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1、 BA无标度网络理论在训练IP网的应用研究【 摘 要 】 随着信息一体化系统的不断推进，训练ip网建设已全面展开，今后将作为训练任务通信保障的主要平台。相对目前专线电路的保障体制，在带来诸如统一接口、高度自治等各种便利的同时，也存在网络结构动态变化、网络行为相对复杂等不利因素。文章通过对复杂网络理论在训练ip网中的应用研究，描述了训练ip网的网络特性，并提出了几种网络优化策略。【 关键词 】 训练ip网；小世界模型；无标度网络；优化配置策略【 abstract 】 with the pushing of information integration system, training of i
2、p net will serve as the main platform for communication training tasks in the future. it is brings on the availability of facilities such as the unified interface, a high degree of autonomy,there are also dynamic network structure changes, adverse factors such as network behavior is relatively compl
3、ex. this article through the application of complex network theory in the training of ip network studies, describes the training of ip network network characteristics, and made several network optimization strategy.【 keywords 】 training of ip network;small world model;the scale-free network ;optimiz
4、ation strategy1 引言训练ip网随着信息一体化平台建设逐渐展开，与以往传统专线体制的传输相比，有接口统一、方便快捷的优点，但是更多节点的使用和扩展将呈现某种随机特性。把握训练ip网的总体特征和演化趋势，合理有效的优化配置资源，是摆在我们面前的一个挑战性难题。复杂网络所研究的是各种看上去互不相同的复杂网络之间的共性和处理他们的普适方法。从具体的计算机网络技术和工程方法抽象出来，探索训练ip网的宏观特征和演变规律，复杂网络理论也为我们提供了较好的理论方法和应用指导。本文即从复杂网络理论中重要的基本网络模型ba无标度网络模型（由美国notre dame大学物理系的barabasi教授和
5、博士生albert于1999年提出）出发，对训练ip网的网络特征进行描述和分析，并提出一些相应的资源优化配置策略。2 ba无标度网络理论现实世界的网络大部分都不是随机网络，少数的节点往往拥有大量的连接，而大部分节点却很少，一般而言他们符合zipf定律（也就是80/20马太定律）。将度分布符合幂律分布的复杂网络称为无标度网络。无标度网络具有严重的异质性，其各节点之间的连接状况（度数）具有严重的不均匀分布性：网络中少数称之为hub点的节点拥有极其多的连接，而大多数节点只有少量的连接。少数hub点对无标度网络的运行起着主导的作用。成长性和优先连接性是无标度网络度分布呈现幂律的两个根本原因。所谓成长性
6、是指网络节点数的增加，像internet中自治系统或路由器的添加，以及www中网站或网页的增加等，优先连接性是指新加入的节点总是优先选择与度值较高的节点相连，比如，新网站总是优先选择人们经常访问的网站作为超链接。随着时间的演进，网络会逐渐呈现出一种“富者愈富，贫者愈贫”的现象。3 训练ip网网络特征分析和一般复杂网络一样，训练ip网起始为相对规则的树形网络，随着训练范围的不断变化和扩展，网络整体拓扑结构的变化呈现出一定的随机特性，整体方向呈无标度网络模型演变。为简便起见，本文假定训练ip网为无向无权网络。3.1 训练ip网的几个基本属性3.1.1训练ip网的拓扑结构训练ip网按目前典型的三层结
7、构划分，即核心层、汇聚层、接入层，每个核心层以下为典型的星形结构，整体为树形网络。3.1.2 训练ip网的特征参数3.1.3训练ip网的度分布3.2 训练ip网的特征分析3.2.1 拓扑结构分析训练ip网的拓扑结构属典型的树型网，节点按层次进行链接，信息交换主要在上、下相邻节点间进行。树型网一个分支点的故障不影响另一个分支点的工作，任何一个节点送出的信息都由根节点接收后重新发送到所有的节点，可以传遍整个网络。树型网的优点是：结构简单，成本低，网络具有一定的容错能力，节点扩展较为方便。缺点是：根节点故障会影响整个网络，网络的安全性和可靠性对节点依赖程度较大，网络的可靠性或鲁棒性不强，连通性相对较
8、低，internet大多采用这种结构。3.2.2 网络的演化趋势分析从训练ip网的初始特征参数来看，网络的最大直径为6，与大规模网络相比并不算大，随着今后网络本身的不断扩展，会逐渐增大，但从目前的应用模式来看，并不会增大很多，主要原因在于每个新生的节点对于点位的选择都有许多特定的限制。从网络节点的初始度分布来看，1724节点的总度值为29，即1/3的节点占了总度值的29/45100%64.4%，比较符合ba无标度网络的特性。同时，由于ba无标度网络的优先连接特性，个别hub点自身的度值会越来越高（包括一些新生的节点），如有新增业务的汇集节点连接的接入点会越来越多等，而同时一些条件欠佳的节点用的
9、越来越少直至取消。hub节点的重要性越来越大，同时和核心节点的网络负载也会越来越重。4 优化策略通过以上分析，从提高网络可靠性和资源的角度来看，需要优化加强的对象范围为：核心节点、hub点、树形拓扑结构，可分别采用以下策略提高网络的可靠性和连通性。4.1 核心节点的加固在业务繁忙期，第17、18、19三个核心节点将承担大部分的网络负载，为提高网络的可靠性和实时性，根据可采取增大节点容量或增加备份节点的方法加以优化，同时增加三个节点的反馈控制，设置节点的负载门限，动态优化路由控制。如图4所示的双核心双汇聚配置策略是其中较好的方法之一。4.2 对度高的节点逐步由树形向网星演变在训练ip网的运行过程
10、中，可周期性统计网络hub点的分布状况，及时进行区域增加和优化。对于已经负载大的节点，可适当增加其边数，由星状网逐步演化为区域网形网，增大局部连通性，减少汇聚节点的负载，使网络的可靠性大大增强，一旦汇聚节点出现故障，也能正常运转，增强了区域的免疫能力。如图5的局部演化效果图。5 结束语基于ba无标度网络理论，本文假定训练ip网为无相无权网络，从实际的网络拓扑抽象出来，描述了其网络特征，分析了网络的演化趋势，并提出了几点优化配置方法。当前复杂网络理论发展迅速，对训练ip的运行管理、优化配置也将起到一定的理论指导作用。参考文献1 刘焕淋，陈勇.通信网图论及应用.人民邮电出版社,2010:（3-5）.2 赵寒.一种无标度网络上的局部路由策略.现代电子技术,2011（15）.3 汪小帆.复杂网络理论及其应用.清华大学出版社,2009.4 刘强，方锦清，毕桥，李永.具有小世界拓扑和无标度拓扑的束流输运网络中束晕混沌的同步与控制.2006全国复杂网络学术会议（cccn6）.2006.5 张成阳，穆志纯，孙德辉.internet鲁棒性与hot模型初探.计算机应用.2004.2.
