【正文】 ges C of Inter C of random work 5764 11173 7012 14985 8613 18346 10424 22488 11867 25363 12709 27384 南華大學計算機科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 9 頁 ， 共 34 頁 網(wǎng)絡(luò)的度分布 1)節(jié)點度 圖論中節(jié)點 i 的用度 ik 表示， ik 代表節(jié)點 i 所有連接的邊的數(shù)目。當隨機網(wǎng)絡(luò)的 N值比較偏大的時侯，系數(shù)等于 0，沒有一條邊的連接。若其中實際存在的邊的數(shù)目為 iE ，則節(jié)點 i 的聚類系數(shù) iC 被定義為 iE 和 mE 的比值： )1(2 ?? ii ii kk EC （ 24） 同時 聚集系數(shù) iC 也表示它和周圍的網(wǎng)絡(luò)的連通性 。這樣的矩陣用來表示系數(shù)矩陣更合適。 鄰接矩陣所需要的存儲空間復(fù)雜度可以表示為 O ( 2N )， N 為節(jié)點數(shù)量。不一樣的系統(tǒng)描述出來的特性具有不一樣的特點，就像有些圖的邊所占的數(shù)量偏少，密度小；另外一些就相反，密度偏大。 VV? 里面包含的系數(shù)都是有序?qū)Γ@樣三種函數(shù)組成的圖我們叫做有向圖， 我們同公式這樣表示?D (V ( D ), )(DE ,? )。 2）利用 Matlab 模擬復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的三種網(wǎng)絡(luò)模型的信息路由魯棒性。 目前沒有任何一種模擬能夠完全符合在實際生活中我們所面對的真實網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。好比，在因特網(wǎng)中，他具有開放性和異構(gòu)性，并沒有一個管理網(wǎng)絡(luò)的機構(gòu)，所以就沒有他的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。路由魯棒性的存在是網(wǎng)絡(luò)處于一定的環(huán)境的一個自身特性的體現(xiàn)，如果不指定一個網(wǎng)絡(luò)條件就去研究魯棒性的效率是沒有必要的。當然在這種情況下 會對我們的實驗帶來一定的影響，所以要選擇正確的拓撲結(jié)構(gòu)是實驗成果的重要前提。第一種，建立一種接近于研究的模型來滿足對真實系統(tǒng)里面的宏觀的微觀生產(chǎn)機制。 我們可以從很多方面去了解網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)，比如我們可以通過網(wǎng)絡(luò)里面數(shù)據(jù)量大小的改變造成的級聯(lián)問題，去了解互聯(lián)網(wǎng)里面數(shù)據(jù)的分配情況，分析各種的參數(shù)，路由性能的非靜態(tài)變化對整個網(wǎng)絡(luò)的影響。但是對這樣的故障發(fā)生的過程里面網(wǎng)絡(luò)故障的傳播擴散所帶來的更多影響的關(guān)注幾乎為零，例如網(wǎng)絡(luò)的生命周期等等。 近年來對于鏈路傳輸能力造成的路由魯棒性影響，很多研究者也做了相對應(yīng)的實驗。 為了研究清楚節(jié)點的傳輸能力變化造成的級聯(lián)影響， Motter 先后幾年里做了很多實驗去進一步了解這個問題，他最近的實驗結(jié)果表明，如果把節(jié)點的傳輸能力定義成以最短路徑優(yōu)先作為路由的策略，那么經(jīng)過這個節(jié)點的信息流量就會發(fā)生變化。 在網(wǎng)絡(luò)里面一個小小的級聯(lián)故障如果不及時處理通常情況下會帶來更大范圍的節(jié)點和鏈路崩潰，這些故障的造成會直接影響到基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的正常運行，給人們 的經(jīng)濟生活帶來很大的不便嚴重的時候會帶來巨大的經(jīng)濟損失，給人們的正常生活造成了很大的不方便。 當然在網(wǎng)絡(luò)里面進行傳輸?shù)倪@些數(shù)據(jù)流量是隨時變化著的。這對于網(wǎng)絡(luò)拓撲和路由的優(yōu)化和重新設(shè)計，以提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。還有因特網(wǎng)的故障，這些故障如 南華大學計算機科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 2 頁 ， 共 34 頁 果沒有較好的抵抗能力或者發(fā)生后不在短時間內(nèi)得到控制，那么整個網(wǎng)絡(luò)就會由于這些故障的蔓延受到影響，使我們生活受到影響，這樣一來我們不得不對網(wǎng)絡(luò)的信息路由魯棒性投入很多精力去關(guān)注它，了解它的本質(zhì)和規(guī)律。由局部到整體，也許會對整個網(wǎng)絡(luò)造成無法衡量的影響，導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的失效癱瘓。整個網(wǎng)絡(luò)科抽象為點和邊，邊代表在網(wǎng)絡(luò)里面的傳輸介質(zhì)，例如雙絞線、光纖等，這些邊承載了大量的信息流，為信息從一點到另一點路由提供條件；點就代表網(wǎng)絡(luò)里面的路由轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，例如交換機、路由器等，這些點利用路由算法來選擇合適的邊進行信息流的分發(fā)。 cascading failur 南華大學計算機科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 1 頁 ， 共 34 頁 第一章 緒論 課題的研究背景和意義 現(xiàn)代社會越來越依賴很多的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，人們的生活和網(wǎng)絡(luò)緊密相關(guān)，通過這些網(wǎng)絡(luò)我們可以輸送和人類有關(guān)的大量信息流。