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1、信息共享网络的复杂性研究 理论与关键技术,引子,Contents,2,网络信息共享难题,目前研究工作,2,4,1,几个课题,5,互联网的复杂性,3,网络信息获取的主要方式：,搜索,获取,网站,网络信息分类： 个性化信息：专业性强，面向少数人 共享信息：大量网络用户需要的内容,网络业务分类： 个性化信息业务 共享信息业务,我国网民规模、普及率,（摘自CNNIC报告，以下同）,全球互联网普及率（2009-12）,09年12月，28.9%，超过全球 25.6%,09年06月，25.5%，超过全球 23.8%,10年06月，31.8%，超过全球平均水平,超 级大 国,城乡差异（2010-06）,农村
2、网民：27.4 % （11508 万人） 搜索：76.3 % （8780 万人）,网络应用已发生显著变化,信息交换 信息共享,email,点对点,一点对多点，多点对多点,典型应用,主流业务量,P2P 业务是因特网的最大单项流量，白天占35-60%，晚上占50-90%。 WWW（HTTP）、P2P等信息共享业务构成互联网的主流业务量。,4 大类网络应用： 网络娱乐、信息获取、交流沟通、商务交易 16 种网络应用： 网络音乐，82.5 % 网络新闻，78.5 % 网络搜索，76.3 % 即时通信，72.4 % 主流业务量：,信息共享业务的特点,课题：非对称、广域覆盖的信息共享网络,传输特点：相同信
3、息大量冗余传输，带宽浪费； 流量、流向：下行 上传，即 非对称 业务； 地域特点：按75%普及率： 11 亿网民：未来 5 年，网民数 7 亿规模 中西部地区：人口密集、经济落后，需低成本 偏远地区：人口稀少，需广域覆盖,Contents,11,目前研究工作,4,几个课题,5,互联网的复杂性,3,2,网络信息共享的背景,1,网络信息共享服务现状,信息共享造成冗余传输 带宽的无度浪费（收费不增加） IP网承载共享信息业务，有若干问题难以解决 结构性矛盾 制约非对称业务用户规模可扩展性 网站信息下载到用户端，要多跳传输 无法保证服务质量 Overlay 资源搜索与共享下载的拓扑失配 无效传输 端到
4、端透明 IP 传输 安全问题、信任危机 现有信息共享应用的服务模式，存在天然的缺欠 B/S、P2P、DTN、CDN、M-cast、IPTV、Web2.0（RSS、Blog） 在用户规模、带宽有效占用、服务质量三方面，存在结构性缺欠,结论：基于IP的端到端的对等式信息交换网络结构，不适于支持巨大量用户以信息共享为主的非对称传输业务。,Contents,13,目前研究工作,4,几个课题,5,网络信息共享的背景,1,Contents,14,几个课题,5,网络信息共享的背景,1,当前工作：,信息共享网络演示验证示范系统Demo系统 完全播存共产主义 过渡时期初级阶段 分布式代理节点的数量、位置分布 P
5、2P成簇算法 网络失配解决方案基于匹配度的相变点控制 网络信息聚合及其在农业价格领域里的应用,16,1、Demo系统：信息共享网络新结构,本地服务器,分布式代理,汇聚服务器,（1）动态、树状、多身份代理、多通道的兼容服务模式 （2）Wide-area Brodcasting、Local P2P,星级用户,应用层网络与物理网络的双层耦合模型,2、代理节点的数量及分布规律,引入分布式镜像代理,剥离核心资源节点 增加资源节点镜像 引导数据包改变路由 缩短路由路径长度 节点处理负载得到均衡 传输负载被均衡 镜像代理数量：,问题： 镜像代理怎样分布？,3、P2P成簇算法用户兴趣指纹识别,Torrent网
6、络分簇资源条码识别,各簇均表现出各类Torrent的相关性 大簇内文件流行度较高，且由于大多数兴趣广泛的用户下载使其包含的文件种类多 小簇内文件流行度不高，但得到具有特殊兴趣的用户的集中下载,资源条码,4、P2P网络的拓扑失配,？,Peer,李一鹏博士,搜索结果,Peer,匹配度定义：,匹配度 所需资源的副本总数 C 所需资源距离自己最近的节点 n 所需资源距离自己最远的节点 f 节点i与节点j之间的度量dij：反映节点跳数、延迟，流量,临界点,5、基于本体的网络信息聚合及其应用,信息源：网页 爬取：爬虫(含动态网页) 解析： 基于本体的语义标注 全局本体 =概念+关系+实例 局部本体 -表格
7、：1+1+N方法 -文本：条件随机场 生成聚合信息 存储、发布、应用,报价单位 产品 价格 报价日期,应用举例：粮食价格分析,数据来源： - 中华粮网（http:/ - 东北粮食网（http:/ - 中国农业信息网（http:/ - 中国畜牧网（http:/:8001/html/market/index.html） - 中原畜牧网（http:/ - 阿里巴巴农业资讯（http:/ 粮食价格分析 稻谷 小麦 玉米 2009.7 2010.7,指数平滑法 自回归法 ARIMA模型法 季节分解法 谱图分析法,稻谷,09.12-10.02：春节临近，消费旺季，涨价 10.03-10.04：旱情严重，涨
