Internet动态节点特性的层级相关性研究

为了探究Internet拓扑动态节点演化特征的层级相关性,基于CAIDA项目授权的海量数据,结合网络科学的思想,分析了不同尺度下网络结构的演化机制.针对IP级与AS级拓扑,对层级与节点动态特性的相关性进行了分析,其中包括新生与消亡节点的动态变化比例、偏好依附、稳定连接数目等多个特性.结果表明:IP级拓扑节点的新陈代谢比AS级旺盛,IP级拓扑新生节点的非优先连接“偏好”比AS级稳定,新生连接中IP级拓扑的稳定连接数较多.IP级与AS级动态节点的演化有本质不同,为理解Internet的演化机制提供了基础.     

IP级拓扑新生与消亡节点的特征

针对IP级拓扑新生与消亡节点特征进行研究,基于CAIDA项目授权的海量数据,结合复杂网络的研究理论和方法,对IP级Internet拓扑新生与消亡节点的度分布、幂律特性等特征量,以及IP级新生连接进行统计分析及演化分析.结果表明,新生与消亡节点近似符合幂律分布,新生节点不倾向于与新生节点相连,而倾向于与网络中已存在的节点相连,且连接数为1的可能性较大.新生连接不符合优先连接性质,富者更富理论在动态上的表现不显著,高度节点的影响力在连接产生时不高.新生节点连接数目具有稳定性及普适性,这为Internet建模提供有效依据.     

AS级Internet拓扑基本特征量演化分析

基于CAIDA项目授权的海量数据,结合复杂网络的研究理论和方法,进行了AS级Internet拓扑的CCDF-degree幂律分析和节点时效分析.结果表明,随着AS级Internet拓扑结构的演化,高度值节点部分较为稳定,保持了网络的聚集特性和幂律性,但这部分节点随时间变化逐渐丧失有效连接,同时度值较低的节点的活动比较动荡,Internet的拓扑结构呈缓慢均匀化的趋势.     

Internet AS级拓扑社团特征及其演化分析

以CAIDA组织提供的海量的Internet AS级拓扑数据作为样本数据,分析了样本的覆盖问题和采样偏见问题,并对数据进行了修正.在此基础上,对2001年到2007年之间的Internet AS级拓扑数据进行了社团划分,并计算了模块度、社团规模等与社团演化相关的特征量,发现Internet AS级拓扑数据的社团特征越来越明显;同时,根据社团相关特征量分析了AS域内节点的动态行为特征.最后,根据分析结果研究了导致社团特征演化的成因.     

基于AS级Internet拓扑生长模型的设计与实现

研究工作基于CAIDA Skitter项目授权的2002年1月~2006年6月的海量数据,分析了AS级网络节点生死的连接倾向和节点的度分布.并根据连接倾向和度分布的动态分析,选择了度分布为幂律分布的PFP模型作为原型,给出了一种面向AS级Internet拓扑模型.实验证明,在保证节点度分布呈幂律分布时,该模型能更好地体现AS级Internet拓扑的生长过程.     

一种基于混合依附机制的Internet拓扑演化模型

BA(Barabási-Albert Model)无标度网络属于广义随机网络,不完全符合Internet网络包含大量确定性连接的拓扑特性.在随机偏好依附的基础上混合可调比例的确定性偏好依附,并对确定性连接的择优范围引入变参数控制,提出一种基于混合依附机制的可调幂指数Internet拓扑演化模型.模型的理论解析与数值仿真结果符合良好.模型给出的特征路径长度等网络特征参数与Internet实证数据相符,幂指数在2～3之间可调,是一个更加接近真实Internet网络世界的模型.     

基于复杂网络理论的Internet拓扑节点特征分析

基于复杂网络理论对Internet的IP级拓扑中的节点特征进行了分析。阐述了复杂网络理论中节点度、度相关性、聚集系数等特征的概念。采用由skitter和fastrace实际测量得到的四幅拓扑,提取其复杂网络特征,并进行了比较分析。     

Internet路由级拓扑的可视化算法

针对Internet的可视化问题,分析了现有算法的不足.在此基础上,提出了一个新的算法:基于节点的核数,由内核至外核逐层演化的算法.该算法从中心点开始演化,首先找出与该点直接相连的点布置在其周围,布点的范围随着节点核数的减小而加大,而后再从各叶子节点开始,找出与其相连的节点布置在其周围.以CAIDA Riesling监测点在2007年5月的Internet路由级拓扑数据为例,描绘了Internet的可视化结果.从可视化结果可以看出:该算法在描绘Internet拓扑的层次性演化上是比较突出的,尤其是在内层,但是当演化到外层时,由于节点数目的急剧增加,使其层次性不再突出.     

