計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)畢業(yè)論文計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析是指從邏輯上抽象出網(wǎng)上計算機(jī)、 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，下 面是搜集整理的一篇探究計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的論文范文，歡迎 閱讀參考。摘要：通過對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(jìn)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(jī)網(wǎng)絡(luò)；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；冗余設(shè)計1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的概念和分類計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)上計算機(jī)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(jī)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點一般

2、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(jī)等；二是各訪問節(jié)點，主要是終端和計算機(jī) 主機(jī)等。其中線主要是指計算機(jī)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(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如圖1所示。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(jìn) 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

3、各節(jié)點進(jìn)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(fù)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?fù)涫且环N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(kuò)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?fù)浣Y(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(dāng)節(jié)點過多時，

4、將影響傳輸效率，不利于擴(kuò)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(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞奶攸c隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(jī)拓?fù)涞难芯?，越來越趨向于計?機(jī)拓?fù)涔?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?fù)?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(jī)拓?fù)渲校?它們的節(jié)點度表現(xiàn)出一種冪律分布，即：P(k)=k- B。其中，B 般在23這個小范圍內(nèi)進(jìn)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(jī)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

5、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?fù)鋬?yōu) 化的主要目標(biāo)，即未來通信網(wǎng)絡(luò)的趨勢就是小世界網(wǎng)絡(luò)?？墒怯?算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的范圍非常巨大，具有全球性，其拓?fù)浣Y(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(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 的優(yōu)化目標(biāo)的實現(xiàn)有點不大可能。但盡管計算機(jī)的發(fā)展并不能實 現(xiàn)拓?fù)湓O(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(jī)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(jī)具有動態(tài)增長的特性，所以計算機(jī)的拓?fù)浣Y(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(jìn)入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的規(guī) 則，即在新節(jié)點加

6、入網(wǎng)絡(luò)時會選擇擁有較大連接數(shù)的節(jié)點進(jìn)行連 接。3、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ偷臉?gòu)建3.1 一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ驮谑廊税l(fā)現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點度具有冪律分布的規(guī)律之后，計 算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ偷臉?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?fù)湟?guī)律入手進(jìn)行計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣?模，其主要是為了讓符合現(xiàn)實計算機(jī)拓?fù)湫再|(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(jìn)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(jìn)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

7、建立更加符合現(xiàn)實計 算機(jī)拓?fù)涮卣鞯木W(wǎng)絡(luò)模型則需要考慮更完善的加入規(guī)則?，F(xiàn)在對于構(gòu)建計算機(jī)模型主要是依據(jù)自治域級和路由器級， 但由于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮匦栽诓煌瑢哟魏筒煌?guī)模中表現(xiàn)出某種 本質(zhì)上的相似性，所以，本拓?fù)淠Ｐ偷臉?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(jī)拓?fù)淠Ｐ停@種形成機(jī)制就好像一個層次化比較強(qiáng)的選 舉過程，如圖 2 所示：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(jìn)入網(wǎng)絡(luò) 的，這些節(jié)點進(jìn)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(jī)分布。每個節(jié)點進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)前后的動作

8、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(dá)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(jī)地選擇一個消息源節(jié)點進(jìn)行連接。通過這種規(guī) 則進(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)行連接。而隨著時間的

9、不斷推進(jìn)，節(jié)點度的不斷增加，各個節(jié)點的消息所能到達(dá)的距離 越來越遠(yuǎn)，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(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)置由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕愋偷亩鄻有?，使得計算機(jī)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(jìn)行的。對于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的問題，必須建立起符合計算

10、 機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。具體問題如下：語言不同的 網(wǎng)絡(luò)實體如何才可實現(xiàn)彼此通信？如何才能保證網(wǎng)絡(luò)實體正確接 收數(shù)據(jù)？怎樣實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中各實體之間的聯(lián)系？數(shù)據(jù)怎樣傳送給 指定的接收者孑怎樣避免網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)傳輸沖突問題，怎樣對數(shù)據(jù) 流進(jìn)行控制以避免數(shù)據(jù)信息丟失？如何通過介質(zhì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信 息的傳輸？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(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系是一種 有效途徑。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系主要是對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能 進(jìn)行有效的分解，接著對各種分解后的功能進(jìn)行設(shè)定，以滿意用 戶的需求。這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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

11、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(xì)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(biāo)的體現(xiàn)。因此，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(jī)種互聯(lián)，以滿足信息交換、 資源共享及分布

12、式處理等需求，這就要求計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo) 準(zhǔn)化。在計算機(jī)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(jī)通信的語言，也是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟硬件開發(fā)的依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)中的計 算機(jī)如果要相互“交談”，它們就必須使用一種標(biāo)準(zhǔn)的語言，有 了共同的語言，交談的雙方才能相互“溝通”。考慮到環(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(jìn)行錯誤檢測與恢復(fù)，保證所傳輸?shù)男畔?zhǔn)確無誤; 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(jī)器之間進(jìn)行

13、，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(jìn)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(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)冗余設(shè)計分析計算機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行的，如圖 3 所示。通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的冗余設(shè)計，在一條線路或

14、者多條線路 斷路時，可以通過其他線路進(jìn)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?fù)浣Y(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(jī)網(wǎng) 絡(luò)復(fù)雜性極強(qiáng)，在其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建和形成中表現(xiàn)出來、具體所形 成的拓?fù)湟?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?fù)?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?fù)浣Y(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(jìn)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。參考文獻(xiàn)：1 方濤. 非線性網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)復(fù)雜性研究的若干進(jìn)展 J. 自