基于搜索效率的复杂网络多模型并行演化分析

很多真实的复杂网络呈现无标度性．但是,这些网络为什么在增长过程中遵从优先连接规则？现有研究尚未给出有力的解释．一个合理的猜想是：这些网络如果不遵从优先连接规则,则将处于不利的地位．为证实这一猜想,采用搜索效率作为评价指标,量化评价不同演化模型的优劣．首先提出一种新的复杂网络并行演化模式,使得同一网络中不同的局部遵从不同的演化模型,从而在统一的基础上比较不同演化模型搜索效率的优劣．以BA无标度网络、WS小世界网络和随机网络为基础,构建了异质复杂网络．其次,采用随机游走搜索策略和DS最大度搜索策略,比较遵从不同演化模型的异质子网的搜索效率,力图解释复杂网络中演化模式同质化的原因．实验发现一种“信息壁垒”现象,即处于劣势的网络模型,其所属节点很难被其他模型的节点访问到．实验结果表明：对于以搜索为重要功能的复杂网络,无标度网络具有最强的适应性,从而在一定程度上解释了无标度现象在众多现实复杂网络中存在的原因．     

基于主题划分的搜索策略设计与研究

在P2P网络结构中,提出一种基于主题划分的搜索策略(TONS),该策略基于主题将网络中的节点层次化、形成叠加网络.具体查询算法包括基于DHT的非结构化P2P网络和基于主题划分的叠加网络搜索索引结构.实验结果表明:包含相似主题的节点联系在一起,这样就能够确保将搜索局限在仅与查询主题相关的节点子集中.该策略为基于分布式哈希表的P2P系统提供了一种可满足复杂查询条件、部分匹配搜索数据要求的有效途径.     

基于动态信息的级联失效负载重分配策略

为解决级联失效网络负载重分配问题,提出了一种将网络局部信息和动态信息相结合的负载动态重分配策略.该策略根据节点的度与节点实时处理能力计算节点权重,并以此依次进行负载重分配;同时,按一定比例选取失效节点暂停工作,其负载重新分配进程相应停止.在BA无标度网络、WS小世界网络和ER随机网络上的仿真结果表明,在一定的参数条件下,相对于介数分配策略与度数分配策略,动态重分配策略通过降低网络整体负载率、优化网络实时流分布缓解级联失效的效果更为明显.     

小世界现象在P2P网络中的应用研究

简要介绍了Sm all-W orld模型和Scale-Free模型,详细介绍了小世界现象在P2P网络中资源搜索以及网络安全方面可能的3个应用点,并提出了一种基于“小世界现象”的高效的资源搜索策略———关键节点资源搜索法。该搜索法将中央索引模型和泛洪请求模型相结合,一方面增强了可伸缩性和容错性,另一方面避免了消息泛滥,使得搜索效率明显增强。     

基于动态搜索区域的无线传感器网络小世界特性构建方案

为了减少无线传感器网络节点的能量消耗,以延长无线传感器网络的寿命,首先研究了如何通过在无线传感器网络中构建小世界特性以延长其网络寿命,并着重分析了DAS(directedangulation tow ards the sink)方案.然后针对DAS方案中临近sink节点区域内的节点能量过快消耗的问题,提出了一种在无线传感器网络中构建小世界特性的新方案——菱形区域方案.该方案根据sensor节点到sink节点距离的大小,动态地改变菱形捷径端点搜索区域的大小,达到构建小世界特性并增强网络抗毁性的目的.理论证明了菱形区域方案在一定条件下较DAS方案既节省能量又能延长网络的寿命.     

一种具有跟踪替代特征的小世界算法

针对简单小世界算法在优化复杂函数时出现的停滞现象,提出对搜索进行跟踪、对停滞节点进行更替的策略.对每个搜索节点,从搜索的第1代开始进行跟踪,记录节点在每个传递位置停留的次数,当停滞次数超出设定值时便认为该节点进入停滞状态,在搜索空间中随机生成一个节点替代该停滞节点,以保证搜索的高效性.仿真试验表明,改进算法有效地克服了原算法的停滞现象,与原算法相比,改进算法种群多样性好、优化效率高、鲁棒性强,并具备解决更复杂工程优化问题的潜能.     

