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几类网络模型及路由算法研究

作　者: 杜艳
导　师: 刘方爱
学　校: 山东师范大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 网络模型路由算法互连网络 P2P网络复杂网络
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前,随着互连网络、复杂网络等网络技术的快速发展,网络模型及其通信效率已成为各领域的研究热点,尤其是在高性能计算、网格计算等方面。网络技术的不断创新使得各种拓扑结构的网络模型应运而生,为资源传输、资源共享、资源副本等关键技术的研究奠定了基础。同时,在不同的网络结构中需要不同的通信模式以实现路由通信,如何高效的实现这些通信模式是目前学术界研究的重要课题之一。而网络中的通信效率直接依赖于不同路由算法的效率,因此在不同的网络拓扑结构下,研究如何高效的实现各种通信模式的路由算法具有十分重要的理论和现实意义。本文即针对不同的网络应用,在构造网络模型拓扑结构的同时,分析讨论了在不同路由算法的基础上网络通信效率的问题。在对各种网络模型和路由算法研究的基础上,本文的主要研究内容及创新点如下:首先,综述了互连网络模型的拓扑性质和路由通信算法。针对互连网络,在互连网络的发展概况基础上,介绍了互连网络的特性和性能参数,讨论了互连网络中的几种常见网络模型,分析了互连网络中的通信路由算法。其次,讨论了P2P网络中的网络模型及经典路由机制。针对P2P网络,总结了P2P网络的发展历史和研究现状,在P2P网络与传统的C/S模式比较的基础上,分析了P2P网络的特点和优势,讨论了基于P2P网络的几种结构化网络模型的路由机制,总结了结构化P2P网络路由算法研究面临的主要问题。再次,提出了一种规则的互连网络模型层次双环网络HDRN(k),讨论了其路由算法。基于层次环结构和双环网络的概念和性质,嵌入Petersen图构造了一类层次双环网络模型HDRN(k),讨论了HDRN(k)网络的路由性质,设计了点点路由和Broadcast路由算法,证实了HDRN(k)网络是一种具有良好拓扑结构、高效路由通信的互连网络模型。接着,仿真模拟了层次双环网络HDRN(k)的性能和路由通信效率,利用NS2网络模拟器研究了其数据包成功接收率、端到端延时以及路由开销等问题。针对网络模型及路由算法的仿真模拟,总结了目前仿真模拟实验的基础知识,分析比较了几种网络仿真模拟工具,重点分析了NS2网络模拟器的特点、安装调试过程以及仿真步骤。最后,在以上规则网络模型拓扑结构的研究基础上,讨论了复杂网络的演化模型,为进一步将复杂网络演化模型应用到实际网络中奠定了理论基础。针对复杂网络,综述了复杂网络的发展、应用及研究意义,阐述了复杂网络的基础知识,重点讨论了几种复杂网络的演化模型。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究背景和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10
  1.3 本文的主要研究内容和创新点  10-11
  1.4 本文的组织结构  11-13
第二章互连网络中的网络模型及路由算法研究  13-20
  2.1 引言  13-14
  2.2 互连网络的特性及性能参数  14-15
    2.2.1 互连网络的特性  14
    2.2.2 互连网络的性能参数  14-15
  2.3 互连网络概况  15-17
    2.3.1 环、Torus 网络  15-16
    2.3.2 Hypercube 网络  16-17
    2.3.3 其他一些互连网络  17
  2.4 互连网络中的路由算法  17-19
    2.4.1 单播（Unicast）通信路由  18
    2.4.2 组播（Multicast）通信路由  18-19
    2.4.3 广播（Broadcast）通信路由  19
    2.4.4 选播（Anycast）通信路由  19
  2.5 本章小结  19-20
第三章 P2P 网络模型及路由机制关键技术研究  20-32
  3.1 引言  20-21
  3.2 P2P 技术概述  21-27
    3.2.1 P2P 网络的特点  22-23
    3.2.2 P2P 网络与C/S 模式的比较  23-24
    3.2.3 P2P 网络的发展阶段  24-25
    3.2.4 P2P 网络的应用领域  25-27
  3.3 基于P2P 网络的经典路由机制  27-30
    3.3.1 Chord 网络  28-29
    3.3.2 内容访问网络CAN  29
    3.3.3 Pastry 网络  29-30
    3.3.4 Tapestry 网络  30
  3.4 结构化对等网络路由机制研究面临的主要问题  30-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章一类层次双环网络的构造及其路由算法  32-40
  4.1 引言  32
  4.2 预备知识  32-36
    4.2.1 Petersen 图及其性质  32-33
    4.2.2 互连网络RP(k)的结构及性质  33-34
    4.2.3 层次环网络的结构及性质  34-35
    4.2.4 双环网络的结构及性质  35-36
  4.3 层次双环网络  36-38
    4.3.1 层次双环网络的构造  36-37
    4.3.2 层次双环网络的性质  37-38
  4.4 层次双环网络的路由算法  38-39
    4.4.1 层次双环网络的点点路由算法  38
    4.4.2 层次双环网络的广播路由算法  38-39
  4.5 本章小结  39-40
第五章网络仿真模拟与性能分析  40-48
  5.1 引言  40-41
  5.2 仿真模拟工具  41-45
    5.2.1 网络模拟器NS2  41-44
    5.2.2 P2Psim 仿真模拟器  44-45
    5.2.3 Peersim 仿真模拟器  45
  5.3 层次双环网络的仿真模拟实验  45-47
  5.4 本章小结  47-48
第六章复杂网络演化模型研究  48-59
  6.1 引言  48-49
  6.2 复杂网络概述  49-51
    6.2.1 网络的定义及表示方式  49
    6.2.2 复杂网络的特征度量  49-51
    6.2.3 复杂网络的分类  51
  6.3 复杂网络演化模型的研究  51-58
    6.3.1 规则网络  52
    6.3.2 随机图模型  52-53
    6.3.3 小世界网络模型  53-54
    6.3.4 无标度网络  54-56
    6.3.5 局域世界演化网络模型  56
    6.3.6 加权网络演化模型  56
    6.3.7 确定性网络模型  56-58
  6.4 本章小结  58-59
第七章结束语  59-61
  7.1 本文的主要工作总结  59-60
  7.2 进一步的工作  60-61
参考文献  61-64
在学期间发表的论文  64-65
致谢  65

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