基于AS级网络拓扑模型的研究与实现

论文摘要

Internet的迅猛发展带来了一系列问题,例如路由、资源预留和网络管理等问题。由于在Internet上实验非常昂贵而且因为一些商业因素的限制,研究者不可能直接在Internet上模拟和仿真实验,因此研究者一般都利用网络拓扑模型进行实验。Internet拓扑建模能为网络问题的分析提供一个抽象模型结构,使很多问题易于分析,所以,对于Internet拓扑建模的研究一直都是网络研究的热点问题。 Internet拓扑模型是在更高层次上开发利用Internet的基础。拓扑模型研究经历了从随机型到层次型,再到无标尺网络的过程。然而目前为止,网络领域和图形理论的研究者都没有找到公认统一的参数集来全面的描述一个拓扑图的好坏。所以,研究者只能对尽可能多的参数分析和实验,希望能更好的“逼近”Internet的实际拓扑。 首先,本文研究和分析了现有主流的拓扑模型（生成器）及其算法,包括Inet、BRITE、nem、Waxman、TS等模型,并根据一些权威性的评估参数对这些模型进行比较,分析了各个模型的优缺点,为下一步工作做好了铺垫。 其次,根据前面对各个主流幂指数型拓扑生成器的比较分析,得知幂指数型拓扑生成器Inet在各方面表现出较好的性能,但我们在分析结点出度分布和最小结点覆盖这两个参数时,发现Inet生成的拓扑图有两个不足之处,使它与Internet拓扑产生了偏差。本文针对这两个缺陷进行改进,提出了一种改进模型Jnet,并对其性能进行了分析与评估。 然后,本文通过分析层次型拓扑模型,发现该模型不能很好的反映实际网络的鲁棒性,因而提出了一个新的参数a-robust,它用于描述和评估网络的鲁棒性。本文还提出了一种有效的AS网络拓扑模型ETS,它生成的拓扑图不仅包含了Internet一些基本性质,还体现网络的鲁棒性。 最后,本文根据膨胀率、恢复率和扭曲度三个参数,及评测网络层次结构的参数链路权值分布,将幂指数型拓扑模型与层次型模型进行比较,可得:幂指数模型适合像AS网络的大型网络,而层次模型则较适合仿真规模较小的网络和包含了带宽、拓扑及地理形态等信息的网络拓扑。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 拓扑建模概述
• 1.2 拓扑建模研究历程
• 1.2.1 拓扑模型
• 1.2.2 拓扑生成器
• 1.3 Internet拓扑模型的定量化评估
• 1.3.1 平均路径长度
• 1.3.2 平均离心率
• 1.3.3 最大聚团数和群集参数
• 1.3.4 连接的冗余度
• 1.3.5 膨胀率
• 1.3.6 恢复率
• 1.3.7 扭曲度
• 1.4 Internet建模的难点问题与研究路线
• 1.5 本文的研究工作
• 1.6 本文结构
• 第2章 网络拓扑模型的研究与性能分析
• 2.1 幂指数型拓扑模型
• 2.1.1 AS级网络拓扑增长规律
• 2.2 幂指数型拓扑生成器的分析比较
• 2.2.1 BRITE拓扑生成器
• 2.2.2 nem拓扑生成器
• 2.2.3 Inet拓扑生成器
• 2.2.4 数据来源
• 2.2.5 幂指数型拓扑模型的比较
• 2.3 对非幂指数模型的研究和分析
• 2.3.1 Transit-Stub模型
• 2.3.2 Tiers模型
• 2.3.3 Waxman模型
• 2.3.4 非幂指数模型间的比较
• 2.4 小结
• 第3章 幂指数型模型Inet的改进
• 3.1 引言
• 3.2 Inet模型
• 3.3 新模型Jnet对Inet的改进
• 3.3.1 结点出度频率分布函数
• 3.3.2 结点连接关系-结点覆盖
• 3.4 其他参数的分析结果
• 3.5 小结
• 第4章 一种新的层次型拓扑模型ETS
• 4.1 引言
• 4.2 Internet拓扑的基本性质及传统层次模型的缺陷
• 4.2.1 Internet拓扑的基本性质
• 4.2.2 传统层次型模型的不足
• 4.3 新算法ETS
• 4.3.1 算法的参数描述
• 4.3.2 算法描述
• 4.3.3 算法的特点与分析统计
• 4.3.4 ETS可视化的分析
• 4.4 小结
• 第5章 拓扑模型间的比较
• 5.1 概述
• 5.2 三个基本评估指标
• 5.2.1 三个评估参数
• 5.2.2 实验结果
• 5.3 评测层次结构的参数
• 5.3.1 链路权值分布
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文