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

李 超

（鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 信息工程學(xué)院，河南 新鄭 451100）

互聯(lián)網(wǎng)用戶的增長越發(fā)呈現(xiàn)出井噴趨勢，然而以往有限的網(wǎng)絡(luò)資源無法滿足不斷增長的互聯(lián)網(wǎng)用戶的需求，不僅如此，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)拓撲作為運用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架設(shè)構(gòu)筑層面上的技術(shù)，還需要同時面對用戶上網(wǎng)體驗度差、過度負載的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸壓力以及節(jié)點數(shù)據(jù)包等一系列問題的威脅，長此以往將會影響到計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的有序運營.因此需要對網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)理論進行迅速的轉(zhuǎn)換，讓它們能夠為計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲的發(fā)展提供良好的理論基礎(chǔ)與技術(shù)支持.

1 當(dāng)前復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)筑的內(nèi)涵與架構(gòu)特征

1.1 當(dāng)前復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵屬性

在計算機領(lǐng)域，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是一個專有的術(shù)語，它特有的內(nèi)涵指的是包含部分或全部的以下相對抽象的五個屬性特征的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，這五個屬性特征分別為自組織、自相似、吸引子、無標度以及小世界.而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是構(gòu)筑復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的最為重要的組成部分，其中包括了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、集合屬性、形成機制和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的演化動力學(xué)、釋放的演變規(guī)律以及演化的進階這幾個部分.在深入探究分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的構(gòu)筑過程中，冪律的度值、集團性和小世界是核心的三大研究要點.

1.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)特征

對于三大關(guān)鍵要點冪律的度值、集團性和小世界而言，小世界是一種概念的表述，而這一概念表述的對象正式抽象化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的計算機，小世界的這一特性是通過交互連接無數(shù)各類相互聯(lián)系的空間概念內(nèi)的節(jié)點得以實現(xiàn)的，而復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)正是建立在由小世界構(gòu)建出的基本單元之上.簡而言之，借用小世界的單元進行基礎(chǔ)元件的組建，然后相互連接各任意小世界單元的節(jié)點，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)信息流通依賴的網(wǎng)絡(luò)紋線的路徑通道正是這樣形成的.

交互連接是集團性的發(fā)展走向.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是一個集合體，它混合了視域空間內(nèi)部的各類子系統(tǒng)和小世界，相關(guān)子系統(tǒng)的集團性也包括在內(nèi).無論是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)的再塑性還是兼容性，恰恰是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各種單元個體之間的相互聯(lián)系與交互作用下，能夠讓內(nèi)容得到不斷細化、功能得到大范圍的拓展的.

視域是冪律的度值的涵蓋內(nèi)容，近年來逐漸呈現(xiàn)出多元化趨勢.在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，節(jié)點和與節(jié)點相關(guān)的單位數(shù)量被稱為度，作為主要概念名詞的度所具備的是和存在于其他網(wǎng)絡(luò)中單位小世界的同一級別的度發(fā)集團交互性.小世界的子系統(tǒng)中，度的具體體現(xiàn)是節(jié)數(shù).節(jié)數(shù)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中代表的是通過某一節(jié)點的各類路徑中最短的一個的冪律的數(shù)量，相關(guān)節(jié)點的影響力正是通過節(jié)數(shù)得以表現(xiàn)的，不僅如此，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中冪律度值的交互作用中，節(jié)數(shù)還扮演著數(shù)據(jù)包的角色.