魯棒性 。然后，基于三種典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型，包括 WS 小世界網(wǎng)絡(luò)、 BA 無標度網(wǎng)絡(luò)和 ER 隨機網(wǎng)絡(luò)，利用 matlab仿真研究在最短路徑路由策略下，網(wǎng)絡(luò)由隨機攻擊和蓄意攻擊而引發(fā)的級聯(lián)故障行為，詳細分析了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對信息路由魯棒性的影響。一個網(wǎng)絡(luò)的 路由魯棒性的強弱無疑是人們比較關(guān)心的問題。研究已表明，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對其上的動力學行為有著重要影響，因此，越來越多的研究者基于典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型對信息路由的魯棒性展開研究。仿真結(jié)果 表明，在隨機攻擊下，無標度網(wǎng)絡(luò)的路由魯棒性強于隨機網(wǎng)絡(luò)，在蓄意攻擊下，則正好相反，而小世界網(wǎng)絡(luò)的路由魯棒性始終介于隨機網(wǎng)絡(luò)與無標度網(wǎng)絡(luò)之間，且重連概率對小世界網(wǎng)絡(luò)的路由魯棒性產(chǎn)生了影響，本研究為當前網(wǎng)絡(luò)拓撲和路由的優(yōu)化和重新設(shè)計提供參考。級聯(lián)故障 南華大學計算機科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） ii Effect Of Complex Network Structure On Information Routing Robustness Abstract： Now the society has bee more and more dependent on many largescale works, such as Inter, traffic work, logistics work, transportin the work or routing with a lot of information related to human flow. Awork routing robustness strength is concerned. Research has shown that， the work structure of the dynamic behavior of it is important,therefore, more and more researchers study the robustness of typical plex work models of information based routing. This paper outlines the plex works and plex system, as well as the present situation of information routing robustness. Secondly,introduces the basic theory of plex works, such as topological structure parameters and the typical work model. Then, three kinds oftypical plex work model based on small world works, including WS, BA scalefree work and ER work, matlab simulation study onshortest path routing strategy use, cascading failure behavior of work by random attack and intentional attack caused, the influence of work structure on information routing robustness analysis detailed. The simulation results show that, in the random attack, scalefree work routing robustness to random works, in deliberate attacks, is just the opposite, and routing robustness of small world work always between random works and scalefree works, and rewiring probability will affact the small world work routing robustness. In this study, in order to optimize the work topology and routing and to provide the reference for the work design. Key words： Complex works。這些信息流從發(fā)生點經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)里面邊的承載輸送和點的路由分配最終達到目的地，這是網(wǎng)絡(luò)路由信息的一個完整過程。 當網(wǎng)絡(luò)的邊受到攻擊時，這些邊傳輸信息流的能力也許會下降降低傳輸能力，也許會失效失去輸送信息流的能力。網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性受到影響，依賴于網(wǎng)絡(luò)的人類因此會深受其影響。 