一种超网络演化模型构建及特性分析

现实世界的很多超网络比如科学家合作超网络,演员合作超网络,WorldWideWeb（WWW）以及引文超网络都具有超边的增长和优先连接机制.基于这个原则,本文构建了一种超网络动态演化模型,并介绍了这个模型的一些基本拓扑性质,如节点度、节点超度、超边的度等.在此演化模型上重点理论分析了超度分布的特性,并进行了仿真实验,发现随着网络规模的增大,这个超网络动态演化模型的超度分布遵循无标度的特性.     

亚太区域的因特网拓扑分析

为分析因特网区域路由器级拓扑的结构特点,提出了一种基于Skitter数据的区域拓扑荻取方法.利用ICANN提供的IP地址分配信息,通过检索CAIDA提供的Skitter数据,提取其中位于特定区域的IP路径,根据域名进行别名解析并最终生成区域拓扑信息.分析对比了亚太4个主要国家的路由器级拓扑的特性.分析结果表明,各个国家的网络拓扑在多个测度上均表现出相似的性质.与AS级拓扑的结论不同,幂率不能在严格意义上描述亚太主要国家网络拓扑的度分布.日本的网络规模较大但其平均路径长度较小.     

互联网路由级和IPv6级分形特征分析

通过互联网结构特性分析为互联网再设计、网络性能提升提供相应的指导与基础.首先使用粗粒度重整化方法对互联网IPv4和IPv6路由级拓扑进行处理,得出多重参数的变化特性;其次探索互联网度分布的分形特征;最后通过对CAIDA数据源的数据分析,研究了IP级数据在时间演化上的分形特征.结果表明:k核取值不高的网络具有分形自相似特征;高度值节点之间的连接随着时间维度的发展不断下降.相关的结论能够对后续的互联网结构特性研究起到一定的指导作用.     

互联网路由级和IPv6级分形特征分析

通过互联网结构特性分析为互联网再设计、网络性能提升提供相应的指导与基础.首先使用粗粒度重整化方法对互联网IPv4和IPv6路由级拓扑进行处理，得出多重参数的变化特性；其次探索互联网度分布的分形特征；最后通过对CAIDA数据源的数据分析，研究了IP级数据在时间演化上的分形特征.结果表明:k核取值不高的网络具有分形自相似特征；高度值节点之间的连接随着时间维度的发展不断下降.相关的结论能够对后续的互联网结构特性研究起到一定的指导作用.     

Internet路由级拓扑的分形特征

针对路由级Internet宏观拓扑结构的复杂性,分析了Internet拓扑结构的分形特征.利用κ-核解析将Internet拓扑分成不同的核,从内核至外核,分析了节点数目的增长、各核内节点的度分布以及谱密度分布,通过对各核拓扑图分别进行谱密度-特征值分布分析,发现各核分析结果表现出高度的一致性.这说明根据网络中心性定义的...     

多重边融合复杂网络动态演化模型

针对多个性质不同、相互融合的复杂网络演化过程时变非均衡,网络结构层级交织,特点规律难以测度的问题,提出了一个多重边融合复杂网络动态演化模型。首先,定义多重边融合复杂网络的相关概念,分析融合关系与层级关系的转化过程,按照节点、边性质的差异,拆分融合节点和重合边,将多重边融合复杂网络转化成交织型层级复杂网络;其次,定义节点的度值饱和度和吸引因子,提出交织型层级复杂网络的演化算法和局域世界演化模型,讨论了4种典型的节点演化情形,运用平均场方法分析了模型演化的度分布规律;最后进行了数值仿真分析,结果表明,演化过程结束后,未达到饱和状态的节点度值服从指数分布且误差不超过6%,已达到饱和状态的节点度值服从其连接容量的分布规律且误差不超过3%,网络交织系数与最高的新增节点概率、初始边数呈正相关性。研究结果验证了模型的可行性和有效性,为探索多重边融合复杂网络演化过程与规律提供了新的思路和方法,在交通网、通信网、社交网等结构与动力学研究方面具有良好的应用前景。     