2 計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲模型的主要特征和基本現(xiàn)狀

2.1 計算機拓撲模型的主要特征

在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的眾多具體表現(xiàn)形式中，計算機網(wǎng)絡(luò)的主要載體是計算機群組.在對拓撲進行不斷優(yōu)化的過程中，其主要目標是最小化網(wǎng)絡(luò)邊數(shù)、讓各個節(jié)點之間的平均距離得到最大限度的縮小，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的小世界網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架為計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將來的日趨復(fù)雜的發(fā)展趨勢奠定了基礎(chǔ).鑒于計算機網(wǎng)絡(luò)極其廣闊的覆蓋空間，要想保持計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定工作，則務(wù)必要對建立在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)之上的網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)進行迅速的轉(zhuǎn)換適配與理論支持.在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的高聚集、邊數(shù)少、小世界的特性的幫助下，計算機網(wǎng)絡(luò)無論是在生長延伸還是優(yōu)先連接上都獲得了優(yōu)勢的規(guī)律性.其中，優(yōu)先連接規(guī)律能夠讓計算機網(wǎng)絡(luò)獲得新的進入計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)則創(chuàng)設(shè)的節(jié)點，同時優(yōu)先連接那些連接數(shù)較大的節(jié)點，保證網(wǎng)絡(luò)寬帶資源的最大限度節(jié)約.

2.2 計算機拓撲模型適配構(gòu)筑的基本現(xiàn)狀

當(dāng)前計算機網(wǎng)路拓撲理論應(yīng)用逐步向著人性化、開放化的UI操作界面發(fā)展.互聯(lián)網(wǎng)的高速普及，使得人們對快速上網(wǎng)業(yè)務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度的依賴性出現(xiàn)前所未有的爆棚式增長，人網(wǎng)一體的交互式體驗成為了用戶們關(guān)注的重點內(nèi)容，為了滿足當(dāng)前用戶的上網(wǎng)需求，與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相關(guān)的服務(wù)正努力想向著高效性、貼心性和細節(jié)化發(fā)展，這一切都使得基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，它們要求拓撲技術(shù)能夠以更高的效率滿足現(xiàn)階段計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求.

除此之外，網(wǎng)絡(luò)體驗反饋的集約化和智能化也是是計算機拓撲模型適配構(gòu)筑的基本現(xiàn)狀之一.在層出不窮的計算機技術(shù)的推動下，專業(yè)化、復(fù)雜化成為了計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲理論應(yīng)用的發(fā)展新趨勢，這也要求計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲從業(yè)人員能夠不斷提高實際操作能力和專業(yè)水平.人工職能拓撲技術(shù)正是在這種大背景環(huán)境下誕生的，在它的輔助幫助下，計算機的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)修護和故障診斷效率得到了大幅度的提升，從而進一步促進了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成本投入的降低，有效延伸了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中集團性的實踐.

最后，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用管理集體生命維持是借助于計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全化的安全性和普及度上得以實現(xiàn)的，因此近年來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的熱點和重點內(nèi)容都集中在建立在安全性基礎(chǔ)之上的理論研究和開發(fā)應(yīng)用上.當(dāng)前IP城域網(wǎng)構(gòu)筑架設(shè)的發(fā)展趨勢之所以是SNMP協(xié)議，是由SNMP協(xié)議的眾多優(yōu)勢決定的，諸如穩(wěn)定性、高效性、及時性和廉價性等.盡管SNMPV1和SNMPV2是當(dāng)前運用最為普遍的協(xié)議，但仍舊無法回避的是它們較差的可控性.因此，除了SNMP協(xié)議之外，人們在網(wǎng)頁的基礎(chǔ)上逐漸開發(fā)出了具備高度兼容性、友好性、移動性的軟件系統(tǒng)，這類軟件系統(tǒng)除了上述特性外，還具備高度統(tǒng)一性同時平臺操作也更為便捷，自誕生之初，它便成為人們提供了另一個全新的嵌入式計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)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

在當(dāng)前復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢推動下，計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲建建模逐步轉(zhuǎn)向優(yōu)先連接和生長拓展這兩大原則性網(wǎng)絡(luò)拓撲規(guī)律.讓適配語計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲性質(zhì)的建模能夠更加直接迅速的演化目的促使了優(yōu)先連接和生長拓展這兩個基本原則的誕生，不過就目前而言，建立在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的路由器級和自治域級是對計算機網(wǎng)路模型進行構(gòu)件的主要方法手段.由于無論是在不一樣的構(gòu)架，還是不一樣的規(guī)模，亦或不一樣的層次下，計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲特性的集團性在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)下都呈現(xiàn)出高度的相似性，創(chuàng)設(shè)的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲模型的適配網(wǎng)絡(luò)延伸通常都在兩個級別以上.

