一种遵循幂率分布的网络拓扑生成算法PLOD+

拓扑建模是进行网络性能研究的基础.PLOD是一种基于幂率的网络拓扑生成算法,但该算法不能保证生成拓扑图的连通性,且存在"出度贷款过剩"现象.对PLOD算法进行了改进,在节点连接时添加了连通性检测,并对出度大的节点实行优先连接,较好地解决了PLOD算法存在的问题.实验结果表明了PLOD 算法的可行性和有效性.     

一种遵循幂率分布的网络拓扑生成算法PLOD+*

拓扑建模是进行网络性能研究的基础。PLOD是一种基于幂率的网络拓扑生成算法,但该算法不能保证生成拓扑图的连通性,且存在“出度贷款过剩”现象。对PLOD算法进行了改进,在节点连接时添加了连通性检测,并对出度大的节点实行优先连接,较好地解决了PLOD算法存在的问题。实验结果表明了PLOD+算法的可行性和有效性。     

互联网新生节点连接偏好探究

IP级拓扑是Internet拓扑的细粒度表示,AS级拓扑是Internet拓扑的粗粒度化表示,是Internet宏观结构的抽象。从IP级拓扑及AS级拓扑粗细粒度两个层面来对互联网新生节点的连接偏好及连接稳定性进行探索,验证是否存在BA网络的优先连接的偏好。     

Internet AS拓扑的“73/27”规律

为了深入理解和认清Internet AS拓扑中节点度的分配规律,提出适合Internet AS拓扑的幂律模型,利用该模型推导Internet AS拓扑中最富有节点数占网络总节点数的比例与这些最富有节点所拥有的节点度数占网络节点总度数的比例之间的关系,分析研究幂律指数和最大节点度等拓扑参数对该比例关系的影响,通过数值分析发现Internet AS拓扑中27%的最富有节点拥有约73%的节点度数（简称为“73/27”规律）,基于Internet AS拓扑经验数据对上述结果进行验证分析,结果表明该幂律模型对Internet AS拓扑是有效的,Internet AS拓扑存在“73/27”规律。     

面向AS级动态拓扑的改进PFP模型

针对传统PFP模型不能很好模拟Internet动态演化的问题,提出面向自治系统(AS)级动态拓扑的改进PFP模型。改进模型充分考虑Internet中AS节点的消亡与连接边的相应连接补偿,符合Internet拓扑成长和演化过程,生成的Internet拓扑图与实际Internet具有更大相似度。实验结果表明,改进模型能较好满足幂律分布和小世界特性,更适合于Internet建模。     

Internet AS层幂率拓扑建模研究

由于真实网络中"富人俱乐部(Rich-Club)"现象的存在,网络中的核心层节点之间的连接度远远高于其它层的节点连接度,且核心层的度分布近似随机分布。文中分析和考察了AS层Internet网络常见的幂率模型,这些模型都能抓住Internet网络幂率分布的特征,但在Rich-Club现象方面存在不足。因此,在BBV模型的基础上提出了改进的幂率拓扑生成算法RBBV。RBBV模型考虑AS层Internet网络Rich-Club现象,并能够恰当地反映网络QoS属性要求。最后,用连续介质理论对RBBV模型进行理论分析,结果表明该模型的点强度和度分布都符合复杂网络的幂率特征。     