8、价 10.05：稻谷轮换出库，需求淡季，降价 10.06：水灾，减产，涨价,红色：观测值 蓝色：拟合值,2009.7.15 2010.7.10,小麦,出现离群值(outlier)：2月、3月、6月中旬 原因：原始数据错误、聚合处理错误、突发事件驱动 6月末-7月初：涨价（春季低温、化肥涨价、惜售） 预测：出现误差；短期预测难度大！须深入研究！,红色：观测值 蓝色：拟合值 绿色：预测值,真值,2010.1.1 2010.7.10,小麦 区划,周期性：7 天 预测：误差较小，周期性,华东 中南 华北 西北 东北 西南,红色：观测值，蓝色：拟合值，绿色：预测值,小麦 区划,3-4月份：西南地区价格明
9、显高！,原因：春季旱情严重。,网络信息聚合的意义,聚合信息服务 热门信息推送 按需求订制 难点：完整、精度、重组 行业领域应用 可靠建模依据 政策制订支持 事件关联分析 短期预测 方法与手段：基于本体的语义理解+时间序列分析,行为层面,网络层面,流量 行为,抽象 模型,SOC 相变,时空 行为,网络 仿真,随机矩 阵理论,整体 模式,无线 传感网,元胞 自动机,应用层/ 流量行为,应用/物理 网络,耦合/失配 相变,用户/资源 偏好/社区,P2P 网络,分割 加权,社交 网络,共享 行为/需求,播存 网络,系统 设计,分析 理解,综合 设计,移动行为 物理感知,移动互联网 物联网,分析 设计,
10、早期 近期 当前,总结,1999年以后,2009年以后,Contents,Achievement,5,网络信息共享的背景,1,自然基金重点项目：非对称广域覆盖信息共享网络 三个参加单位： 清华大学（CESL实验室） 西南科技大学（绵阳，马建国教授、邢玲副教授、） 电子科技大学（成都，隆克平教授、徐杰副教授、） 经费：190万元 时间：2010-2013年，四年 合作研究方向： 非对称信息共享网络的数学、物理方法建模研究 信息共享网络应用的大规模时空动态仿真研究 基于语义的网页分析、内容聚合、数据挖掘 合作形式： 博士后 单位合作,合作研究,任勇： 18911803773,谢 谢,Everett
11、 M. Rogers，创新的扩散，中央编译出版社，2002年6月,22.6%,流行与扩散的 S 曲线,28.9%,31.8%,08.12,09.12,10.06,自然基金，互联网络业务源模型与业务量预测， 已完成 自然基金，复杂互联网络的整体动力学理论、方法及其应用， 已完成 自然基金，共享信息网络新结构及关键技术研究， 已完成 自然基金，宽带网络生存性策略研究， 已完成 自然基金，共享信息的第二类网络， 已完成 863-项目，多层网络数据语义分类与理解技术研究， 已完成 863-项目，具有语义标引的互补结构网络， 已完成 863-项目，第五媒体物理链路传输协议研究， 已完成 973-子项，一
12、体化网络与普适服务体系下的移动和传感网， 在研 自然基金：应用层网络行为与互联网整体性能的关联及对策 在研 973-子项，IP网生存性的通用机理和调控方法， 在研 国家杰出青年基金，新一代光互联网体系结构及关键技术， 在研 自然基金，基于虚拟坐标的IP网络定位理论与技术研究， 在研 自然基金，四川省青年基金，网络无功流量测量， 在研 新一代广播网的语义计算与内容管理机制研究， 在研 博士点基金，音视频数据的内容管理技术研究， 在研,与本课题直接相关的其它研究项目,发表文章,Lei Wang, Yong Ren, etc. Measurement and Statistics of Applic
13、ation Business in Complex Internet. Complex09, 2325 February 2009, Shanghai, China Yi-Peng Li, Yi-Hua Huang, Lei Wang, Yong Ren. The Nonlinear Mechanism of Phase Transition in Computer Networks. Complex09, 2325 February 2009, Shanghai, China Ying Li, Hongduo Cao, Xiuming Shan, Yong Ren. An estimatio
14、n formula for the average path length of scale-free networks , Chinese Physics B, Vol.17, No.7, pp.2327-2306, 2008.7 Yang Liu, Jian Yuan, Xiuming Shan, Yong Ren and Zhengxin Ma. Self-determined mechanisms in complex networks, Physica A: Statistical Mechanics and its Applications Volume 387, Issues 8-9, Pages 2145-2154, 15 March 2008 山秀明，刘旸，张林，王磊，任勇，袁坚，王耀希P2P应用系统用户共享行为的复杂网络模型.计算机应用研究，2008年，25（6）：1853-1855 任勇，王磊基于包层次的小子集观测第三届全国复杂动态网络学术论坛，2006.12，北京 任勇，李幼平双结构互联网定量分析与验证平台设计第二届全国复杂动态网络学术论坛，2005.10，北京 Xing Ling, Ma Jianguo, Li Youping. Dual
