IPv6网络拓扑的社团特性研究及建模

论文摘要

随着互联网络的发展和物联网的兴起,原有的IPv4网络在地址规模及安全性等方面已经越来越力不从心,这无疑会加速IPv6网络在全球范围内的普及。为了使IPv6网络能更好的服务于人类社会,故有必要对IPv6网络的拓扑结构进行研究与分析,并对IPv6网络建模以对其在病毒传播及安全性等方面进行研究。本文以社团结构这一复杂网络中重要概念为切入点,来分析IPv6网络中拓扑特性并构建合理的实际网络的拓扑模型。本文首先根据CAIDA提供的2008年12月-2011年2月的权威的IPv6IP级网络数据,利用复杂网络的知识,对其基本特征及演化规律做了研究与分析。得出了IPv6网络规模在不断增加,度值分布依然符合幂律特性,其平均最短路径要高于Internet AS级网络的结论。其次,对比了几种常用社团划分算法的优劣性,提出了一种基于子团规模的CNM改进算法——CLCNM算法,通过对比CNM算法在IPv6IP级网络拓扑的社团划分结果,发现CLCNM算法进行社团划分的效果要好于CNM算法。再次,利用IPv6IP级网络拓扑的社团划分结果,对于IPv6IP级网络中的社团特性进行了分析,发现了IPv6网络中子团大小的分布也近似符合幂律特性；然后定义了IP地址前缀相似度的定义,通过对比各个子团和整个网络中的平均前缀相似度,得出了子团和地理位置有密切关系的结论。最后引入了社团网络的概念用以刻画网络的层次关系,发现在度值分布、核数及网络异配性方面,社团网络和原始网络的规律基本一致。最后,提出了一种基于动态社团划分的拓扑模型-DCTM,并在度值幂律分布、网络异配性、社团特性等方面做了和实际拓扑网络及其他已有拓扑模型做了比较,结果表明DCTM模型在度值分布、社团特性等方面较其他模型和实际网络符合的很好,证明DCTM网络模型可以很好的模拟实际的拓扑网络。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景与意义
• 1.1.1 IPv6网络拓扑研究现状
• 1.1.2 社团结构特性研究现状
• 1.1.3 本文研究的意义
• 1.2 本文组织结构
• 第2章 IPv6网络拓扑化及相关特征分析
• 2.1 互联网拓扑测量技术介绍
• 2.2 互联网拓扑数据划分
• 2.3 IPv6 IP级拓扑数据获取及处理
• 2.3.1 拓扑数据获取
• 2.3.2 原始数据处理
• 2.4 IPv6网络拓扑特征分析
• 2.4.1 基本统计特征
• 2.4.2 网络的异配性
• 2.4.3 网络核数
• 2.4.4 网络中心性度量
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于子团规模的社团划分算法
• 3.1 社团概念
• 3.2 复杂网络社团划分算法的比较
• 3.2.1 模块度
• 3.2.2 社团划分算法比较
• 3.3 基于子团规模的CNM改进算法
• 3.4 IPv6 IP级网络拓扑的社团划分结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 IPv6 IP级网络拓扑的社团特性分析
• 4.1 IPv6 IP级拓扑社团结构的演化
• 4.1.1 模块度的演化
• 4.1.2 社团大小的演化
• 4.1.3 子团大小的幂律性质
• 4.2 社团划分结果与地理位置的联系
• 4.2.1 前缀相似度
• 4.2.2 社团结构与地理位置的关系
• 4.3 社团网络特征分析
• 4.3.1 度分布幂律性分析
• 4.3.2 核数的变化
• 4.3.3 异配性
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于动态社团划分的IPv6网络建模
• 5.1 互联网拓扑模型相关研究
• 5.1.1 AB模型
• 5.1.2 CBEN模型
• 5.2 基于动态社团划分的拓扑模型-DCTM
• 5.3 DCTM模型的拓扑特性分析
• 5.3.1 基本属性分析
• 5.3.2 度分布对比
• 5.3.3 网络特征路径长度
• 5.3.4 紧密度中心化
• 5.3.5 介数中心化
• 5.3.6 子团大小的幂律性质
• 5.4 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 工作及贡献
• 6.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文