計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)研究

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了一篇計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)研究范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)研究:基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲研究

【摘 要】隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)也隨之形成，人們對計算機網(wǎng)絡(luò)的要求越來越高，而以往的計算機網(wǎng)絡(luò)體系已經(jīng)不能滿足人們的需求，因此需要對計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加以創(chuàng)新與改革。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的出現(xiàn)，給計算機網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)域帶來了新鮮的元素，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲起著非常重要的作用，但在其中也存在一些不足與問題。本文針對基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲進行深入的研究與探討。

【關(guān)鍵詞】復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論；計算機網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)拓撲

隨著計算機技術(shù)的不斷普及，計算機網(wǎng)絡(luò)在人們的日常生活中起著非常重要的作用。而以往的計算機網(wǎng)絡(luò)比較局限，網(wǎng)絡(luò)形式也比較單一，隨著人們對計算機網(wǎng)絡(luò)的大量需求，使得以往的計算機網(wǎng)絡(luò)并不能適應(yīng)現(xiàn)代人的需要。因此，開發(fā)新的適合大眾的計算機網(wǎng)絡(luò)就顯得尤為重要。而計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲一直是計算機網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，對計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲的研究也是計算機工作者研究的重要課題，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的出現(xiàn)使得計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲有了新的進展，并在這種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的基礎(chǔ)上，對計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲進行研究對于研究人員來說就會輕松的多[1]。

一、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)在人們的生活中越來越重要，使得計算機網(wǎng)絡(luò)在其發(fā)展領(lǐng)域也需要不斷的進行創(chuàng)新與開發(fā)。但計算機網(wǎng)絡(luò)確是一門深奧難懂的學(xué)科，并不能簡單的對其進行研究，應(yīng)該不斷運用新的思想、新的技術(shù)對計算機網(wǎng)絡(luò)進行深入探索。在現(xiàn)在高科技發(fā)展的時代，計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了眾多研究領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)學(xué)科，其應(yīng)用范圍非常廣泛[2]。實際上，計算機網(wǎng)絡(luò)就是由分散在全國各地的計算機設(shè)備通過通信線路連接到一起的信息網(wǎng)絡(luò)，其覆蓋面非常廣，計算機網(wǎng)絡(luò)的最大好處是可以實現(xiàn)計算機與計算機之間的信息資源共享和信息資源的傳遞。

對計算機網(wǎng)絡(luò)進行研究，需要用到很多與計算機網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的數(shù)據(jù)，其中主要有網(wǎng)絡(luò)的度值、網(wǎng)絡(luò)的平均距離、網(wǎng)絡(luò)的聚集系數(shù)等。下面對這幾種數(shù)據(jù)及其作用進行解釋與分析：①度作為網(wǎng)絡(luò)研究中的重要數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)的拓撲研究起到重要的作用。度是指連接網(wǎng)路兩個節(jié)點之間的線路數(shù)，度的主要作用是為了研究網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)，度的分布情況決定了網(wǎng)絡(luò)體系的主要特性，也能表現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的變化情況；②網(wǎng)絡(luò)的平局距離是指在一定時間里，對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間進行分離的數(shù)據(jù)信息，其主要作用是描述信息在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速度；③網(wǎng)絡(luò)的聚集系數(shù)是指描述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的聚集程度的系數(shù)。主要作用是體現(xiàn)網(wǎng)路的聚集程度，聚集系數(shù)大，表示網(wǎng)絡(luò)在這一階段的信息傳送量大，聚集系數(shù)小，表示這一階段網(wǎng)絡(luò)不繁忙，信息數(shù)據(jù)較少。

網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是指在物理的空間里，用計算機數(shù)據(jù)的傳送介質(zhì)將實際的計算機設(shè)備相互連接在一起的網(wǎng)絡(luò)形式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以很方便的看出計算機設(shè)備的物理空間分布情況，并對其進行物理分析，以此來研究計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有很多種，不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要用不同的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行分析。通過對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的分析，來清楚的對實際計算機網(wǎng)絡(luò)進行研究，這種方法使計算機的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)以一種很直觀的方式呈現(xiàn)，有利于計算機網(wǎng)絡(luò)研究人員進行分析與探討。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的形式多種多樣，有復(fù)雜的也有相對簡單的，但通常情況下，人們采用一般性的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行網(wǎng)絡(luò)分析，這樣的拓撲結(jié)構(gòu)形式簡單易懂，結(jié)構(gòu)清晰明了，并且結(jié)構(gòu)圖中的聚集系數(shù)較小，分布較為均勻。但對于一些較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用簡單的拓撲結(jié)構(gòu)不足以反應(yīng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特征。

