計算機網(wǎng)絡中復雜行為的分析與仿真.pdf

1、本文主要通過數(shù)據(jù)分析和網(wǎng)絡仿真兩種手段研究網(wǎng)絡行為,并在研究中注意綜合考慮網(wǎng)絡的結構、控制和數(shù)據(jù)這三大構成要素,主要內容和成果如下:① 基于多尺度分析技術(重標定域算法、對數(shù)功率譜圖和小波算法)和非線性時間序列分析技術考察了多種實測網(wǎng)絡流量的自相似行為和混沌特征.通過總結前人和本文的工作,指出了上述行為在計算機網(wǎng)絡中存在的普遍性,這種普遍性啟示我們應該著重關注不同網(wǎng)絡所共有的基本運行機制.② 從微觀和局部角度通過在仿真中刻畫相鄰結點之間

2、的鄰接交互作用研究了網(wǎng)絡中的自組織和臨界相變行為.碰撞模型(PCM)和元胞自動機(CA)是兩種基本的仿真方法,實驗表明,網(wǎng)絡的自組織臨界行為(SOC)是網(wǎng)絡中尺度行為(如SS, 1/f噪聲)產生的原因,特別是其普遍存在的原因;且整個網(wǎng)絡在負載指數(shù)為0.5時自組織程度最為充分,尺度特性最好,該點也對應著網(wǎng)絡的一個相變點.進一步的基于Scale Free拓撲的仿真則發(fā)現(xiàn),網(wǎng)狀結構的引入可以降低局部相變的起點,加速自組織過程,使網(wǎng)絡的自組織程

3、度更加充分,從而呈現(xiàn)出質量更高的尺度行為.實驗中的另一個發(fā)現(xiàn)是自組織狀態(tài)下數(shù)據(jù)分布與結構特征的相關性,網(wǎng)絡中看似隨機的數(shù)據(jù)包傳遞會導致數(shù)據(jù)自發(fā)地趨向于Scale Free拓撲中的高度結點,這種現(xiàn)象啟示我們可以通過有意識的控制網(wǎng)絡結構實現(xiàn)數(shù)據(jù)的定向傳輸.③ 從宏觀和整體角度研究了網(wǎng)絡中的資源競爭(RC)與延遲反饋(DF)對網(wǎng)絡行為的影響.從仿真中看,只要網(wǎng)絡中存在資源競爭與延遲反饋,就可能產生網(wǎng)絡同步、自相似突發(fā)傳輸、相變等行為,并提出了

4、"網(wǎng)絡中的自相似突發(fā)傳輸可以由同步態(tài)下的隨機干擾誘導出來"這一觀點.該機制推動了自相似行為從較小時間尺度(主要由網(wǎng)絡中的SOC行為所決定)向較大時間尺度擴展,有助于解釋較大時間尺度上自相似突發(fā)傳輸產生的原因.④ 提出了一種面向傳感器網(wǎng)絡應用的隨機路由策略,該策略采用了類Scale Free拓撲結構并利用了數(shù)據(jù)分布和網(wǎng)絡結構的相關性,可以借助相鄰結點間的數(shù)據(jù)傳遞實現(xiàn)概率意義上傳感數(shù)據(jù)的定向傳輸.該策略可以大大簡化傳感器網(wǎng)絡的管理,有助于解