3.1 計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)細化改進的理論分析

第一步要做的是在計算機復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)有無數(shù)個各種各樣的節(jié)點密密麻麻分布在這個模型系統(tǒng)中，為了連接網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點，還需要假設(shè)一個時鐘模塊，它不僅能夠保持均勻的速度進行運轉(zhuǎn)，還具備離散特性.對于所有的節(jié)點而言，它們都是按照特定的時間軸進入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型的，也就是說這些節(jié)點進入系統(tǒng)的實際將呈現(xiàn)出在零點到某一特定的時間點的時間段內(nèi)的隨機分布狀態(tài).

一旦當(dāng)節(jié)點進入系統(tǒng)之后，它們便要開始與信息源不斷地進行信息的接收與發(fā)送，還需要根據(jù)接收到的信息源的信息進行及時的內(nèi)容分析并迅速做出反饋，無論是傳送消息的范圍領(lǐng)域還是節(jié)點自身的重要程度都是節(jié)點發(fā)送和接收的信息應(yīng)該包含的內(nèi)容.在實際接收信息源發(fā)來的信息過程中，節(jié)點會根據(jù)信息源的重要性排名，決定要不要連接發(fā)送消息的節(jié)點，在節(jié)點的選擇上，接收消息的節(jié)點往往會在相近有限度的信息源節(jié)點中進行隨機選擇，然后嘗試著建立連接關(guān)系.

節(jié)點在計算機網(wǎng)絡(luò)的初試階段中，只有很少的一部分能夠開展有效的活動.由于各個節(jié)點之間的度值都具有高度相似性，從而制約到了整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠接收到的消息范圍.而在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)隨后的不斷發(fā)展過程中，節(jié)點之間的信息接收范圍也會隨著節(jié)點度的增加的得到大幅提升，為了有效釋放各個節(jié)點內(nèi)部的數(shù)據(jù)源信息，節(jié)點會在系統(tǒng)內(nèi)部進行高效的交互行為，在小世界范圍區(qū)域內(nèi)獲勝的節(jié)點會在周邊區(qū)域內(nèi)建立起更大范圍的象征性小世界，長此以往，最終只會剩下若干個大規(guī)模的聚集中心，并在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)固嚴密的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲模型.

3.2 通過全新前沿技術(shù)更新延伸拓撲網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)前最為有效的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用架設(shè)方法便是B/S網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)和CORBA技術(shù).其中，CORBA網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是二次構(gòu)造后的CLIENT/SERVER架構(gòu)，包含了提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的服務(wù)方和客戶方，由于常常要借助于網(wǎng)關(guān)的轉(zhuǎn)換進行網(wǎng)絡(luò)管理信息的獲取工作，它們經(jīng)常被黨所CORBA代理的抽象概念.B/S網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)最出色指出在于簡單便捷的運行維護，它能夠任意介入IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，因此可以讓上網(wǎng)速度和及時體驗得到大幅度改善，避免計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)面臨的海量用戶帶來的巨大負載運行壓力.

4 總結(jié)

綜上所述，在整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)肩負著調(diào)節(jié)優(yōu)化的重要責(zé)任，從而為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運作水平和用戶體驗的提升奠定良好基礎(chǔ)，進而推動計算機領(lǐng)域開展更為深層次的拓撲理論構(gòu)件的延伸和拓展，全面提升網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的市場競爭力，保障網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)實際收益與用戶體驗消費的雙豐收.

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