二、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲中的作用

計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲在計算機網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用越來越廣泛，但對于以往的簡單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來說，簡單的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)已經(jīng)可以滿足當時的網(wǎng)絡(luò)要求。隨著社會上用網(wǎng)人群的不斷增多，使計算機網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)逐漸龐大起來，也使網(wǎng)絡(luò)間的傳輸信息量逐漸增多，這種情況導(dǎo)致以往的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)需求量。而此時，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)注入新鮮的血液。計算機網(wǎng)絡(luò)研究人員正致力于對復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)理論進行剖析，從不同的方向?qū)?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)理論進行研究，并將其中重點的理論知識應(yīng)用到實際網(wǎng)絡(luò)中去，使之與網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)相融合，創(chuàng)新出更符合現(xiàn)代人需求的計算機網(wǎng)絡(luò)體系[3]。運用復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)理論可以研究網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實質(zhì)及特點，通過研究的數(shù)據(jù)畫出網(wǎng)絡(luò)拓撲圖，再通過網(wǎng)絡(luò)拓撲圖進行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究。

以往的計算機網(wǎng)絡(luò)保護性并不強，當計算機受到外界的干擾或者病毒侵害時，系統(tǒng)很脆弱，很容易崩潰。但是在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論中，可以很好的對計算機網(wǎng)絡(luò)進行保護，對計算機網(wǎng)絡(luò)建立良好的保護系統(tǒng)，并提高計算機網(wǎng)絡(luò)自身的防御力，使其不至于在外界不良因素的影響下受到無防范的攻擊，導(dǎo)致計算機受到損害甚至系統(tǒng)坍塌?；趶?fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)可以在受到任何外部攻擊的情況下，都能夠保持網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)穩(wěn)定的運行[4]。

三、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的發(fā)展前景

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的應(yīng)用是計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲中的重大突破。隨著信息社會的來臨，計算機網(wǎng)絡(luò)在人們的生活中的作用越來越大，而復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的作用也會隨之增強，不同的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論會被應(yīng)用到不同的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中去，也會對不同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的影響。

四、總結(jié)

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，計算機的體系結(jié)構(gòu)不斷強大，其網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息隨之增加，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也不斷擴大，使得計算機網(wǎng)絡(luò)需要隨著時代的進步而逐漸進行不斷的創(chuàng)新與發(fā)展，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論是研究計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的重要手段，技術(shù)人員需要運用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行分析與研究，從而得到更為強大的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以滿人們對網(wǎng)絡(luò)信息的需求。

計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)研究:淺談計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

摘要：進一步挖掘開發(fā)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)筑下的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)建鋪設(shè)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)中的潛在價值，持續(xù)改進優(yōu)化既存的計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法模式，及時合理地進行計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的新思維、新技術(shù)、新設(shè)備的推廣普及，從而在優(yōu)化當下計算機網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)步提升用戶網(wǎng)絡(luò)體驗的同時，更加快速有效地進行基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論技術(shù)構(gòu)筑的拓撲技術(shù)的實施推進與網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)實體效益之間的良性轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；理論構(gòu)筑；計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲；優(yōu)化探究；技術(shù)改進

網(wǎng)絡(luò)資源的局限性無法及時適配網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的井噴式增長，其中尤以在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架設(shè)構(gòu)筑層面應(yīng)用最為普遍的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)拓撲所遭遇的節(jié)點數(shù)據(jù)包、網(wǎng)域數(shù)據(jù)輸送壓力負載、用戶上網(wǎng)體驗欠佳等集中性瓶頸問題，為了維持龐大復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常、效率地運轉(zhuǎn)，迅速合理地對基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)筑的全新網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)的理論支撐與轉(zhuǎn)換適配，就顯得必要而關(guān)鍵。而將全新多元的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)體系架設(shè)鋪展應(yīng)用管理進一步交互、調(diào)整、優(yōu)化，不僅可以迅速緩解目前商用計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的供求壓力，而且也可以深入細致地優(yōu)化既存的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)整體結(jié)構(gòu)。

