基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲研究

陳臻

摘要：進一步挖掘開發(fā)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)筑下的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)建鋪設(shè)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)中的潛在價值，持續(xù)改進優(yōu)化既存的計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法模式，及時合理地進行計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的新思維、新技術(shù)、新設(shè)備的推廣普及，從而在優(yōu)化當下計算機網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)步提升用戶網(wǎng)絡(luò)體驗的同時，更加快速有效地進行基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論技術(shù)構(gòu)筑的拓撲技術(shù)的實施推進與網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)實體效益之間的良性轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；理論構(gòu)筑；計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲；優(yōu)化探究；技術(shù)改進

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044（2012）30-7175-02

網(wǎng)絡(luò)資源的局限性無法及時適配網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的井噴式增長，其中尤以在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架設(shè)構(gòu)筑層面應(yīng)用最為普遍的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)拓撲所遭遇的節(jié)點數(shù)據(jù)包、網(wǎng)域數(shù)據(jù)輸送壓力負載、用戶上網(wǎng)體驗欠佳等集中性瓶頸問題，為了維持龐大復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常、效率地運轉(zhuǎn)，迅速合理地對基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)筑的全新網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)的理論支撐與轉(zhuǎn)換適配，就顯得必要而關(guān)鍵。而將全新多元的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)體系架設(shè)鋪展應(yīng)用管理進一步交互、調(diào)整、優(yōu)化，不僅可以迅速緩解目前商用計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的供求壓力，而且也可以深入細致地優(yōu)化既存的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)整體結(jié)構(gòu)。

1 現(xiàn)階段復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)筑的內(nèi)涵屬性與架構(gòu)特征

1.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的基本內(nèi)涵

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)（Complex Network）作為一個計算機領(lǐng)域的術(shù)語名詞，所蘊含的內(nèi)涵相對抽象，概括而言，就是指基本具備小世界、無標度、吸引子、自相似、自組織中的部分或者所有屬性特征的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其理論構(gòu)筑的核心內(nèi)容則包含網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的演化進階、演化規(guī)律的釋放、演化動力學(xué)的基體層次以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型的形成機制、幾何屬性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等等。而在以上核心內(nèi)涵之中，小世界、集團性、冪律的度值則是對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)筑進行解析探究的關(guān)鍵要點。

1.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)特征

首先，小世界（small world）是構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的基本單元。所謂的小世界是將空間概念內(nèi)的相互聯(lián)系的無數(shù)個節(jié)點有機交互連接而形成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的計算機抽象化的概念表述。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)即是通過無數(shù)小世界的單位組建為基礎(chǔ)元件，并將每個小世界單元元件的任意兩個節(jié)點相互連接，形成公用的路徑通道，作為數(shù)據(jù)信息運載流通的網(wǎng)絡(luò)紋線。

其次則是集團性的交互連接態(tài)勢導(dǎo)向日趨明顯。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)作為一種空間視域的各個小世界、子系統(tǒng)的混合集合體，其當然地包含了系統(tǒng)內(nèi)各個子系統(tǒng)的集團性。而這種系統(tǒng)內(nèi)部單元個體之間的集團交互性，也使得復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的整體架構(gòu)的兼容性與再塑性得以進行多元細化的延伸拓展。

第三，冪律的度值涵蓋的視域逐漸多元。度是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的一個主要概念名詞，其指的是節(jié)點以及與其相關(guān)聯(lián)的單位數(shù)量，其具備與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個單位小世界同樣的度的集團交互性，而介數(shù)則又是度在小世界子系統(tǒng)中的具體體現(xiàn)，其是指在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有以最短路徑經(jīng)過某一節(jié)點的冪律的數(shù)量，它集中反映了節(jié)點的影響作用效力，也是冪律度值交互作用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的主要數(shù)據(jù)包。

2 拓撲模型在計算機網(wǎng)絡(luò)中的基本體現(xiàn)以及主要適配

2.1 計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲模型的主要特征

計算機網(wǎng)絡(luò)是以計算機群組為主要載體的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一種具體體現(xiàn)形式，均衡實現(xiàn)節(jié)點之間平均距離最小化、網(wǎng)絡(luò)邊數(shù)最小化則就當然地成為其在拓撲優(yōu)化層面上的主要目標，而未來計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的繁雜趨勢也就是基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的小世界網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。而計算機網(wǎng)絡(luò)所覆蓋延伸的空間范圍相當廣闊，為了維持龐大復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常、效率地運轉(zhuǎn)，迅速合理地對基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)筑的全新網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)的理論支撐與轉(zhuǎn)換適配，就顯得必要而關(guān)鍵。而其所具備的小世界、較少邊、高聚集獨特特點也使得計算機網(wǎng)絡(luò)進一步具備了優(yōu)先連接與生長延伸的規(guī)律性優(yōu)勢，優(yōu)先連接規(guī)律通過新節(jié)點進入計算機網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則創(chuàng)設(shè)，可以在新節(jié)點加入計算機網(wǎng)絡(luò)時自動有效地選擇具備較大連接數(shù)的節(jié)點進行優(yōu)先連接，以節(jié)約帶寬。

