大规模软件宏观拓扑结构度分布及其演化分析

基于大量开源软件源代码度量数据,根据大规模软件宏观拓扑结构体现出来的复杂网络特征,将软件结构抽象为网络拓扑.在这基础上,采用复杂网络的度量分析方法,分别从无向图网络的度分布和有向图网络的出入度分布两方面讨论了大规模软件宏观拓扑结构度分布所体现出的无尺度特征.认为随着软件演化,度分布系数和入度分布系数呈下降趋势,最大节点入度值则呈增大的趋势;而出度分布系数和最大节点出度值则变化有限.然后结合软件工程实践探讨了上述现象形成原因,认为软件系统其结构还有进一步优化的空间.     

有向复杂网络的Poisson模型

考虑了节点到达过程是Poisson过程的有向复杂网络.本文研究了这类网络的瞬态度分布和稳态平均度分布.利用Poisson过程理论对这类网络进行了分析,获得了度分布的解析表达式.结果表明,虽然这类网络的稳态平均入度和稳态平均出度分布与节点的到达过程无关,但瞬态入度和出度分布依赖于节点的到达过程.     

基于兴趣值的适应度模型的研究

提出了一种基于兴趣的网络模型,通过给每个网络中已存在的节点分配一个兴趣值,兴趣值与该节点的适应度和节点的度有关.重新建立网络模型,实验结果表明,该网络具有幂律分布.     

基于偏微分方程的增长网络结构分析

为了研究网络的功能,需要首先研究增长网络的拓扑结构,包括网络的度分布和节点度等。当网络规模足够大时,将网络节点的度看作连续变量,根据网络演化过程中所满足的马尔科夫性,建立网络节点数量的变化方程,从而化简变形得到基于一阶双曲方程的增长网络模型。求解得到了兼具优先和随机2种连接机制的网络度分布P(k)和节点度kt0(t),同时也发现了节点度函数与双曲方程特征线之间的关系。根据网络的演化机制,通过对该增长网络模型进行随机模拟,验证了度分布与节点度理论结果的正确性。将网络的度分布计算转化为偏微分方程求解问题,将节点度的变化视为偏微分方程的特征线,将偏微分方程应用于增长网络的建模中,从而可以解析地对网络结构进行分析。     

全球航运网络鲁棒性和脆弱性研究

通过对全球航运网络节点度分布、度值相关性和节点度与介数相关性分析发现,度值大的节点优先与度值较大节点连接,度值大的节点介数也较大,因而度值较大的节点对网络影响程度较大.选择度值较大节点为优先攻击目标进行选择删除,随机生成节点序列作为出错目标进行随机删除,进而研究在出错和攻击情况下,全球航运网络聚集系数、平均距离、孤立节点比率和网络效率的变化情况.通过分析发现全球航运网络具有较好的鲁棒性,但网络较脆弱.     

Markov过程对一类改进BA模型度分布的分析

提出对原始的BA模型进行修正,使得模型中原始节点的度分布都不为0,同时每个原始节点被连接的概率都不为0.改进了复杂网络度分布概率的统计定义,将原始节点和时间概念都考虑在内,使度分布的定义更加符合实际.用Markov过程对修改的BA模型度分布进行分析,得出能描述度分布随度值和时间演化的矩阵方程,并做出模型的度分布对数关系的数值模拟图.     

P2P网络中节点聚集系数的分布特征研究

聚集系数是网络的一个重要属性,本文对Gnutella这一典型非结构化P2P网络中的节点聚集系数进行研究,重点分析了节点的聚集系数分布和聚集度-聚集度分布.本文通过对实际网络拓扑的计算分析,得到Gnutella网络中节点聚集系数的分布统计特征.分析表明Gnutella网络中节点的聚集系数满足幂律分布,网络中的高聚集度节点对网络连通性有着重要影响,删除少数高聚集度节点将导致网络不连通.分析表明节点的聚集度-聚集度分布是递增函数,说明Gnutella网络具有聚集度同配性,但并未形成rich-club,说明高聚集度节点均匀分布在整个网络.     