一种基于社团和分层思想的无标度演化模型

针对复杂网络节点度分布服从幂律分布问题, 给出一种基于社团和分层思想的无标度演化模型. 该模型利用转轮思想和限制节点度改进了无标度模型的优先连接策略; 加入分层结构优化了无标度网络的搜索; 将局域世界模型中的局域世界思想引入到模型中, 并利用社团结构改进了局域世界模型中局域世界的不确定性问题.  理论分析证明了模型的度分布服从幂律分布, 且幂律指数可调.  模拟实验结果表明, 模型有较小的平均路径长度和较大的聚类系数,  且两层网络搜索效率优于单层网络搜索.     

旅游目的地虚拟网络结构特征研究——-以黄山市为例

以黄山市为案例, 采用复杂网络理论和方法研究分析目的地虚拟网络的结构特征。结果显示该网络是具有小世界特征的稀疏网络, 其度分布符合幂律分布且幂指数位于1与2之间, 其节点倾向于链接不同类型的节点, 并且节点之间的距离和度值对节点互联的影响较弱。将黄山网络与随机网络、万维网以及其他旅游虚拟网络进行对比分析, 探讨目的地虚拟网络和现实网络之间的关系, 认为虚拟网络不仅只是信息网路, 也是社会网络, 它是现实网络在虚拟空间中的映射。在这个意义下, 目的地虚拟网络的结构特征反映了其现实网络的特征。     

P2P网络中基于激励机制的副本策略

为了在P2P网络的副本技术应用中调动节点主动提供存储空间的积极性、增强节点间的相互合作,借鉴信息经济学中委托-代理关系的相关知识以及激励的概念,提出基于激励机制的副本策略,从而提高P2P网络的性能.模拟实验表明,所提出的基于激励机制的副本策略可以削弱由于节点间的不合作所引起的不能成功创建文件副本的影响,可以在一定程度上提高网络的搜索性能.与目前几种经典的副本策略相比,所提出的策略降低了网络的搜索响应时间,提升了搜索的成功率,并使得节点的负载相对达到均衡.     

P2P网络中资源搜索机制的研究

基于当前Gnutella网络统计特性的分析,重点分析了三个影响搜索性能的因素:超级结点,历史搜索记录以及延迟特性.分析结果表明上述三个指标对于设计一个新的搜索策略非常重要,它们构成了判断节点是否转发搜索请求的重要指标.在据此判断指标所提出的新型搜索机制中,每个节点就可以在选择邻居转发搜索请求时更加有目的性,搜索成功率会更高.实验仿真数据表明,与基于洪泛策略和基于随机行走策略的传统搜索机制相比较,此搜索策略在保持高搜索成功率的前提下能够大大减少消息通信量,从而减少系统开销,提高系统效率.     

带有节点异质性和免疫策略流行度的研究方法

网络免疫技术是抑制病毒传播的主要方法之一。本文针对当前网络病毒免疫策略未考虑的网络节点异质性,以及现实网络中免疫策略流行度问题。提出一种带有免疫策略流行度的策略研究方法,并将网络节点异质性考虑在内。通过建立无标度网络的病毒传播模型,研究网络节点异质性和免疫策略流行度,在控制网络病毒传播所起到作用。     

混合P2P网络资源搜索机制研究

提出一种基于混合P2P网络的资源搜索机制,将基于结构化P2P网络的搜索算法和基于超级节点的搜索算法有机结合在一起,并探讨了簇中超级节点失效的应对策略.实验结果表明,该算法能有效提高资源搜索的有效性和准确率.     

小世界模型下基于信任机制的资源搜索

在P2P中,大量的资源共享已经成为重要应用之一。有效的资源搜索方法是实现资源共享功能的重要基础,资源搜索效率既取决于网络的拓扑结构,又与搜索策略相关。现有的搜索算法存在网络负载较大和搜索效率偏低的问题。以P2P为研究对象,根据小世界网络较短平均路径长度和较高聚类系数的特性,提出一种小世界模型下基于信誉机制来遴选最优路径(CMS),从而实现一定可信程度下资源高效率搜索。实验结果表明,该搜索机制提高资源搜索的命中率的同时,有利于数据包的快速传递且具有一定的资源搜索可信性。     

随机派系生长网络模型及其传输能力研究?

