本站原创摘 要：复杂网络作为一门新兴学科,广泛的应用于各大学科和领域中,为计算机网络拓扑的研究提供了一个新的发展方向.本文简要阐述了复杂网络和计算机网络拓扑的基本理论,分析了复杂网络理论在计算机网络拓扑中的具体应用.
关 键 词：复杂网络理论,网络拓扑,应用分析,计算机网络
一、引言
随着计算机网络的飞速发展,传统的网络模型已经很难对计算机网络拓扑特性做出客观的描述和研究.针对这个现象,复杂网络理论的产生和应用,为计算机网络的拓扑发展带来了新的平台和思路.对于复杂网络理论在计算机网络拓扑中的分析已经成为计算机网络领域研究的重要课题.
二、复杂网络和计算机网络拓扑的基本理论
(一)复杂网络理论的含义及其复杂性
复杂网络是指具有内部相似、自行组织、吸引因子、小区域、无标度中的一部分或者全部的网络.其复杂性主要体现在以下六个方面：①结构的复杂性,表现在网络的节点数量较大.②节点的多样性,网络中的所有组成部分,代表的各种事物均为复杂网络理论中的节点.③连接的多样性,指的是网络中节点的连接方式不一致.④动力学的复杂性,指的是节点之间的复杂性,能够产生多样的结构特征.⑤网络结构的变化性,指的是网络节点之间消失和连接产生就像网页随时断开和连接一样,使得网络结构不断的发生变化.⑥多重复杂性的融合,指的是上述所有复杂性的结合表现出的复杂性.此外,复杂网络理论有小世界、集团集聚程度更加密集和幂律的度及介数涵盖的范围不断扩大等三种特性.
(二)计算机网络拓扑技术及分类
计算机网络拓扑最早是由瑞士数学家欧拉在1736年提出的,主要是用于连接计算机网络和传输不同设备之间数据的一种方式.不同的网络设计要选择适合的网络拓扑方式,在网络拓扑结构中,拓扑技术是以图像的方式来表示多种设备之间的相互关系.计算机网络拓扑的主要类型有星行结构、环形结构、总线型结构、混合拓扑结构、分布式结构等.由于计算机的分布和数据传输电缆的布置存在很大的差异性,每一种网络拓扑结构都有其相应的优缺点,因此在计算机网络拓扑形式的使用上,要具体问题具体分析.
三、复杂网络理论在计算机网络拓扑中的具体应用分析
计算机网络的同步行为现象分析这主要是指计算机各个网络节点之间的同步行为,在复杂网络理论中,网络节点之间的同步是较为常见的一种现象,主要是受网络拓扑和各节点之间的动力学性质决定的.但是值得注意的是,这种同步行为并不都是有益的,如由多个路由器发出路由信息的网络,其同步行为包括了发出同一种路由信息和同时不发送信息,这就很有可能会使得网络出现拥挤或者瘫痪的现象.从计算机网络技术的发展来看,人们采取避免计算机网络出现同步行为的措施并没能完全奏效,经常会出现一种同步行为结束,另一种同步行为又产生的现象.因此,如何有效杜绝计算机网络的同步行为现象仍然是人们研究的课题.
计算机网络拓扑行为的演化模型计算机网络拓扑行为的演化模型由复杂网络演化模型逐步转变为了局部演化模型,这两种演化模型都是从路由器和自治域两个不同的层次来描述计算机网络的拓扑结构的.从路由器上看,各个路由器相当于各个网络节点,而路由器之间的物理连接相当于边.从自治域上看,在边界网关协议的基础上,如果两个自治域之间对等连接的话,就说明这两个节点之间是有一条边相连的.复杂网络演化模型演化出的结果很大程度上出现“富者更富,穷着更穷”的现象,即那些新加入的用户会倾向于那些品牌好、质量好、连接数量多的网络服务商.该模型遵循的“偏好连接”原则是基于整个网络上的,与优先考虑连接到本地区的服务器或路由器的实际不符.而局部演化模型的偏好连接倾向性是在局部信息的基础上形成的,一定程度上克服了复杂网络演化模型的缺陷.
(三)计算机网络脆弱性和鲁棒性的动力学模型
1.计算机网络的鲁棒性.计算机网络的原始功能是保证军事资料的安全性,这样的保证就是所谓的鲁棒性.鲁棒性是指在计算机网络中的某个区域或节点中出现问题或故障时,不会扩散到整个计算机网络系统,计算机还能保持正常的运行.相关研究表明,一般在一个网络系统中,只要有百分之二十左右的正常区域和政策阶段就能够保障计算机网络的正常运行.
2.计算机网络的脆弱性.虽然计算机网络有鲁棒性的动力学模型,但是一旦计算机网络系统中的重要区域或节点受到破坏时,整个计算机网络将会异常脆弱.更有甚者,如果计算机网络中一小部分的中心阶段被破坏后,整个网络就会陷入瘫痪的境地,计算机网络也无法保障正常运行.
(四)计算机网络病毒扩散模型和病毒防治的方法
网络安全影响了计算机网络的日常运行,而影响网络安全的因素主要是病毒的袭击和扩散.因此,复杂网络理论在计算机网络拓扑中的应用,应该采取有效的措施来抑制计算机网络病毒的扩散,减少病毒的传播,避免病毒对计算机网络损害后带来的计算机网络安全问题.复杂网络理论开始应用于计算机网络拓扑行为中时,人们开始以复杂网络为基础不断研究和探索出新的防御病毒的方法,且取得了一定的进展.比如在规则网络中,人们经过研究发现计算机网络病毒只有在小世界中才能轻易的传播,在复杂网络理论里,计算机网络感染病毒的可能性较小,一旦感染的话,网络系统将会受到大面积病毒的袭击,这对预防计算机病毒的入侵技术而言是一大挑战.防御计算机网络病毒工作的开展,必须建立一个科学系统的防御病毒扩散模型,模型需要遵循的原则有网络的拓扑结构形式、知晓病毒的传播原理、网络拓扑结构形式和知晓病毒传播原理之间的关系和作用.此外,在计算机网络病毒扩散模型的构建和病毒防治的过程中,要格外注重预防网络病毒的产生和传播的速度,通过网络的拓扑结构和复杂网络理论来做好计算机网络的抗病毒工作.
四、结语
总之,基于复杂网络理论的计算机网络拓扑分析是一项专业的、复杂的、系统的步骤程序化工程.复杂网络理论能保障了人们实现对计算机网络拓扑行为的要求,促使了计算机网络拓扑研究的发展,给我国现代化网络的发展提供了可靠的保障.
【参考文献】
[1]李敏,陈建二,王建新.基于复杂网络理论的PPI网络拓扑分析[J].计算机工程与应用.2008（08）
[2]陈臻.基于复杂网络理论的计算机网络拓扑研究[J].电脑知识与技术.2012（30）