1 現(xiàn)階段復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)筑的內(nèi)涵屬性與架構(gòu)特征

1.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的基本內(nèi)涵

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)（Complex Network）作為一個計算機領(lǐng)域的術(shù)語名詞，所蘊含的內(nèi)涵相對抽象，概括而言，就是指基本具備小世界、無標度、吸引子、自相似、自組織中的部分或者所有屬性特征的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其理論構(gòu)筑的核心內(nèi)容則包含網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的演化進階、演化規(guī)律的釋放、演化動力學(xué)的基體層次以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)模型的形成機制、幾何屬性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等等。而在以上核心內(nèi)涵之中，小世界、集團性、冪律的度值則是對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)筑進行解析探究的關(guān)鍵要點。

1.2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)特征

首先，小世界（small world）是構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的基本單元。所謂的小世界是將空間概念內(nèi)的相互聯(lián)系的無數(shù)個節(jié)點有機交互連接而形成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的計算機抽象化的概念表述。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)即是通過無數(shù)小世界的單位組建為基礎(chǔ)元件，并將每個小世界單元元件的任意兩個節(jié)點相互連接，形成公用的路徑通道，作為數(shù)據(jù)信息運載流通的網(wǎng)絡(luò)紋線。

其次則是集團性的交互連接態(tài)勢導(dǎo)向日趨明顯。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)作為一種空間視域的各個小世界、子系統(tǒng)的混合集合體，其當然地包含了系統(tǒng)內(nèi)各個子系統(tǒng)的集團性。而這種系統(tǒng)內(nèi)部單元個體之間的集團交互性，也使得復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的整體架構(gòu)的兼容性與再塑性得以進行多元細化的延伸拓展。

第三，冪律的度值涵蓋的視域逐漸多元。度是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的一個主要概念名詞，其指的是節(jié)點以及與其相關(guān)聯(lián)的單位數(shù)量，其具備與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個單位小世界同樣的度的集團交互性，而介數(shù)則又是度在小世界子系統(tǒng)中的具體體現(xiàn)，其是指在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有以最短路徑經(jīng)過某一節(jié)點的冪律的數(shù)量，它集中反映了節(jié)點的影響作用效力，也是冪律度值交互作用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的主要數(shù)據(jù)包。

2 拓撲模型在計算機網(wǎng)絡(luò)中的基本體現(xiàn)以及主要適配

2.1 計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲模型的主要特征

計算機網(wǎng)絡(luò)是以計算機群組為主要載體的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一種具體體現(xiàn)形式，均衡實現(xiàn)節(jié)點之間平均距離最小化、網(wǎng)絡(luò)邊數(shù)最小化則就當然地成為其在拓撲優(yōu)化層面上的主要目標，而未來計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的繁雜趨勢也就是基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的小世界網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。而計算機網(wǎng)絡(luò)所覆蓋延伸的空間范圍相當廣闊，為了維持龐大復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常、效率地運轉(zhuǎn)，迅速合理地對基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論構(gòu)筑的全新網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)的理論支撐與轉(zhuǎn)換適配，就顯得必要而關(guān)鍵。而其所具備的小世界、較少邊、高聚集獨特特點也使得計算機網(wǎng)絡(luò)進一步具備了優(yōu)先連接與生長延伸的規(guī)律性優(yōu)勢，優(yōu)先連接規(guī)律通過新節(jié)點進入計算機網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則創(chuàng)設(shè)，可以在新節(jié)點加入計算機網(wǎng)絡(luò)時自動有效地選擇具備較大連接數(shù)的節(jié)點進行優(yōu)先連接，以節(jié)約帶寬。

2.2 當前計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲模型適配構(gòu)筑的基本現(xiàn)狀

首先是具開放性、人性化的UI操作成為當下計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲理論構(gòu)筑架設(shè)應(yīng)用的趨勢。尤其是隨著用戶對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)速率的認知度、高速上網(wǎng)業(yè)務(wù)依賴度呈現(xiàn)粘性化的增長，用戶越來越注重“人網(wǎng)合一”的交互式體驗，要求網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)鋪設(shè)服務(wù)的細節(jié)化、體貼化、效率化，這就對基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論創(chuàng)設(shè)的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提出了更為集中實效的階段題目。