本文提出一种基于随机选择的派系生长网络模型,该网络从一个a-派系模体开始,每个时间步t,在网络中随机选择m个节点构建一个新的a-派系,由此网络生长演化.模拟研究表明:该网络具有高的聚类系数和短的平均路径长度是一个小世界网络,并且比值ρ=m/a越小,聚类系数越大.而度分布则呈指数分布,这些特征与许多交通系统的复杂网络的实证研究结果相符.该网络的聚类系数与节点度呈幂律变化,显示网络具有模块化层次结构的特征,这一特征与近年来人们研究的大多数复杂网络具有模块化层次结构特征的实证研究结果相符.我们还研究了该网络的传输能力,研究表明该网络的传输能力随着比值ρ=m/a的减小而增大.这些研究结果对城市公共交通网络的构建具有一定的指导意义.     

考虑节点失效和边失效的航空网络鲁棒性

运用复杂网络方法,构建无向加权航空网络模型,在分析其拓扑结构特性的基础上,提出一种考虑节点失效和边失效的航空网络鲁棒性评价策略,评估在不同攻击策略下网络的鲁棒性.研究结果表明,中国航空网络可以归类为小世界网络,且度分布近似幂率分布,符合复杂网络基本特征.当网络中大部分节点(机场)或边(航线)随机失效时,中国航空网络仍可以保持连接,具有较强的鲁棒性,而在蓄意攻击下,少数节点或边失效就会导致网络迅速瘫痪,鲁棒性较弱,且加权节点介数和加权边介数攻击对网络的破坏力较强.     

无结构对等网络资源搜索技术研究

资源搜索是对等网络的关键问题之一,非结构化对等网络一般采用泛洪方式作为其基本的搜索策略,而导致较多的网络流量.在泛洪搜索的基础上,提出一种新的搜索方法,该方法使用路由技术,对响应请求的节点信息进行路由索引,以便为后续查询提供路由指导.实验表明该方法可以提高搜索成功率,降低查询消息数量.     

复杂网络的研究进展综述

网络由节点与连接节点之间的边组成。现实世界中存在大量的复杂系统可以用网络来描述。描述这些系统的网络既非完全规则又非完全随机,而是介于两者之间的。因此,介于规则网和随机网之间的复杂网能很好地刻画现实世界。本文介绍了复杂网络的发展史,研究现状及未来发展方向的展望。     

基于节点热度的改进Gnutella2搜索算法

Gnutella2的搜索算法在超级节点间转发消息采用泛洪机制,在大规模文件共享中产生较多冗余消息,降低了搜索效率.为提高搜索效率,提出一种基于节点热度的改进搜索算法.该算法根据P2P网络中的幂律特性,提出节点热度概念,根据节点热度选择转发超级节点,设计了基于节点热度的搜索算法;在节点热度的计算中,引入惩罚因子减少无效搜索;在搜索消息转发时,通过最热轮空策略来均衡高热度节点的负载.对实验结果的分析表明,该算法在保证搜索命中率的前提下,能有效减少平均搜索时间和平均跳数,提高了搜索性能.     

基于布尔搜索的空间目标分布最小包围盒规划

为了降低对平面内无源目标进行定位产生的搜索代价,研究了确定覆盖所有随机部署的无线传感器网络节点的最小包围盒问题.首先提出基于布尔搜索的无线传感器网络节点最小包围盒规划方法,运用深度优先策略,使锚节点不断逼近目标节点的实际位置;然后根据前述算法完成时的锚节点坐标,设计了坐标最大-最小值规划算法以构造最小覆盖面积包围盒.最后通过仿真和算法分析得出,所提策略计算复杂度低于遍历方式的最小包围圆、包围盒算法,且能更准确地估计出覆盖面积最小的包围盒.     

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。