2.2 當前計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲模型適配構(gòu)筑的基本現(xiàn)狀

首先是具開放性、人性化的UI操作成為當下計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲理論構(gòu)筑架設(shè)應(yīng)用的趨勢。尤其是隨著用戶對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率的認知度、高速上網(wǎng)業(yè)務(wù)依賴度呈現(xiàn)粘性化的增長，用戶越來越注重“人網(wǎng)合一”的交互式體驗，要求網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)鋪設(shè)服務(wù)的細節(jié)化、體貼化、效率化，這就對基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論創(chuàng)設(shè)的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提出了更為集中實效的階段題目。

其次是智能化、集約化的網(wǎng)絡(luò)體驗反饋。計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲理論的架設(shè)應(yīng)用在新技術(shù)的持續(xù)刺激下，越來越呈現(xiàn)復(fù)雜化、專業(yè)化的趨勢，這就對相關(guān)的使用操作人員的專業(yè)素養(yǎng)和實際操作提出了更高的要求。因此作為技術(shù)人員輔助工具的人工智能拓撲技術(shù)應(yīng)運而生，它的合理應(yīng)用，極大地提高了計算機網(wǎng)絡(luò)故障診斷和網(wǎng)絡(luò)維護的效率，同時也自然地降低了相關(guān)的投入成本，這也是對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中集團性的實踐應(yīng)用與有效延伸。

再者是計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全化的普及性，安全性是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用管理維持機體生命的基礎(chǔ)，基于安全性的理論探究和實際開發(fā)一直是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點和熱點。而由于具備時效性、低廉性、穩(wěn)定性等諸多優(yōu)勢，SNMP協(xié)議成為當下IP城域網(wǎng)構(gòu)筑架設(shè)的主流趨勢。目前被普遍應(yīng)用的是SNMP v l、SNMPv2，但現(xiàn)階段的SNMP v l、SNMPv2協(xié)議的可控制性還比較薄弱，而基于Web的軟件系統(tǒng)以其友好、統(tǒng)一的UI，兼之其在移動性以及系統(tǒng)平臺的便捷性和兼容性，逐漸成為除了SNMP協(xié)議以外首選的計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)嵌入式技術(shù)平臺。

3 計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲更新架設(shè)的途徑步驟

從現(xiàn)階段的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)體系運營發(fā)展的基本態(tài)勢而言，優(yōu)先連接和生長拓展等網(wǎng)絡(luò)拓撲規(guī)律是進行計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲建模的基本導(dǎo)向與有效途徑，這兩大原則性規(guī)律主要是為了使得一系列適配計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲性質(zhì)的建模可以以更為簡單直觀的演化推衍而自動地產(chǎn)生運轉(zhuǎn)而被挖掘確立的。而目前對于構(gòu)建計算機網(wǎng)絡(luò)模型的主要途徑也是依據(jù)基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)下的自治域級和路由器級，而且鑒于計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲特性在不同層次、不同規(guī)模、不同架構(gòu)中所體現(xiàn)的基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)下的集團相似性，所以，計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲模型的創(chuàng)設(shè)構(gòu)筑都普遍適配以上兩個級別的網(wǎng)絡(luò)延伸。

3.1 細化改進計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)的理論解析

首先，我們需要假設(shè)在計算機網(wǎng)絡(luò)這個模型系統(tǒng)內(nèi)的某個平面中密集分布著無數(shù)個節(jié)點，而且還有一個具備離散性質(zhì)的勻速運轉(zhuǎn)的時鐘模塊在網(wǎng)絡(luò)中作為節(jié)點連接點，而這些無數(shù)個節(jié)點進入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時間軸都是確定的，那么這些節(jié)點進入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時間點的分布狀態(tài)即是從零時刻開始至具體的某一特定時刻內(nèi)的隨機分布的時間段的集合。

