计算机仿真与应用论文

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1、课程名称：计算机仿真与应用论文名称：论计算机仿真与应用的作用专业名称：计算机学院班 级：网络工程（2）班学号：201240420228姓名：刘小虎指导教师：桂静宜计算机仿真与应用技术是以相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有 关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实 际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。计算机仿真技术具有经济、 安全、可重复和不受气候、场地、时间限制的优势，被称为除理论推导和科学试 验之外的人类认识自然和改造自然的第三种手段。据2013-2017年中国计算机仿真行业发展前景与投资预测分析报告1数据显 示，计算机仿真技术广泛应用于国防、

2、工业及其他人类生产生活的各个方面，如： 航空、航天、兵器、国防电子、船舶、电力、石化等行业，特别是应用于现代高 科技装备的论证、研制、生产、使用和维护过程。目前，计算机仿真行业已经成 为代表国家关键技术和科研核心竞争能力，具有相当规模的产业。计算机仿真行 业按仿真技术的应用特点可以划分为计算机仿真测试、仿真模拟训练、虚拟制造 等领域，其中计算机仿真测试又可分为机电仿真测试和射频仿真测试、通用测试 等。根据前瞻网研究分析，目前全球计算机仿真市场的总体规模已超千亿美元， 中国计算机仿真市场的总体规模在700亿人民币以上，未来计算机仿真行业发展 潜力巨大。计算机仿真行业是一个全球竞争的行业。目前以美

3、国为首的欧美发达国家厂 商凭借先发优势和成熟仿真产品，在全球范围内的计算机仿真主要市场占据领先 地位，其主要企业包括美国国家仪器公司（NI）、德国dSPACE公司、美国安捷伦 科技有限公司、英国思博伦公司、CAE公司等。国内计算机仿真行业发展较晚， 其在国内的应用包括军用和民用两个领域，在开放的民用市场，国外企业凭借产 品技术的先进性和发达的市场销售网络，在相应市场处于优势地位。在国防军工、 核能源、航空航天以及其他尖端核心技术等军用领域，受国防安全和国外禁运等 多重影响，国外企业和产品受到很大限制，难以直接进入，拥有国防军工资质的 国内厂商特别是具有一定自主创新能力的国内厂商可以凭借自主产品

4、和贴近终 端用户的个性化服务参与竞争，并具有相当的竞争优势。真技术在电子商务教学中的应用摘要随着网络经济的发展,各个院校相继 开设了电子商务专业。但普遍存在重理论而轻实践的现象,不利于电子商务人才 的培养。将仿真技术应用在电子商务教学中，可以组建电子商务仿真实验室，将 计算机类的课程与商务类的课程有机结合起来,注重培养学生的动手能力。电子商务作为一个新兴领域,各个院校在电子商务专业建设中，培养目标和课 程体系不是完全统一，因此侧重点是不同的。普遍存在的问题是重理论而轻实践 的现象非常严重,不利于电子商务人才地培养。原因很简单，就是实践的电子商 务平台很难搭建，应用仿真技术可以解决这一问题。利用

5、计算机技术、网络技术 等现代信息技术从事商务活动，突出学生的动手能力,培养融IT与商务于一身的 高素质复合型人才。随着互联网的全面普及，基于互联网的电子商务也应运而生，并在近年来获 得了巨大的发展，成为一种全新的商务模式，被许多经济专家认为是新的经济增 长点。这种电子商务模式对管理水平、信息传递技术都提出了更高的要求，其中 安全体系的构建又显得尤为重要。如何建立一个安全、便捷的电于商务应用环境， 对信息提供足够的保护，是商家和用户都十分关注的话题。计算机仿真技术可以为学生提供虚拟的仿真情境，为学生创设一种开放的、 主动的、发现式的探索式的学习环境，发展学生的高级思维能力和问题解决能力, 从而通