其次是智能化、集約化的網(wǎng)絡(luò)體驗反饋。計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲理論的架設(shè)應(yīng)用在新技術(shù)的持續(xù)刺激下，越來越呈現(xiàn)復(fù)雜化、專業(yè)化的趨勢，這就對相關(guān)的使用操作人員的專業(yè)素養(yǎng)和實際操作提出了更高的要求。因此作為技術(shù)人員輔助工具的人工智能拓撲技術(shù)應(yīng)運而生，它的合理應(yīng)用，極大地提高了計算機網(wǎng)絡(luò)故障診斷和網(wǎng)絡(luò)維護的效率，同時也自然地降低了相關(guān)的投入成本，這也是對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中集團性的實踐應(yīng)用與有效延伸。

再者是計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全化的普及性，安全性是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用管理維持機體生命的基礎(chǔ)，基于安全性的理論探究和實際開發(fā)一直是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重點和熱點。而由于具備時效性、低廉性、穩(wěn)定性等諸多優(yōu)勢，SNMP協(xié)議成為當下IP城域網(wǎng)構(gòu)筑架設(shè)的主流趨勢。目前被普遍應(yīng)用的是SNMP v l、SNMPv2，但現(xiàn)階段的SNMP v l、SNMPv2協(xié)議的可控制性還比較薄弱，而基于Web的軟件系統(tǒng)以其友好、統(tǒng)一的UI，兼之其在移動性以及系統(tǒng)平臺的便捷性和兼容性，逐漸成為除了SNMP協(xié)議以外首選的計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)嵌入式技術(shù)平臺。

3 計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲更新架設(shè)的途徑步驟

從現(xiàn)階段的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)體系運營發(fā)展的基本態(tài)勢而言，優(yōu)先連接和生長拓展等網(wǎng)絡(luò)拓撲規(guī)律是進行計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲建模的基本導(dǎo)向與有效途徑，這兩大原則性規(guī)律主要是為了使得一系列適配計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲性質(zhì)的建?？梢砸愿鼮楹唵沃庇^的演化推衍而自動地產(chǎn)生運轉(zhuǎn)而被挖掘確立的。而目前對于構(gòu)建計算機網(wǎng)絡(luò)模型的主要途徑也是依據(jù)基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)下的自治域級和路由器級，而且鑒于計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲特性在不同層次、不同規(guī)模、不同架構(gòu)中所體現(xiàn)的基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)下的集團相似性，所以，計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲模型的創(chuàng)設(shè)構(gòu)筑都普遍適配以上兩個級別的網(wǎng)絡(luò)延伸。

3.1 細化改進計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)的理論解析

首先，我們需要假設(shè)在計算機網(wǎng)絡(luò)這個模型系統(tǒng)內(nèi)的某個平面中密集分布著無數(shù)個節(jié)點，而且還有一個具備離散性質(zhì)的勻速運轉(zhuǎn)的時鐘模塊在網(wǎng)絡(luò)中作為節(jié)點連接點，而這些無數(shù)個節(jié)點進入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時間軸都是確定的，那么這些節(jié)點進入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的時間點的分布狀態(tài)即是從零時刻開始至具體的某一特定時刻內(nèi)的隨機分布的時間段的集合。

其次，每個節(jié)點進入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就開始接收、發(fā)送信息源，并實時依據(jù)其所接收的消息源進行響應(yīng)反饋，發(fā)送和接收的消息中包括了節(jié)點自身的優(yōu)先度以及消息傳達的范圍廣域。而在節(jié)點接收消息之后則會依照既有信息源的優(yōu)先度值的實際變化，從而準確確定其是否跟發(fā)送消息的節(jié)點建立連接，如果其所接收的信息源節(jié)點存在相近優(yōu)先度，那么該節(jié)點將會隨機性地選擇一個信息源節(jié)點進行嘗試性連接。

第三，在計算機網(wǎng)絡(luò)形成的初始階段，僅僅只有一小部分節(jié)點在進行有效活動，而且每個節(jié)點的度值都相對較小，其所發(fā)送、接收消息的范圍廣域也相對有限，所以這些節(jié)點往往會選擇臨近的節(jié)點進行嘗試連接。而伴隨著時間軸的演進以及節(jié)點度的持續(xù)增加，系統(tǒng)內(nèi)的各個節(jié)點之間的信息數(shù)據(jù)發(fā)送接收的路徑長度也隨之增加，為了實現(xiàn)每個節(jié)點的數(shù)據(jù)信息源的有效釋放，系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點就會開始復(fù)雜劇烈的交互，而最終單位小世界區(qū)域范圍勝出的節(jié)點會以其為中心節(jié)點進而形成更大區(qū)域的代表性小世界。而這個交互的衍變過程將不間斷地延續(xù)下去，直到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)形成幾個較大的聚集中心為主，最終構(gòu)筑架構(gòu)嚴密穩(wěn)固的拓撲模型。