其次，每個節(jié)點進入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就開始接收、發(fā)送信息源，并實時依據(jù)其所接收的消息源進行響應(yīng)反饋，發(fā)送和接收的消息中包括了節(jié)點自身的優(yōu)先度以及消息傳達的范圍廣域。而在節(jié)點接收消息之后則會依照既有信息源的優(yōu)先度值的實際變化，從而準確確定其是否跟發(fā)送消息的節(jié)點建立連接，如果其所接收的信息源節(jié)點存在相近優(yōu)先度，那么該節(jié)點將會隨機性地選擇一個信息源節(jié)點進行嘗試性連接。

第三，在計算機網(wǎng)絡(luò)形成的初始階段，僅僅只有一小部分節(jié)點在進行有效活動，而且每個節(jié)點的度值都相對較小，其所發(fā)送、接收消息的范圍廣域也相對有限，所以這些節(jié)點往往會選擇臨近的節(jié)點進行嘗試連接。而伴隨著時間軸的演進以及節(jié)點度的持續(xù)增加，系統(tǒng)內(nèi)的各個節(jié)點之間的信息數(shù)據(jù)發(fā)送接收的路徑長度也隨之增加，為了實現(xiàn)每個節(jié)點的數(shù)據(jù)信息源的有效釋放，系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點就會開始復(fù)雜劇烈的交互，而最終單位小世界區(qū)域范圍勝出的節(jié)點會以其為中心節(jié)點進而形成更大區(qū)域的代表性小世界。而這個交互的衍變過程將不間斷地延續(xù)下去，直到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)形成幾個較大的聚集中心為主，最終構(gòu)筑架構(gòu)嚴密穩(wěn)固的拓撲模型。

3.2 進一步引入全新前沿技術(shù)理論進行拓撲網(wǎng)絡(luò)更新延伸

通過引進現(xiàn)階段計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用架設(shè)中的技術(shù)熱點，進一步更新既有的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的軟件系統(tǒng)，從而實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的協(xié)調(diào)優(yōu)化，已經(jīng)顯得刻不容緩。而從當前主流的計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)架設(shè)格局現(xiàn)狀來剖析，基于分布式計算原理的CORBA技術(shù)和B/S網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)則是最契合最有效的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用架設(shè)方式。

CORBA的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)基于Client/Server的架構(gòu)進行二次構(gòu)造。其中服務(wù)方是指針對網(wǎng)絡(luò)元素和數(shù)據(jù)庫組成的被管對象進行的一些基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，例如配置管理、性能管理等；客戶方則是面向用戶的一些界面，或者提供給用戶進一步開發(fā)的管理接口等。其中，從計算機網(wǎng)絡(luò)中獲取的網(wǎng)絡(luò)管理信息通常需要經(jīng)過CORBA/SNMP網(wǎng)關(guān)或CORBA/CMIP網(wǎng)關(guān)進行轉(zhuǎn)換，這一部分在有的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中被抽象成CORBA代理的概念，更加符合當下計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)的理論構(gòu)筑更新改進。

B/S網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)模式是基于Intranet的需求而出現(xiàn)并發(fā)展的新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用架設(shè)方式。在B/S模式中，最大的益處就是運行維護比較簡便，且能實現(xiàn)不同人員、不同地點、以不同接入方式接入IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。其工作原理是計算機網(wǎng)絡(luò)中客戶端運行瀏覽器軟件，瀏覽器再以超文本的載體形式向Web服務(wù)器提出訪問數(shù)據(jù)庫的要求，Web服務(wù)器接受客戶端請求后，將這個請求轉(zhuǎn)化為SQL語法，并交給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器得到請求后，驗證其合法性，并進行數(shù)據(jù)處理，然后將處理后的結(jié)果返回給Web服務(wù)器，Web服務(wù)器再一次將得到的所有結(jié)果進行轉(zhuǎn)化，形成HTML文檔形式，轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端瀏覽器以友好的Web頁面形式顯示出來，這樣就極大地提升了網(wǎng)絡(luò)瀏覽的實際速率以及實時體驗，也很大程度上有效緩解了計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)在用戶上網(wǎng)峰時負載運行的巨大壓力。

4 結(jié)束語

基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)的理論構(gòu)建作為一項具有專業(yè)性、技術(shù)性、銜接性的步驟程序化工程，在整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運營體系中發(fā)揮著調(diào)節(jié)優(yōu)化的關(guān)鍵效用。從保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體的運營質(zhì)量以及提升用戶上網(wǎng)體驗的基本前提出發(fā)，進一步推進計算機拓撲技術(shù)理論構(gòu)建的深層次拓展以及高程度延伸，及時合理升級改良既存的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)理論構(gòu)建的方法途徑，繼而穩(wěn)步有效地提升整個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)運營的綜合競爭力，最終實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)用戶消費體驗與網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的協(xié)調(diào)雙贏。

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