基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?/h1>

2015-04-29 00:00:00楊健冬

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摘要：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)作為一門新興學(xué)科，廣泛的應(yīng)用于各大學(xué)科和領(lǐng)域中，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞难芯刻峁┝艘粋€(gè)新的發(fā)展方向。本文簡(jiǎn)要闡述了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞幕纠碚?，分析了?fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械木唧w應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論;網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?應(yīng)用分析;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

一、引言

隨著計(jì)算機(jī)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(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮匦宰龀隹陀^的描述和研究。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的產(chǎn)生和應(yīng)用，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)展帶來了新的平臺(tái)和思路。對(duì)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械姆治鲆呀?jīng)成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域研究的重要課題。

二、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞幕纠碚?/p>

（一）復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的含義及其復(fù)雜性

復(fù)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(biāo)度中的一部分或者全部的網(wǎng)絡(luò)。其復(fù)雜性主要體現(xiàn)在以下六個(gè)方面：①結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量較大。②節(jié)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(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論中的節(jié)點(diǎn)。③連接的多樣性，指的是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的連接方式不一致。④動(dòng)力學(xué)的復(fù)雜性，指的是節(jié)點(diǎn)之間的復(fù)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(diǎn)之間消失和連接產(chǎn)生就像網(wǎng)頁隨時(shí)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(fù)雜性的融合，指的是上述所有復(fù)雜性的結(jié)合表現(xiàn)出的復(fù)雜性。此外，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論有小世界、集團(tuán)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(kuò)大等三種特性。

（二）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)及分類

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥钤缡怯扇鹗繑?shù)學(xué)家歐拉在1736年提出的，主要是用于連接計(jì)算機(jī)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(jì)要選擇適合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞绞?，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，拓?fù)浼夹g(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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞闹饕愋陀行切薪Y(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、總線型結(jié)構(gòu)、混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)等。由于計(jì)算機(jī)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)都有其相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)，因此在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问降氖褂蒙?，要具體問題具體分析。

三、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械木唧w應(yīng)用分析

（一）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的同步行為現(xiàn)象分析

這主要是指計(jì)算機(jī)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的同步行為，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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?fù)浜透鞴?jié)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(xiàn)擁擠或者癱瘓的現(xiàn)象。從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展來看，人們采取避免計(jì)算機(jī)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(huì)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的同步行為現(xiàn)象仍然是人們研究的課題。

（二）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫袨榈难莼Ｐ?/p>

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫袨榈难莼Ｐ陀蓮?fù)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(gè)不同的層次來描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的。從路由器上看，各個(gè)路由器相當(dāng)于各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，而路由器之間的物理連接相當(dāng)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(gè)自治域之間對(duì)等連接的話，就說明這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間是有一條邊相連的。復(fù)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(huì)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(gè)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(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(chǔ)上形成的，一定程度上克服了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)演化模型的缺陷。

（三）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)脆弱性和魯棒性的動(dòng)力學(xué)模型

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性。計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)區(qū)域或節(jié)點(diǎn)中出現(xiàn)問題或故障時(shí)，不會(huì)擴(kuò)散到整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)還能保持正常的運(yùn)行。相關(guān)研究表明，一般在一個(gè)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的脆弱性。雖然計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有魯棒性的動(dòng)力學(xué)模型，但是一旦計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的重要區(qū)域或節(jié)點(diǎn)受到破壞時(shí)，整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將會(huì)異常脆弱。更有甚者，如果計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也無法保障正常運(yùn)行。

（四）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒擴(kuò)散模型和病毒防治的方法

網(wǎng)絡(luò)安全影響了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的日常運(yùn)行，而影響網(wǎng)絡(luò)安全的因素主要是病毒的襲擊和擴(kuò)散。因此，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械膽?yīng)用，應(yīng)該采取有效的措施來抑制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒的擴(kuò)散，減少病毒的傳播，避免病毒對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)損害后帶來的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全問題。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論開始應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫袨橹袝r(shí)，人們開始以復(fù)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(jìn)展。比如在規(guī)則網(wǎng)絡(luò)中，人們經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒只有在小世界中才能輕易的傳播，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論里，計(jì)算機(jī)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(huì)受到大面積病毒的襲擊，這對(duì)預(yù)防計(jì)算機(jī)病毒的入侵技術(shù)而言是一大挑戰(zhàn)。防御計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒工作的開展，必須建立一個(gè)科學(xué)系統(tǒng)的防御病毒擴(kuò)散模型，模型需要遵循的原則有網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式、知曉病毒的傳播原理、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)病毒擴(kuò)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論來做好計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的抗病毒工作。

四、結(jié)語

總之，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鍪且豁?xiàng)專業(yè)的、復(fù)雜的、系統(tǒng)的步驟程序化工程。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論能保障了人們實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫袨榈囊?，促使了?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溲芯康陌l(fā)展，給我國(guó)現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了可靠的保障。

【參考文獻(xiàn)】

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