P2P网络中节点聚集系数的分布特征研究

聚集系数是网络的一个重要属性,本文对Gnutella这一典型非结构化P2P网络中的节点聚集系数进行研究,重点分析了节点的聚集系数分布和聚集度-聚集度分布.本文通过对实际网络拓扑的计算分析,得到Gnutella网络中节点聚集系数的分布统计特征.分析表明Gnutella网络中节点的聚集系数满足幂律分布,网络中的高聚集度节点对网络连通性有着重要影响,删除少数高聚集度节点将导致网络不连通.分析表明节点的聚集度-聚集度分布是递增函数,说明Gnutella网络具有聚集度同配性,但并未形成rich-club,说明高聚集度节点均匀分布在整个网络.     

矿井通风网络系统复杂性特征及其抗毁性研究

针对通风网络拓扑结构对通风系统安全可靠性的影响,利用复杂网络理论构建矿井通风系统有向网络模型,研究通风网络的基本拓扑性质。针对兴隆庄煤矿,通风网络节点的入度和出度都呈现幂律分布,网络呈现无标度网络特性。在此基础上将强连通分量、弱连通分量和网络效率作为度量指标分析网络抗毁性能,以攻击节点和边的方式进行随机攻击和选择性攻击,结果表明有向通风网络在随机攻击下具有较强的鲁棒性,但对选择性攻击十分脆弱。     

社交网络下的谣言扩散与控制研究

基于危机生命周期提出了网络谣言扩散模式的5个阶段,分析了网络谣言扩散的循环过程;基于社交网络节点的星形传播结构以及节点的集团性,提出了谣言控制策略——社区识别,即通过求节点的余弦相似度划分社区,同时确定初始聚类节点选取的原则,据此提出关键节点的控制策略;根据社交网络的拓扑结构,指出对于有较大出度和入度的节点进行控制至关重要.     

Lower Bound on de Bruijn Graphs Out-degree for Lower Traffic Load in Peer-to-peer Networks

Designers search for N-nodes peer-to-peer networks that can have O （1） out-degree with O （log2 N） average distance. Peer-to-peer schemes based on de Bruijn graphs are found to meet this requirement. By defining average load to evaluate the traffic load in a network, we show that in order to decrease the average load, the average distance of a network should decrease while the out-degree should increase. Especially, given out-degree k and N nodes, peer-to-peer schemes based on de Bruijn graphs have lower average load than other existing systems. The out-degree k of de Bruijn graphs should not be O（1） but should satisfy a lower bound described by an inequality κ^κ≥N^2, to ensure that the average load in peer-to-peer schemes based on de Bruijn graphs will not exceed that in Chord system.     

结构化对等网中平均可用容量的分析

为了描述对等网中的可用容量,引入了平均可用容量的概念,分析了应用层图的特性对于对等网可用容量的影响.网络的平均可用容量被定义为用节点和边的平均空闲容量为参数的严格单调增函数.对一个在均匀流量模型下的网络,发现了决定平均可用容量的参数可以用图的出度与平均距离表示,提出了de Bruijn图是一个使平均可用容量最大化的渐近最优选择.证明了当图的出度大于1时,平均可用容量存在一个不可达的上界.     

一种利用可靠的锚节点的非测距定位算法

无线传感网中的多类应用均需要准确的定位算法。为了评估位置,普通节点需利用与锚节点间的距离信息,估计自己的位置。因此,距离的估计在无线传感网络定位中扮演着重要的角色。传统的各向同性网INT(isotropic networks)中定位算法是将欧式距离看成最短路径距离SPD(shortest path distances)。然而,这些算法在各向异性网ANT(anisotropic networks)不能准确地估计距离,因为ANT中最短路径距离SPD与欧式距离不成线性比例;并且两节点间的最短路径被迂回,其长度可能大于相应的欧式距离。针对此问题,正确选择可靠的锚节点RANs(reliable anchor nodes)用于准确地估计距离显得格外重要。为此,面向各向异性网ANT,提出基于可靠的锚节点选择的定位方案,记为Se_RANs。每个普通节点通过三角模型原则选择三个可靠锚节点,计算这三个锚节点估计离其他锚节点间的距离,进而利用Mix-max算法估计普通节点位置,从而提高估计的准确性。同时,通过数学分析,推导了普通节点周围存在三个可靠锚节点的概率;并验证了Se_RANs方案的可行性。仿真结果表明,与DV-Hop算法相比,提出的Se_RANs方案具有小的定位均方误差(MLE)。     