3.2 進一步引入全新前沿技術(shù)理論進行拓撲網(wǎng)絡(luò)更新延伸

通過引進現(xiàn)階段計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用架設(shè)中的技術(shù)熱點，進一步更新既有的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的軟件系統(tǒng)，從而實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的協(xié)調(diào)優(yōu)化，已經(jīng)顯得刻不容緩。而從當前主流的計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)架設(shè)格局現(xiàn)狀來剖析，基于分布式計算原理的CORBA技術(shù)和B/S網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)則是最契合最有效的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用架設(shè)方式。

CORBA的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)基于Client/Server的架構(gòu)進行二次構(gòu)造。其中服務(wù)方是指針對網(wǎng)絡(luò)元素和數(shù)據(jù)庫組成的被管對象進行的一些基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，例如配置管理、性能管理等；客戶方則是面向用戶的一些界面，或者提供給用戶進一步開發(fā)的管理接口等。其中，從計算機網(wǎng)絡(luò)中獲取的網(wǎng)絡(luò)管理信息通常需要經(jīng)過CORBA/SNMP網(wǎng)關(guān)或CORBA/CMIP網(wǎng)關(guān)進行轉(zhuǎn)換，這一部分在有的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中被抽象成CORBA的概念，更加符合當下計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)的理論構(gòu)筑更新改進。

B/S網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)模式是基于Intranet的需求而出現(xiàn)并發(fā)展的新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用架設(shè)方式。在B/S模式中，最大的益處就是運行維護比較簡便，且能實現(xiàn)不同人員、不同地點、以不同接入方式接入IP城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。其工作原理是計算機網(wǎng)絡(luò)中客戶端運行瀏覽器軟件，瀏覽器再以超文本的載體形式向Web服務(wù)器提出訪問數(shù)據(jù)庫的要求，Web服務(wù)器接受客戶端請求后，將這個請求轉(zhuǎn)化為SQL語法，并交給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器得到請求后，驗證其合法性，并進行數(shù)據(jù)處理，然后將處理后的結(jié)果返回給Web服務(wù)器，Web服務(wù)器再一次將得到的所有結(jié)果進行轉(zhuǎn)化，形成HTML文檔形式，轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端瀏覽器以友好的Web頁面形式顯示出來，這樣就極大地提升了網(wǎng)絡(luò)瀏覽的實際速率以及實時體驗，也很大程度上有效緩解了計算機拓撲網(wǎng)絡(luò)在用戶上網(wǎng)峰時負載運行的巨大壓力。

4 結(jié)束語

基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)的理論構(gòu)建作為一項具有專業(yè)性、技術(shù)性、銜接性的步驟程序化工程，在整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運營體系中發(fā)揮著調(diào)節(jié)優(yōu)化的關(guān)鍵效用。從保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體的運營質(zhì)量以及提升用戶上網(wǎng)體驗的基本前提出發(fā)，進一步推進計算機拓撲技術(shù)理論構(gòu)建的深層次拓展以及高程度延伸，及時合理升級改良既存的計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲技術(shù)理論構(gòu)建的方法途徑，繼而穩(wěn)步有效地提升整個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)運營的綜合競爭力，最終實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)用戶消費體驗與網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的協(xié)調(diào)雙贏。

計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)研究:計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)分析

摘要：通過對計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的概念、分類、特點的介紹，在分析其復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，探討出計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)模型的有效構(gòu)建，對其在實際應(yīng)用中的冗余設(shè)計進行了研究，提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計的可靠性、安全性。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)；拓撲結(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；冗余設(shè)計

0引言

計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)分析是指從邏輯上抽象出網(wǎng)上計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及傳輸媒介所構(gòu)成的線與節(jié)點間的關(guān)系加以研究。