6、过对该情境的操纵、观察和思考得出合理的结论。计算机仿真可以在很大 程度上激发学生的高水平思维活动，让学生通过反省性的、高水平的思维活动来 建构深层的、灵活的、真正的知识，近几年，计算机模拟教学在国内外的电子商 务课程中屡见不鲜，但仿真教学在计算机教学中的应用、尤其是在计算机网络课 程中的应用还处于探索研究的阶段，将计算机模拟应用于教学活动中，往往能 够收到事半功倍的效果。电子商务引起人们的普遍关注，细说起来也不过是最近几年的事情。电子商 务网络仿真实验室可以提供一个真实的环境,在这个环境中，学生可以模拟电子 商务的各种活动。因此，电子商务网络仿真实验室具有可操作性、仿真性及适应 性强的特点。可

7、操作性，是指电子商务网络仿真实验室中的计算机所需软件;仿真 性,是指学生在电子商网络实验室的计算机上安装了相关软件后，能够模拟IT 环境，进行各种电子商务活动等;适应性强，是指电子商务网络仿真实验室能够成 为与电子商务相关的多门课程的实习实训基地。在电子商务网络仿真实验室，学 生可以学习基本的电子商务网站的建设流程。二、计算机仿真技术计算机仿真技术是利用计算机科学和技术的成果建立被仿真系统的模型，并在某些实验 条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境条件 的约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训 系统（尤其是复杂系统）的重要工具。计算机仿

8、真，是在研究系统过程中，根据 形式性原理，利用计算机来逼真模仿研究对象。研究对象可以是真实的系统，也 可以是设想中的系统。传统的仿真方法是一个迭代过程，即针对实际系统某一层 次的特性（过程），抽象出一个模型，然后假设态势（输入），进行试验，由试 验者判读输出结果和验证模型，根据判断的情况来修改模型和有关的参数。在没 有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的，这种方法的优点 是直接、形象、易信，但模型受限、容易破坏、难以重用。而计算机仿真是将研 究对象进行数学描述，建模编程，且在计算机上运行实现。它不怕破坏、容易修 改、可重用。因此在现代化生产建设中得到了广泛的采用。并取得了丰硕的

9、成果， 带来了可观的经济效益。计算机仿真技术的核心是按系统工程原理建立真实系统的计算机仿真模型， 然后利用模型代替真实系统在计算机上进行实验和研究。由于近年来信息技术的 发展特别是高性能海量并行处理技术，可视化技术，分布处理技术，多媒体技术， 虚拟现实技术的发展，使得建立人机环境一体化的分布的多维信息交互 的仿真模型和仿真环境成为可能，从而使仿真方法有了一些新的发展，形成了一 些新的研究仿真方法热点，如：定性仿真方法；面向对象的仿真方法；分布式交 互仿真方法；人机和谐仿真环境建立方法学。利用仿真技术可以构建电子商务仿真实验室，通用的通信网络硬件实验平台 计算机网络或计算机网络与通信是计算机专业

10、的必修专业课程。它的实 验主要是从以下几个方面进行设计的：网络技术做实验:它包括网络布线与制作， 计算机操作系统的安装与配置，局域网的设计与实现，广域网的设计与实现。其目 的主要是让学生了解常用网络的设备的连接、安装与配置。通过设计、连线和配 置，完成网络数据通信实验。计算机网络原理的模拟与仿真:计算机网络模型，有 许多协议支持实现，每种协议实现都有些算法。原理的模拟与仿真就是解决其中 的一些算法实验，这种实验通常用软件加以实现，但同时也需一些硬件配合完成。 其目的主要是使学生通过实验对算法应用理解更深刻。如:数据链路层的连续 ARQ,网络安全中的加密算法等。网页虚拟实现交互指导实验:有些网络

11、设备费用 很高,也没有必要全部实做，设计一些虚拟网页，通过网络的操作达到实验的目 的。如：网络的测试仪的使用，高端网络设备的使用和配置等。在教学应用中，通过仿真技术不但可以节约教学成本，而且能取得良好的教 学效果。计算机软硬件技术的飞速发展，带动了计算机仿真技术的发展，使得计 算机仿真方法有了更广阔的应用空间，其中对复杂的工业生产过程的仿真就是一 个重要方面。面向计算机仿真方法学的几个主要发展趋势是定性仿真方法、面向 对象仿真方法、分布式交互仿真方法和人机和谐仿真环境等。电子商务网络仿真实验室建成之后，还需要对相关课程进行实习实训教材的 编写、实习实训习题集的编写，以及实习实训教学计划的制定。