单跳无线传感器网络能量分析计算

该文研究单跳无线传感器网络系统能量消耗的理论模型及其分析计算.采用电磁场能量扩散理论、电路能量消耗理论和技术,得到传感器网络中用于感知的普通节点、数据汇聚和簇头节点的能量模型,以此为基础,获得单跳传感器网络的系统能量模型.将这些模型应用到以Motorola芯片所构成的传感器网络系统分析中,所计算的网络节点能量消耗同Motorola产品性能指标一致,并计算出单跳网络中最优簇头数目与节点总数目的关系,以及网络系统总能量和总节点数目的关系,两者都近似成线性缓慢变化的特征.该文研究结果对于无线传感器网络节点设计和系统设计都具有直接的参考价值.     

基于节点相似性有偏游走的多层时序网络节点重要性评估

时序网络中关键节点的挖掘引起了社会广泛的关注。针对时序网络建模中存在忽略时间信息、未考虑时间切片间的交互关系进而影响关键节点识别的准确性和科学性的问题,构建了多层时序网络模型,并提出了一种基于节点相似性有偏游走的关键节点识别算法：多层时序有偏PageRank（MTB-PR）。本文中网络模型的构建引入多层网络分析方法,完整涵盖了时序网络的结构演变。同时,基于所构建的网络模型,综合层内相邻节点间相互作用及其层间影响的双重因素来区分节点的不同影响力;通过数据分析,探讨了一些偏差参数变化对节点重要性能指标的影响。最后,将模型和算法应用于真实网络中,通过实验数据验证了该方法的合理性和有效性。     

上证指数和交易量波动的网络动力学模型

运用粗粒化和符号化方法,根据上证指数和市场交易量数据,构建不同时期的证券市场价量网络.分析网络的拓扑结构特征,结果表明,上海证券市场存在具有较好统计稳定性的价量波动模式;网络节点出度分布的幂律形式表明市场存在少量的具有较大影响力的价量波动模式,大部分价量波动模式的影响力较小;市场的主要价量波动在不同时期呈现不同的模式,市场的价量行为具有复杂性和不可预测性.     

一种新型直联小世界网络模型

现有计算机网络存在一定程度冗余和效率低等问题,提出一种新的直联小世界(DSW)网络模型以优化网络.首先将节点构成正则网络,然后取任意节点重画,通过迭代生成DSW网络.在该模型下,平均距离和聚集系数与原网络相同,但是网络的跳数等性能有所改变.实验证明,DSW网络的度数、平均度中心性以及平均最近距离中心性均低于原有小世界(SW)网络.表明DSW网络两节点的紧密程度高于SW网络.该模型不仅可以有效应用于社区信息的传播,还可以用于流行病传播的研究.     

多关系网络社团发现算法

分析了真实社会网络的特性,建立了节点间多关系网络模型.在此基础上定义了节点间相互作用的影响力等概念,提出了适用于多关系网络的社团发现算法.通过理论验证了相关定义的合理性,并针对多关系网络进行了对比实验.实验结果表明:所提出的多关系网络社团发现算法与其他经典算法相比具有较高的精确度和较低的时间复杂度,具有重要的研究意义及实用价值.     

基于多目标遗传算法的无线传感器网络重新部署方法

研究节点动态移动以增强覆盖率,同时考虑节点的最大移动距离最小化.通过引入虚拟合力对基因进行变异,提出一种基于NSGA-II框架的改进的多目标遗传算法,达到网络覆盖率与节点移动距离之间的平衡.实验证明,该结果能得到较分散的前沿占优解.     

节点数固定的ER网络演化模型拓扑性质的研究

复杂网络模型的研究主要集中在ER网络模型、小世界网络模型和无标度网络模型,其中ER网络模型是最经典的复杂网络模型之一。文章研究了节点数固定情况下的ER网络模型,根据网络内部边的动态演化特点,将节点数固定的网络模型进行了细分,给出了模型的生成算法,并模拟了算法生成的随机网络的平均路径长度和聚类系数。仿真结果表明,节点数固定的ER网络具有小世界特性,出现这种小世界特性的主要原因是由于网络内部边的异质性,而与网络的节点数变化没有必然联系。