上，如果兩個自治域之間對等連接的話，就說明這兩個節(jié)點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(jié)果很大程度上出現(xiàn)“富者更富，窮著更窮”的現(xiàn)象，即那些新加入的用戶會傾向于那些品牌好、質(zhì)量好、連接數(shù)量多的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商。該模型遵循的“偏好連接”原則是基于整個網(wǎng)絡(luò)上的，與優(yōu)先考慮連接到本地區(qū)的服務(wù)器或路由器的實際不符。而局部演化模型的偏好連接傾向性是在局部信息的基礎(chǔ)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力學模型
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)中的某個區(qū)域或節(jié)點中出現(xiàn)問題或故障時，不會擴散到整個計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，計算機還能保持正常的運行。相關(guān)研究表明，一般在一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，只要有百分之二十左右的正常區(qū)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)有魯棒性的動力學模型，但是一旦計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的重要區(qū)域或節(jié)點受到破壞時，整個計算機網(wǎng)絡(luò)將會異常脆弱。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，整個網(wǎng)絡(luò)就會陷入癱瘓的境地，計算機網(wǎng)絡(luò)也無法保障正常運行。
(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(yīng)用，應(yīng)該采取有效的措施來抑制計算機網(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)損害后帶來的計算機網(wǎng)絡(luò)安全問題。復雜網(wǎng)絡(luò)理論開始應(yīng)用于計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲行為中時，人們開始以復雜網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)不斷研究和探索出新的防御病毒的方法，且取得了一定的進展。比如在規(guī)則網(wǎng)絡(luò)中，人們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)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，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將會受到大面積病毒的襲擊，這對預(yù)防計算機病毒的入侵技術(shù)而言是一大挑戰(zhàn)。防御計算機網(wǎng)絡(luò)病毒工作的開展，必須建立一個科學系統(tǒng)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(jié)構(gòu)形式、知曉病毒的傳播原理、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)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(gòu)建和病毒防治的過程中，要格外注重預(yù)防網(wǎng)絡(luò)病毒的產(chǎn)生和傳播的速度，通過網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)和復雜網(wǎng)絡(luò)理論來做好計算機網(wǎng)絡(luò)的抗病毒工作。
四、結(jié)語
總之，基于復雜網(wǎng)絡(luò)理論的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲分析是一項專業(yè)的、復雜的、系統(tǒng)的步驟程序化工程。復雜網(wǎng)絡(luò)理論能保障了人們實現(xiàn)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(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了可靠的保障。
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