12、可以更好的辅助 教师管理实验，体现实验效果，仿真实验室提供了实验教学平台，用于实时监控 学生实验情况，并且对实验进行评分，评估实验效果。电力工业中，随着单元发电机组容量越来越大，系统越来越复杂，对它的经济运行、安 全生产提出了更高的要求，仿真系统是实现这个目的的最佳途径。通过仿真系统可以优化运 行过程，可以培训操作人员。电站仿真系统己成为电站建设与运行中必须配套的装备。核电站的运行必须安全，操作人员的技术素质、技能是保证安全运行的前提，培训提高 操作人员素质、技能的有效手段是仿真培训系统。在经济全球化、贸易自由化和社会信息化的今天，在技术更新速度加快的新形势下，制 造业的经营战略发生了很大变化

13、。如何在最短的时间内，以最经济的手段开发出用户能够接 受的产品，己成为今天市场竞争的焦点。虚拟制造是解决这个焦点问题的有效技术途径。虚 拟制造是采用建模技术在计算机及高速网络支持下，在计算机群组协同工作下，通过三维模 型及动画实现产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业各级过程的管 理与控制的仿真产品制造过程。虚拟制造是对已有的或未来的制造活动进行的仿真过程，所 进行的过程是仿真的，所生产的产品也是仿真的。仿真技术将在制造企业中发挥重要的作用。在为武器系统研制作战训练和工业过程服务的同时，仿真技术的应用正不断向交通、教 育、通讯、社会、经济、娱乐等多个领域扩展。近年来，国内研制

14、了能够表述交通流特征和 交通流质量的交通仿真软件平台，可以对交通规划、交通控制设计、交通工程建设方案等进 行预评估。在引黄入晋输水工程中，建立了全系统运行仿真系统。利用仿真系统验证了工程 设计，提出了现有工程设计中影响运行的重大问题，寻找调度运行最佳模式等。在医学仿真方面，建立了有关人体的生物学模型和三维视觉模型，为深入开展人体生命 机理研究和远程医疗工作提供了有力的工具。为了满足大容量、高速度通讯网络研究的需要， 对通讯仿真的方法和软件开展了广泛的研究，为提高通讯网络的性能和网络方案的优化提供 了重要的分析和验证工具。此外，仿真技术和虚拟现实技术在娱乐业中亦显示出广阔的发展 前景。在信息安全

15、技术研究过程中，一些验证分析实验十分必要。对于安全防御策略研究，可 以通过进行一系列的实验，对策略的实施效果进行分析和预测，以及早发现策略中的不足进 行改进，提高策略的防御效果。1信息安全仿真技术的发展已有的信息安全仿真技术，根据模型构建方法的不同，可以分为：数学解析模型构建、Monte Carlo仿真、离散事件仿真和Emulation系统等。每一种仿真技术在信息安全研究中的应用 分别描述如下。1.1数学解析模型数学解析模型将信息安全研究对象抽象为一个数学过程，用一组数学公式模拟对象在各种影 响因素下的变化。最常用的一种应用为蠕虫传播解析模型。它通过一组微分方程或者离散的 递归表达式，来描述蠕

16、虫在网络中传播的动态过程以及各种制约因素对蠕虫传播的影响。已 有的数学解析模型都是基于简单疾病模型的扩展。简单疾病模型可以用如下公式进行描述：dl(t)/dt邛I(t)N-I(t).(1)其中：I(t)表示为t时刻被感染的主机数量，N表示蠕虫传播网络中，脆弱主机的总数，表 示主机的感染率，即每台被感染主机，在单位时间内，能够感染网络中的其它脆弱主机的概 率。考虑被感染节点的恢复因素，在简单传染病模型的基础上，提出了 Kermack-Mackendrick模 型，简称KM模型。Cliff. Zou等人提出了双因素模型。该模型考虑了用户打补丁和蠕虫流 量拥塞对蠕虫传播的影响。ZeshengChen等人提出了时间离散形式的蠕虫传播解析模型 AAWP模型。在这些研究成果的基础上，研究人员利用解析模型进行了大量的蠕虫传播特 性和防御策略分析研究。数学解析模型具有很好的仿真规模扩