1計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的概念和分類

計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)上計算機或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與傳輸媒介所構(gòu)成的線與節(jié)點的物理構(gòu)成模式。計算機網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點一般有兩大類：一是交換和轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)信息的轉(zhuǎn)接節(jié)點，主要有：終端控制器、集線器、交換機等；二是各訪問節(jié)點，主要是終端和計算機主機等。其中線主要是指計算機網(wǎng)絡(luò)中的傳輸媒介，其有有形的，也有無形的，有形的叫“有線”，無形的叫“無線”。根據(jù)節(jié)點和線的連接形式，計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)主要分為：總線型、星型、樹型、環(huán)型、網(wǎng)狀型、全互聯(lián)型拓撲結(jié)構(gòu)。 如圖1所示。

圖1計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖

總線型主要是由一條高速主干電纜也就是總線跟若干節(jié)點進行連接而成的網(wǎng)絡(luò)形式。此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點在于其靈活簡單，容易構(gòu)建，性能較好；缺點是總線故障將對整個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，即主干總線將決定著整個網(wǎng)絡(luò)的命運。星型網(wǎng)絡(luò)主要是通過中央節(jié)點集線器跟周圍各節(jié)點進行連接而構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。此網(wǎng)絡(luò)通信必須通過中央節(jié)點方可實現(xiàn)。星型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于其構(gòu)網(wǎng)簡便、結(jié)構(gòu)靈活，便于管理等；缺點是其中央節(jié)點負擔(dān)較重，容易形成系統(tǒng)的“瓶頸”，線路的利用率也不高。樹型拓撲是一種分級結(jié)構(gòu)。在樹型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個節(jié)點之間不產(chǎn)生回路，每條通路都支持雙向傳輸。這種結(jié)構(gòu)的特點是擴充方便、靈活，成本低，易推廣，適合于分主次或分等級的層次型管理系統(tǒng)。環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)主要是通過各節(jié)點首尾的彼此連接從而形成一個閉合環(huán)型線路，其信息的傳送是單向的，每個節(jié)點需安裝中繼器，以接收、放大、發(fā)送信號。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，建網(wǎng)容易，便于管理；其缺點是當節(jié)點過多時，將影響傳輸效率，不利于擴充。網(wǎng)狀型主要用于廣域網(wǎng)，由于節(jié)點之間有多條線路相連，所以網(wǎng)絡(luò)的可靠性較高。由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，建設(shè)成本較高。

2計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲的特點

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)越來越呈現(xiàn)出一種復(fù)雜性。近些年來對于計算機拓撲的研究，越來越趨向于計算機拓撲節(jié)點度的冪律分布特點。這種分布在規(guī)模不同的網(wǎng)絡(luò)拓撲中表現(xiàn)出一定的穩(wěn)定性，也就是指，在規(guī)模不同的計算機拓撲中，它們的節(jié)點度表現(xiàn)出一種冪律分布，即：P(k)=k-β。其中，β一般在2―3這個小范圍內(nèi)進行波動，k是指節(jié)點度，P(k)表示度為k的節(jié)點出現(xiàn)的概率，即分布率。

計算機網(wǎng)絡(luò)作為一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，從其通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化目的來說，其實現(xiàn)節(jié)點間平均距離最小化、網(wǎng)絡(luò)邊數(shù)最小化是其拓撲優(yōu)化的主要目標，即未來通信網(wǎng)絡(luò)的趨勢就是小世界網(wǎng)絡(luò)?？墒怯嬎銠C網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的范圍非常巨大，具有全球性，其拓撲結(jié)構(gòu)的發(fā)展還面臨著許多技術(shù)上的問題。所以，對于計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化目標的實現(xiàn)有點不大可能。但盡管計算機的發(fā)展并不能實現(xiàn)拓撲設(shè)計的整體優(yōu)化，它的小世界、較少邊、高聚集等特性足以表明其還是具有小范圍優(yōu)化的特點，這些特點的產(chǎn)生可表現(xiàn)出其一些規(guī)律，即計算機網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)先連接和生長的規(guī)律。生長表示的是計算機具有動態(tài)增長的特性，所以計算機的拓撲結(jié)構(gòu)也是一個動態(tài)的過程。優(yōu)先連接規(guī)律表示新節(jié)點進入計算機網(wǎng)絡(luò)的規(guī)則，即在新節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)時會選擇擁有較大連接數(shù)的節(jié)點進行連接。