因特网AS级拓扑的健壮性测度与健壮性演化

以自治系统(autonomous system,AS)为基本组成单元的域间路由系统是因特网(Internet)的核心组成部分,研究Internet AS级拓扑的健壮性对于整个Internet的健壮性设计具有重要意义.2003年的北美停电事故与2006年、2010年的台湾地震表明,当今Internet的健壮性仍亟待增强.本文结合基本的拓扑理论与实际的路由策略约束,利用Internet AS级拓扑的层次特性,从"单个AS"和"全局拓扑"两个不同的层面研究AS级拓扑的健壮性测度与健壮性演化:1)提出了对单个AS的健壮性测度的方法;2)对全局AS级拓扑的健壮性测度提出了k容错模型---任意k个AS级的节点/链路故障不影响任何其他两个AS之间的连通性;3)基于健壮性测度方法和k容错模型,提出了健壮性演化的机制与方法.对当今Internet AS级拓扑的统计分析表明:1)25.8%的AS节点还不能承受1个AS级的链路故障,26.4%的AS节点还不能承受1个AS节点故障;2)将现有的AS级拓扑演化为k容错拓扑不仅能保证任意节点对之间可达性的k容错,在故障数超过k的情况下,k容错拓扑的健壮性也显著优于原拓扑.     

AS级Internet拓扑度和连通性演化分析

Internet拓扑,尤其是AS级拓扑,是目前研究的热点。研究Internet拓扑的演化趋势,可以更好地了解网络的内在连接机制。该项研究基于CAIDA项目授权的海量数据,数据采集时间为2004年1月至2008年6月。首先介绍了必要的基本概念,然后给出了节点平均度、最大节点度值、高度值节点平均度、富人俱乐部连通性和聚集系数的演化分析。研究发现,度值较高的节点,其影响力随时间变化逐渐下降,高度值节点之间的连接也逐渐减少,但网络整体上仍表现出明显的富人俱乐部性质和聚集性。     

Internet自治系统级拓扑发现系统的研究与实现

Internet由多个自治系统相互连接而成,AS间的互联结构体现了Internet的宏观结构。研究AS间的连接关系可以辅助分析网络特性。该文研究了Internet AS级拓扑发现,实现了一个Internet AS级拓扑发现系统。该系统分析BGP路由表得到Internet AS级拓扑并直观显示出来。分析了AS级拓扑的度分布属性,分析结果显示生成的拓扑具有幂律分布特性。     

互联网AS拓扑的结构与连通性研究

基于BGP协议的域间路由系统是Internet的核心基础设施。研究域间路由系统在自治系统AS级的拓扑结构,深入理解并揭示AS拓扑的结构及连通性方面的特性,对于提高互联网路由系统的安全性、健壮性以及性能都具有重要的指导意义。AS之间的商业关系模型是互联网域间路由系统的基本模型之一,是AS拓扑研究的基础。受商业关系的约束,AS拓扑的结构与连通性呈现出了与普通无向图或有向图所不具备的特性:层次结构特性与AS路径的无谷底约束。本文提出了针对AS拓扑的层次划分算法,对AS拓扑的连通性做了深入研究,分析并验证了顶级AS的全互联结构,并进一步阐述了从宏观上对单个AS的连通性的评估方法。     

利用Gnutella网络的拓扑特性改进其可扩展性

分布式P2P网络Gnutella模型拓扑节点的分布不仅呈现典型的“幂规律”(PowerLaw),而且还具有明显的“小群体”(SmallWorld)特征。但是其对等机共享信息查询的搜索、定位路由协议仅使用“洪泛”算法,因此存在可扩展性问题。论文针对Gnutella网络拓扑节点具有的这些分布特性,提出了一种充分利用这些特性,基于“最大聚集度优先”的查询包路由改进策略,经模拟分析其协议的性能后证明,该策略能有效地提高Gnutella网络的可扩展性。     

基于空间信息的MANET路由算法

针对基于位置的路由算法在剧烈变化的网络拓扑或有障碍物的情况下易产生拓扑洞而导致路由失败的问题,提出基于空间信息的移动Ad hoc网络(MANET)路由算法。该算法采用构建空间模型,将场景知识引入路由过程,在路由前规避拓扑洞。仿真结果表明,在网络连通度适当的条件下,该路由算法可有效地改善路由性能。     