一种生成因特网IP级拓扑局部视图的方法

为了展示规模庞大的因特网IP级拓扑,研究其拓扑特征,提出了一种利用Skitter测量数据生成因特网在特定区域IP级拓扑的方法GNTSD(generating network topology via skitter′s data),提出并分析了过滤特定区域IP路径、提取IP节点和链路的2种关键算法。该方法广泛使用散列技术来提高算法效率,以三维图形方式显示IP级拓扑,并能统计分析IP节点/链路的数量和节点度数等参数。基于GNTSD方法实现了一个分析工具IPTView。实验结果表明,此方法是可行的,能够从数千万条IP路径中快速、准确地生成特定国家或地区的因特网IP级拓扑视图,是一种能获得全球任意地区IP级网络拓扑的通用方法。     

一种基于幂律的Internet动态拓扑模型PFP~+

自治系统级的Internet拓扑模型研究是目前的一个热点问题.PFP是目前流行的Internet拓扑模型,但PFP模型无法模拟自治系统节点的消亡现象.本文对PFP模型进行了改进,综合考虑了自治系统节点的产生、消亡和链接的产生、消亡.实验证明,PFP+能更好地体现自治系统级Internet拓扑的生长过程.     

基于k-核解析的Internet路由级拓扑的分形特征

通过分析CAIDA Skitter项目授权的海量实测数据,研究了Internet路由级拓扑的分形特征.依据k-核解析的概念将Internet路由级拓扑分成不同的核,通过对各核的度分布、度相关性及聚集性等主要特征量进行分析,发现随着网络由外到内的逐层剪切,不仅度分布,而且聚类性质及相关结构也被保留了下来.这说明Internet路由级拓扑中存在着一种由外向内逐渐趋于网络中心的全局自相似性质,以及根据网络中心性定义的Internet的任意区域都有和整个网络拓扑相同性质的一种结构.Internet路由级拓扑具有分形特征.     

生成因特网AS级拓扑局部视图的方法

为获得因特网的简洁视图,以研究其拓扑特征,提出了一种基于RouteViews数据获取因特网全部或特定区域自治系统(AS:Autonomous System)级网络拓扑的方法GNTRD(Generating Network Topology via Route-Views's Data).该方法广泛使用散列技术,以提高算法效率,以三维图形方式显示As级拓扑,并能统计分析As节点/链路的数量和节点度数等参数.对比分析了GNTRD方法获得的中国日本美国3国的AS级拓扑.结果表明,GNTRD是一种能获得全球任意地区AS级网络拓扑的通用方法,采用三维图形方式能显示大规模拓扑图,且算法具有线性复杂性.     

Internet拓扑结构的特点

Internet这个互联环境中包含着数以千计的、彼此之间存在巨大差异的网络。Internet中的一个重要方面是Internet服务业之间的竞争，数以千计的企业在地区、国家以及国家间等不同级别上争夺市场。在另一方面，每个ISP网络必须与相邻Internet网络相互合作，提供全面连接的传输服务。每个ISP不仅与其他ISP共存而且必须与其他ISP协同操作，这样造成了Internet网络复杂的拓扑结构。本文介绍了Internet的拓扑结构以及AS拓扑变化的特点，为网络流量控制以及网络的安全的研究奠定了一定基础。     

互联网AS级拓扑中心化度量方法

针对如何能够在规模庞大、结构复杂的互联网AS级中准确而迅速地发现中心节点这一问题,展开对互联网AS级拓扑中心化度量方法的研究.应用三种现在普遍应用的中心化指标——度中心化、紧密度中心化、介数中心化,同时提出一种核中心化的度量法来度量网络中的高核数节点集合.采用节点删除法,通过删除某个节点对网络连通的破坏程度来度量网络中该节点的重要性.经研究发现紧密度中心化在互联网AS级度量上弱于度中心化和介数中心化指标;度中心化和介数中心化在攻击节点数小于0.5%时,有很强的相似性;核中心化度量方法非常适用于查找到网络中度值较高且连接紧密节点所构成的社团.