3計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲模型的構(gòu)建

3.1一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓撲模型

在世人發(fā)現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)節(jié)點度具有冪律分布的規(guī)律之后，計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲模型的構(gòu)建產(chǎn)生巨大的轉(zhuǎn)變。大家更多的選擇從優(yōu)先連接和生長等這一網(wǎng)絡(luò)拓撲規(guī)律入手進行計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲建模，其主要是為了讓符合現(xiàn)實計算機拓撲性質(zhì)的模型通過一些簡單規(guī)則的演化讓其自動地產(chǎn)生出來。利用優(yōu)先連接來對新節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)的過程進行描述還比較粗糙，首先是因為新節(jié)點在加入之前，對網(wǎng)絡(luò)全局的信息進行了解和把握具有很大的難度，其次一個原因是單一的優(yōu)先連接不能夠描述復(fù)雜的加入決策過程，而且在全網(wǎng)中容易形成少量的集散節(jié)點。所以要建立更加符合現(xiàn)實計算機拓撲特征的網(wǎng)絡(luò)模型則需要考慮更完善的加入規(guī)則。

現(xiàn)在對于構(gòu)建計算機模型主要是依據(jù)自治域級和路由器級，但由于計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲特性在不同層次和不同規(guī)模中表現(xiàn)出某種本質(zhì)上的相似性，所以，本拓撲模型的構(gòu)建都適應(yīng)于這兩個級。此模型主要的規(guī)則是前面提到的通過生長和局部優(yōu)先連接，來形成計算機拓撲模型，這種形成機制就好像一個層次化比較強的選舉過程，如圖2所示：

圖2計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲模型

此模型首先假設(shè)在一個平面中分布著n個節(jié)點，并存在著一個離散的均勻走動的時鐘，這些節(jié)點都清楚自己是何時進入網(wǎng)絡(luò)的，這些節(jié)點進入網(wǎng)絡(luò)的時刻分布是從零時刻開始至具體某一特定時刻內(nèi)的隨機分布。每個節(jié)點進入網(wǎng)絡(luò)前后的動作就是接收和發(fā)送消息及依據(jù)所接收的消息產(chǎn)生響應(yīng)。發(fā)送和接收的消息中包括了自己的優(yōu)先度以及消息傳達的范圍等內(nèi)容。并且這些節(jié)點優(yōu)先度將對其消息傳送的范圍即輻射半徑產(chǎn)生直接的影響。在節(jié)點接收消息之后往往是按照消息源的優(yōu)先度來確定其是否跟發(fā)送消息的節(jié)點建立連接，若所接收到的許多消息源節(jié)點存在相近的優(yōu)先度，其將會隨機地選擇一個消息源節(jié)點進行連接。通過這種規(guī)則進行不斷的演化和發(fā)展，將會得出圖2的結(jié)果。其中a圖表示計算機網(wǎng)絡(luò)形成的初始階段，那時僅僅只有一小部分節(jié)點進行活動，每個節(jié)點度都比較小，其發(fā)送和接收消息的范圍還比較小，所以這些節(jié)點往往只跟自己相鄰的節(jié)點進行連接。而隨著時間的不斷推進，節(jié)點度的不斷增加，各個節(jié)點的消息所能到達的距離越來越遠，即所形成的連接會越來越大、越來越多。在局部區(qū)域勝出的節(jié)點代表整個區(qū)域參與更大范圍的競爭，以致形成更大區(qū)域的代表。這個過程將持續(xù)下去，直到網(wǎng)絡(luò)中形成幾個較大的聚集中心。如圖2(b)、(c)所示，這種自組織的層次網(wǎng)絡(luò)并不具有預(yù)先設(shè)置的層次數(shù)。這就是計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的形成模型，是一種消息自組織和傳遞接收的模型。

3.2網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)體系與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)置

由于網(wǎng)絡(luò)拓撲類型的多樣性，使得計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變。在這個系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供給者和請求者之間的通信是在一個復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中進行的。對于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的問題，必須建立起符合計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)體系的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。具體問題如下：①語言不同的網(wǎng)絡(luò)實體如何才可實現(xiàn)彼此通信?②如何才能保證網(wǎng)絡(luò)實體正確接收數(shù)據(jù)?③怎樣實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中各實體之間的聯(lián)系？④數(shù)據(jù)怎樣傳送給指定的接收者?⑤怎樣避免網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)傳輸沖突問題，怎樣對數(shù)據(jù)流進行控制以避免數(shù)據(jù)信息丟失?⑥如何通過介質(zhì)進行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的傳輸？⑦在物理上的各種傳輸線路是如何建立的？