Internet宏观拓扑的协议映射与分析

从协议角度,利用拓扑学和图论方法研究了Internet宏观拓扑的网络性能和形成机理。在给定Internet宏观拓扑的图论定义后,通过找到一个协议通信模式到Internet宏观拓扑的可行映射条件,进而分析了Internet宏观拓扑的连通度和平均拓扑距离。结果表明Internet宏观拓扑的形成机理源于协议的无限空间换取有限时间效应的设计原理,使得Internet可以实现实时通信,即在满足网络可靠性的同时,又保证网络的有效性。     

基于节点连通性排序的虚拟网络映射算法

对当今云环境下的数据中心来说,以虚拟资源租赁的运营方式具有极大的灵活性,尤其是以虚拟网络为粒度的资源租赁能够为用户提供更好的个性化需求支持。虚拟网络映射问题是指依据用户资源需求,合理分配底层主机和网络资源。现有的虚拟网络映射算法大多是针对随机拓扑设计的通用算法,未针对数据中心拓扑结构进行优化,映射效率有很大提升空间。针对数据中心的结构特点,提出了一种基于节点连通性排序的虚拟网络映射算法BS-VNE算法。首先,设计了一种最大生成算法来对虚拟节点重要程度进行求解和排序。该算法不仅基于虚拟节点的带宽和连通度,还基于虚拟节点在整个虚拟网络中的连通性来进行节点连通性的计算,以获得更加合理的排序结果。然后,根据虚拟节点连通性排序结果利用离散粒子群优化算法求解虚拟网络的映射解。在求解过程中,引入了针对数据中心结构的物理网络拓扑启发式规则,并将其组合到粒子搜索过程中,以提高映射算法的收敛速度。仿真实验结果表明,与现有算法相比,本文提出的算法可以提高物理网络的收益/成本比和资源利用率。     

基于物联网集成防御机制的诱饵路径优化算法

针对物联网设备很容易被攻击者利用来入侵网络的问题,设计实现了一种将基于网络拓扑改组的移动目标防御(network topology shuffling-based moving target defense,NTS-MTD)和网络欺骗相结合的物联网集成防御机制,并基于该防御机制设计了一种诱饵路径优化算法(decoy path-based optimization algorithm,DPOA)来进行网络拓扑改组优化.在软件定义网络(software defined network,SDN)的支持下主动改变真实节点和诱饵节点的网络拓扑,实现物联网环境中的网络拓扑改组.通过一个带有安全度量的图形安全模型(graphical security model,GSM)研究防御机制有效性,并使用三个指标对DPOA的安全性和性能进行衡量.仿真结果表明,基于DPOA的方案防御成本显著降低且安全性高,更适应于物联网.     

Skitter与Ark探测架构下AS级Internet拓扑分析

选取CAIDA授权的AS级2003年1月—2007年12月的Skitter数据及2008年1月—12月的Ark数据进行层层深入的对比分析,以说明Internet拓扑探测架构的改变对拓扑探测结果的影响。首先统计了Skitter及Ark架构下AS级Internet拓扑的多种宏观特征,分析了Skitter与Ark在各特征值上的异同,进而分析了网络的幂率特征与网络连通性以及拓扑核数的演化,指出幂率性质以及高聚类性质在Internet拓扑中是真实存在的,不随探测方式的改变而消失。     

无结构P2P覆盖网络的拓扑优化

研究了全分布无结构P2P(peer-to-peer)网络拓扑的最优化问题.通常认为,无结构P2P网络拓扑属于Power-Law结构.然而,Power-Law并非对所有应用都是最好的选择.首先研究了无结构P2P覆盖网络结构对无结构P2P搜索的影响,给出了结点度分布、访问频率模式和搜索成功率之间的关系.然后基于数据访问频率分布,给出了结点度的优化分布模型.实验结果表明,该无结构P2P拓扑优化结构在提高搜索成功率方面是有效的.该工作对构造合理的覆盖网络拓扑具有重要意义,同时将加深对无结构P2P环境下数据部署问题的认识.