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Skitter与Ark探测架构下AS级拓扑分析及动态核数建模

作　者: 王琳琳
导　师: 赵海
学　校: 东北大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: AS级Internet拓扑演化分析拓扑建模幂律分布核数
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 6次
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内容摘要

互联网作为一个典型的复杂网络实例,对其宏观拓扑结构的特征分析及建模研究具有重要意义,受到学术界的广泛关注。近年来人们在该领域的研究取得了长足的进展,尤其是在自治系统层面(autonomous system,AS-level)。2008年初,CAIDA(The Cooperative Association for Internet Data Analysis)的宏观拓扑测量项目组用Ark架构代替了原始的Skitter架构,面对新老数据交替,需要对Skitter与Ark的拓扑变化进行分析。同时,现今的互联网拓扑建模方法虽然能够形成越来越准确的拓扑模型,但却未考虑节点与连接的死亡情况,不能精确的刻画网络的层次性—核数。考虑以上问题,在设计并实现特征量分析工具后,本文以幂律分布、核数及拓扑的动态变化为重心,选取CAIDA授权的AS级2003年1月-2007年12月的Skitter数据及2008年1月-12月的Ark数据进行层层深入的对比分析。文中首先统计了Skitter及Ark架构下AS级Internet拓扑的多种宏观特征,分析了网络的幂律特征与网络连通性的演化,分析了Skitter与Ark在各特征值上的异同,指出Internet的幂律性质不随探测方式的转变而消失。针对网络拓扑存在新生、死亡节点及连接的特性,分析了节点与连接的动态变化规律,揭示了网络演化的缓慢平坦趋势。然后围绕核数的演化及时间切片进行分析,发现了核的幂律性质。在连接方面以核间连接为主要研究对象,统计了网络各核间的连接分布,得到网络最高核具有重要影响力的结论。通过分析,提取了Skitter及Ark架构下AS拓扑中各核的节点分布以及核间连接趋势的曲线拟合公式,并据此设计了动态核数建模算法。实验结果表明该模型可重构Skitter与Ark的网络演化,更好的体现了网络本质。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第1章绪论  11-17
  1.1 Internet拓扑研究的重要性  11-12
  1.2 本文研究的主要内容  12-13
    1.2.1 从Skitter到Ark  12
    1.2.2 经典拓扑模型的局限性  12-13
  1.3 宏观拓扑研究的方法  13-15
  1.4 论文的组织结构  15-17
第2章互联网拓扑获取及分析工具  17-29
  2.1 互联网拓扑分析基础  17-19
    2.1.1 拓扑测量技术  17-18
    2.1.2 CAIDA宏观拓扑测量  18-19
  2.2 拓扑获取及预处理  19-21
  2.3 主要拓扑特征量  21-23
    2.3.1 幂律特性  21-22
    2.3.2 聚集特性  22
    2.3.3 层次特性  22-23
  2.4 网络拓扑分析工具  23-29
    2.4.1 网络拓扑的构建  23-24
    2.4.2 拓扑特征量的计算  24-26
    2.4.3 可视化设计  26-29
第3章 Skitter与Ark演化分析  29-43
  3.1 拓扑数据筛选  29-30
  3.2 常规特征量分析  30-32
    3.2.1 网络规模演化  30
    3.2.2 整体度值演化  30-32
    3.2.3 叶子节点变化  32
  3.3 幂律分析  32-35
    3.3.1 degree-rank幂律分析  33-34
    3.3.2 CCDF-degree幂律分析  34-35
  3.4 连通性分析  35-36
  3.5 拓扑动态变化分析  36-42
    3.5.1 节点时效分布  36-38
    3.5.2 节点与连接的演化  38-42
  3.6 小结  42-43
第4章 Skitter与Ark层次分析  43-55
  4.1 网络拓扑的层次—核数  43-45
    4.1.1 核数的含义  43-44
    4.1.2 核数与度值的关系  44-45
  4.2 网络核数演化  45-46
  4.3 核数的深入分析  46-52
    4.3.1 核的幂律性质  46-48
    4.3.2 核的动态变化  48-49
    4.3.3 核的联合分布  49-51
    4.3.4 关键核连接  51-52
  4.4 小结  52-55
第5章动态核数建模  55-65
  5.1 经典模型的建模方法  55-57
    5.1.1 AB模型  55
    5.1.2 GLP模型  55-56
    5.1.3 PFP模型  56-57
  5.2 建模相关性质提取  57-60
    5.2.1 Skitter的性质提取  57-58
    5.2.2 Ark的性质提取  58-60
  5.3 动态核数建模  60-62
    5.3.1 主要思路  60
    5.3.2 动态核数建模算法  60-62
  5.4 实验结果及其分析  62-64
    5.4.1 各特征值演化  62-63
    5.4.2 静态拓扑分析  63-64
  5.5 小结  64-65
第6章总结与展望  65-67
  6.1 本文工作及贡献  65
  6.2 不足与展望  65-67
参考文献  67-71
致谢  71-73
攻读硕士期间发表的论著  73

Skitter与Ark探测架构下AS级拓扑分析及动态核数建模

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