對于上述問題的解決，建立計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)體系是一種有效途徑。計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)體系主要是對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能進行有效的分解，接著對各種分解后的功能進行設(shè)定，以滿意用戶的需求。這種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)體系其實就是一個層次結(jié)構(gòu)，它的特點主要是任何一層都是在前一層的基礎(chǔ)上建立起來的，其低層總是為高層服務(wù)。比如，第N層中的實體在實現(xiàn)自身定義的功能時，就充分利用N-1層提供的服務(wù)，由于N-1層同樣使用了N-2層的服務(wù)，所以N層也間接利用了N-2 層提供的功能。N層是將以下各層的功能“增值”，即加上自己的功能，為N+1提供更完善的服務(wù)，同時屏蔽具體實現(xiàn)這些功能的細節(jié)。其中，最低層是只提供服務(wù)而不使用其他層服務(wù)的基本層；而最高層肯定是應(yīng)用層，它是系統(tǒng)最終目標的體現(xiàn)。

因此，計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)體系的核心是如何合理地劃分層次，并確定每個層次的特定功能及相鄰層次之間的接口。由于各種局域網(wǎng)的不斷出現(xiàn)，迫切需要不同機種互聯(lián)，以滿足信息交換、資源共享及分布式處理等需求，這就要求計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標準化。在計算機網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)體系中，通常把每一層在通信中用到的規(guī)則與約定稱為協(xié)議。協(xié)議是一組形式化的描述，它是計算機通信的語言，也是計算機網(wǎng)絡(luò)軟硬件開發(fā)的依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)中的計算機如果要相互“交談”，它們就必須使用一種標準的語言，有了共同的語言，交談的雙方才能相互“溝通”?？紤]到環(huán)境及通信介質(zhì)的不可靠性，通信雙方要密切配合才能完成任務(wù)。通信前，雙方要取得聯(lián)絡(luò)，并協(xié)商通信參數(shù)、方式等；在通信過程中，要控制流量，進行錯誤檢測與恢復(fù)，保證所傳輸?shù)男畔蚀_無誤；在通信后，要釋放有關(guān)資源(如通信線路等)。由于這種通信是在不同的機器之間進行，故只能通過雙方交換特定的控制信息才能實現(xiàn)上述目的，而交換信息必須按一定的規(guī)則進行，只有這樣雙方才能保持同步，并能理解對方的要求。

4計算機網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余設(shè)計分析

計算機網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余設(shè)計主要是指節(jié)點之間的鏈路冗余，也就是指在一條鏈路發(fā)生斷路時，可以通過其他冗余的鏈路進行通信，以保證數(shù)據(jù)的安全。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余設(shè)計一般是包括核心層和接入層兩個方面的冗余設(shè)計，核心層冗余設(shè)計主要是采用了節(jié)點之間的連線的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進行，即在一條線路斷路時可以通過其他的兩條或者兩條以上的線路進行通信；接入層冗余設(shè)計一般是通過雙上聯(lián)或者三上聯(lián)的方式進行的，如圖3所示。

圖3計算機網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余設(shè)計

通過計算機網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的冗余設(shè)計，在一條線路或者多條線路斷路時，可以通過其他線路進行通信，從而將有效保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的安全性，提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的有效性。

5結(jié)束語

在實際應(yīng)用中，為了適應(yīng)不同的要求，拓撲結(jié)構(gòu)不一定是單一的，往往都是幾種結(jié)構(gòu)的混用。這些結(jié)構(gòu)的混合使得計算機網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性極強，在其拓撲結(jié)構(gòu)構(gòu)建和形成中表現(xiàn)出來、具體所形成的拓撲規(guī)則是：Internet網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的生長性和優(yōu)先連接。通過其不斷的生長以及生長出的節(jié)點的優(yōu)先連接，從而使網(wǎng)絡(luò)拓撲形成一種消息自組織和傳遞的過程，最終發(fā)展成一種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)體系，其核心是一種層次結(jié)構(gòu)，通過協(xié)議加以溝通，進行信息的傳遞。此外在設(shè)計過程中，還應(yīng)充分考慮網(wǎng)絡(luò)的冗余設(shè)計，最大限度地保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性、安全性。