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《东北大学》 2006年
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Internet宏观拓扑结构的生命特征研究

张文波  
【摘要】:Internet是由人类建造的复杂网络,对其宏观拓扑结构演化的研究是目前研究的热点问题,特别是近年来人类在复杂网络研究方面所取得的成果,使人们对Internet宏观拓扑结构的研究取得了很大的进展。但是目前这些研究主要集中在分析节点之间的动力学原理和行为的同步,揭示在其规模扩大时宏观拓扑结构演化的内在机制等方面。从宏观上来看,Internet拓扑结构演化不是杂乱无章地进行的,而是呈现出明显的混沌特征。揭示Internet宏观拓扑结构的演化规律,对于Internet宏观拓扑结构的建模以及对Internet其它方面的研究,必然具有重要的意义。 本文首先建立了Internet宏观拓扑结构的演化适应模型,求出了影响Internet宏观拓扑结构演化的序参量,通过对序参量的分析发现,当外力的作用趋近于0或者无穷大时,Internet宏观拓扑的演化主要由长期生存效用起作用,Internet向着规则网络的方向演化;而当外力的作用恰好等于一个不稳定的拓扑演化变量的时候,Internet受短期生存效用的影响,向着星形网络的方向演化。由此发现Internet的宏观拓扑结构具有适应性。 另外本文从Internet的信息代谢、自复制和突变这三个方面,对Internet的宏观拓扑结构进行了研究。 代谢是生命的最基本特征之一,Internet的信息代谢过程,通过从外界获得负熵流保持了Internet拓扑结构的存在。根据香农信息熵的基本原理,本文定义了Internet标准结构熵,利用CAIDA Skitter项目提供的全球Internet监测数据,计算了Internet标准结构熵随时间变化的规律,其中利用Riesling节点获得的Internet监测数据计算的Internet标准结构熵从2000年4月的最大值0.379下降至2004年5月的0.318,月平均下降幅度为0.12%;apan_jp节点的数据计算结果表明Internet标准结构熵从2000年4月的最大值0.388下降至2004年5月的0.297,月平均下降幅度为0.18%。这表明Internet标准结构熵有降低的趋势,宏观拓扑结构的演化过程中存在着信息代谢。 自复制是生命的另一个重要特征,在信息代谢过程中,为了保持其宏观拓扑结构的相对稳定性,Internet必须要保持其拓扑结构信息不会丢失,这个过程是通过其拓扑结构的自复制过程实现的。对Internet节点的平均连接度的分形维数、最大Lyapunov指数和Kolmologorov熵的计算发现,分形维数为一个分数值(2,7)并且最大Lyapunov指数和Kolmologorov熵值大于0,这表明Internet节点的平均连接度具有混沌和分形的特征,另外对Internet节点和边演化的计算发现,节点的连接度越高,与其建立连接的节点数和边数也越多,但新增的节点数和边数与该节点的初始度值并不具有正比关
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP393.02

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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10 毛捍东;陈锋;张维明;;网络脆弱性建模方法研究[J];计算机工程与应用;2007年15期
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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4 李霞;南海夏季风强度年际变化的年代际变异特征[D];中国气象科学研究院;2006年
5 姜淑红;青少年型青光眼患者Myocilin基因突变的研究[D];青岛大学;2006年
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7 华靖;海藻糖在提高酿酒酵母耐铝性中的作用[D];浙江大学;2005年
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