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面向大规模网络模拟的拓扑抽象算法研究

作　者: 丁振全
导　师: 董开坤
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 大规模网络模拟网络拓扑抽象树形收缩区域收缩抽象系数
分类号: TP393.01
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 13次
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内容摘要

伴随着科技的飞速发展，计算机网络在人们的日常生活中起着愈来愈重要的作用。如何研究网络，使其更好地服务于人类，已成为学术界的研究热点。网络模拟作为研究计算机网络的一种方法，具有较好的真实性、灵活性，深受研究者的青睐。面对大规模的网络拓扑，单机网络模拟已不能满足计算机网络研究的需要，为此人类开展多机并行网络模拟技术与网络拓扑抽象技术的研究。多机并行网络模拟的扩展性较差，且其性能与网络拓扑划分、远程路由策略、多机通信以及负载均衡等技术息息相关。因此，多机并行网络模拟解决大规模网络模拟问题，亦有一定的局限性。为此，本文研究网络拓扑抽象技术，提高拓扑抽象程度、降低网络拓扑规模、保证模拟真实性、降低模拟资源消耗。网络拓扑抽象技术主要关注两方面：拓扑抽象程度以及模拟真实性。二者紧密相连，一般而言，拓扑抽象程度愈高，模拟真实性愈差。如何在拓扑抽象程度与模拟真实性之间寻求一种平衡，使网络拓扑抽象技术的综合性能达到最优；如何根据实际情况，进行不同程度的拓扑抽象，并尽可能的保持模拟真实性，是网络拓扑抽象技术要研究的关键内容。本文提出的网络拓扑抽象算法主要包括冗余拓扑修剪、树形收缩以及区域收缩等过程，它能够根据实际需要，确定拓扑抽象程度，实现不同程度的网络拓扑抽象。冗余拓扑修剪与树形收缩对网络拓扑进行预处理：剪去网络拓扑的冗余节点以及冗余链路；将树形区域节点收缩至树根节点，并正确路由树形区域的内部数据包。区域收缩算法利用节点的权值、拓扑连接特性等，将符合收缩条件的区域收缩为一个节点或者一条链路。此外，本文利用AHP层次分析法，提出一种网络拓扑抽象算法的评价方法，它综合考虑了拓扑抽象程度与模拟真实性，同时结合了算法时间复杂度等，对网络拓扑抽象算法进行整体评价。利用2009年启明星辰公司提供的网络拓扑数据，进行试验分析发现，本文提出的网络拓扑抽象算法，能够较好的平衡拓扑抽象程度与模拟真实性：高抽象程度下依然保持较高的模拟真实性；利用评价方法分析发现，网络拓扑抽象算法在抽象程度0.69左右时，取得最佳性能，约为0.868。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题来源  9
  1.2 研究目的和意义  9-11
  1.3 国内外研究现状  11-17
    1.3.1 网络模拟器研究现状  11-14
    1.3.2 提高网络模拟性能的研究现状  14-16
    1.3.3 网络拓扑抽象技术的研究现状  16-17
  1.4 本文研究内容及组织结构  17-19
第2章网络拓扑预处理研究  19-30
  2.1 冗余拓扑修剪  21-23
  2.2 树形区域收缩  23-29
    2.2.1 树根节点寻找  25-26
    2.2.2 数据包路由方式  26-27
    2.2.3 树形区域节点收缩  27-29
  2.3 本章小结  29-30
第3章网络拓扑区域收缩研究  30-44
  3.1 确定收缩区域  30-34
    3.1.1 线性区域  31-33
    3.1.2 非线性区域  33-34
  3.2 延迟及带宽处理  34-40
    3.2.1 线性区域  34-37
    3.2.2 非线性区域  37-40
  3.3 区域收缩过程  40-43
  3.4 本章小结  43-44
第4章网络拓扑抽象算法评价  44-54
  4.1 影响拓扑抽象算法的性能因素  45-48
    4.1.1 拓扑抽象程度  45-46
    4.1.2 网络模拟真实程度  46-48
    4.1.3 拓扑抽象算法的可行性及可控性  48
  4.2 网络拓扑抽象评价方法  48-53
    4.2.1 特征向量计算  49-52
    4.2.2 一致性检验  52-53
  4.3 本章小结  53-54
第5章试验结果与分析  54-65
  5.1 网络拓扑各区域所占比例分析  54-56
  5.2 不同抽象系数下的拓扑抽象算法性能分析  56-62
    5.2.1 PDNS 运行时间分析  56-57
    5.2.2 内存占用量分析  57-58
    5.2.3 蠕虫感染试验分析  58-60
    5.2.4 DDoS 攻击试验分析  60-62
  5.3 拓扑抽象算法对比分析  62-63
  5.4 网络拓扑抽象算法的综合性能分析  63-64
  5.5 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-71
攻读学位期间发表的学术论文  71-73
致谢  73

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