之前的研究者們著重研究了復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上信息路由的效率等，而很少有人關(guān)注網(wǎng)絡(luò)上信息路由的魯棒性，隨著社會的發(fā)展和需要，人們對信息路由魯棒性這方面的要求也越來越高。 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上信息路由的魯棒性概述 目前人們的生活習慣已經(jīng)離不開隨時可以信息共享具有網(wǎng)絡(luò)的環(huán) 境，還有為網(wǎng)絡(luò)提供條件的像電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的硬件設(shè)施、交通網(wǎng)等等，在這樣的網(wǎng)絡(luò)里面是確實有物質(zhì)存在來保證信息的傳輸。不僅如此，也會存在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化比如網(wǎng)絡(luò)受到有意的破壞或者是隨機產(chǎn)生的一個故障，這樣網(wǎng)絡(luò)里面的節(jié)點就會受到相應(yīng)的變化，數(shù)據(jù)流量也會隨網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的變化而變化，之前預(yù)計的路徑和流量分配就會隨之改變這樣每個點 和邊的信息 路由就會改變。由于這些問題的存在，級聯(lián)故障的這種情況吸引 南華大學計算機科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 3 頁 ， 共 34 頁 了很多科學家的眼球。這樣的實驗得出了這樣一個結(jié)論，在蓄意攻擊的前提下，節(jié)點傳輸能力如果不是平均的，那么級聯(lián)的故障發(fā)生的概率就會更大。 Wang 對于那些不一樣的網(wǎng)絡(luò)發(fā)表了鏈路的傳輸力重分布的級聯(lián)模型，對產(chǎn)生這樣的級聯(lián)故障所滿足的條件也做了詳細的解答。在 21 世紀之初，美國北部的電網(wǎng)的癱瘓對美國經(jīng)濟帶來了巨大的經(jīng)濟損失，在這次事件的整個發(fā)生過程里面我們可以得到一些信息，這次事故先后出現(xiàn)了局部的故障發(fā) 南華大學計算機科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 4 頁 ， 共 34 頁 生，隨后波及到鄰近的電網(wǎng)，一旦達到一定規(guī)模就開始爆發(fā)，最終慢慢擴散到 整個電網(wǎng)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)這些反應(yīng)出來的一些基本信息我們可以提前意識到網(wǎng)絡(luò)存在的不正常因素。第二種，利用定義網(wǎng)絡(luò)的特點來仿真出復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的宏觀本質(zhì)。 目前計算機網(wǎng)絡(luò)受到威脅是無法避免的，網(wǎng)絡(luò)受到的攻擊方式也日益增加，比較保守一點的防護措施在一定程度上增加了一些節(jié)點和一部分網(wǎng)絡(luò)的可靠性。 目前擁有的路由轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，想表達某個算法的 效率很高，那么這樣的一個算法必須是在指定的條件下才可以，仍具有以滿足性能要求的方式正常傳輸數(shù)據(jù)的工作性能。每個單位以不一樣的方式接入，隨時會有單位的接入和退出?，F(xiàn)在很多的研究都從他們的共性入手，嘗試揭示復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一般規(guī)律。 3）分析網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)對信息路由魯棒性的影響。如果 VV? 里面的參數(shù)都是無序的，那么這樣生成的網(wǎng)絡(luò)就叫做無向圖，我們用公式這樣表示 ?G (V (D ), )(DE ,? )。不同的圖形具有不同的表現(xiàn)方法，我們再次用兩種辦法對圖進行數(shù)學描述分別叫做 鄰接矩陣和關(guān)聯(lián)矩陣。這樣的矩陣使用與密度較大的圖，對比較稀疏的圖形則不適合進行描述。 teee ...21 M(G)= vvvv...21??????????????vtvvttmmmmmmmmm.. ... ... ... ... ... ... .212222111211 （ 23） 網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù) 在你所有的朋友里面也許有兩個朋友他們之間也是相互認識的，我們把這樣網(wǎng)絡(luò)這個性質(zhì)叫做聚類特性。網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù)我們用C 表示，它代表的 就是網(wǎng)絡(luò)中全 部節(jié)點的聚類系數(shù)的平均值： ??i iCNC1 （ 25） 南華大學計算機科學與技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 8 頁 ， 共 34 頁 和聚類系數(shù)接近但是又存在一定差別的是連接率，這個可以同來表示網(wǎng)絡(luò)里面的節(jié)點的連接密度。聚類系數(shù)是網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度衡量的關(guān)鍵參數(shù)，在我們生活的環(huán)境中聚類系數(shù)的值通常處在大于 0 和小于 1之間。表面上，度值大的節(jié)點具有貌似有更重要的功能，第 i 個節(jié)點的度用下面的公式表示： ??? Nj iji ak （ 27） 網(wǎng)絡(luò)的平均