复杂网络结构对信息路由鲁棒性的影响

计算机科学与技术学院

毕业设计(论文)

论文题目复杂网络结构对信息路由鲁棒性的影响

指导教师职称讲师

学生姓名学号

专业班级

系主任院长

起止时间2013年10月11日至2014年5月23日

2014年5月23日

南华大学计算机科学与技术学院毕业设计（论文）

目录

摘要 (i)

Abstract (iii)

第一章绪论 (1)

1.1 课题的研究背景和意义 (1)

1.2 复杂网络上信息路由的鲁棒性概述 (2)

1.3 课题的提出及主要工作 (4)

第二章复杂网络的拓扑结构参数 (6)

2.1图的基本概念 (6)

2.2网络的聚类系数 (7)

2.3网络的度分布 (9)

2.4实际中的网络拓扑 (11)

2.4.1 Internet (11)

2.4.2 www (12)

2.4.3 其他网络阅读概述 (13)

第三章复杂网络模型 (14)

3.1 随机网络 (14)

3.2 小世界网络 (17)

3.3 无标度网络 (19)

第四章三种复杂网络模型上的信息路由鲁棒性仿真分析 (21)

4.1 MATLAB软件简介 (21)

4.2基于最短路径路由的级联故障模型 (22)

4.3 随机网络的的信息路由鲁棒性仿真 (24)

4.4小世界网络的信息路由鲁棒性仿真 (26)

4.5无标度网络的信息路由鲁棒性仿真 (28)

4.6 三种网络模型上结果的对比分析 (30)

第五章总结 (31)

参考文献 (32)

谢辞 (34)

复杂网络结构对信息路由鲁棒性的影响

摘要：现在社会越来越依赖于许多大规模网络，如Internet、交通网、物流网等，在这些网络上输送或路由着与人类密切相关的的大量信息流。一个网络的路由鲁棒性的强弱无疑是人们比较关心的问题。研究已表明，网络结构对其上的动力学行为有着重要影响，因此，越来越多的研究者基于典型的复杂网络模型对信息路由的鲁棒性展开研究。

本文首先概述了复杂网络上信息路由的鲁棒性研究现状。其次介绍了复杂网络的基本理论，如拓扑结构参数和典型的网络模型。然后，基于三种典型的复杂网络模型，包括WS小世界网络、BA无标度网络和ER随机网络，利用matlab 仿真研究在最短路径路由策略下，网络由随机攻击和蓄意攻击而引发的级联故障行为，详细分析了网络结构对信息路由鲁棒性的影响。仿真结果表明，在随机攻击下，无标度网络的路由鲁棒性强于随机网络，在蓄意攻击下，则正好相反，而小世界网络的路由鲁棒性始终介于随机网络与无标度网络之间，且重连概率对小世界网络的路由鲁棒性产生了影响，本研究为当前网络拓扑和路由的优化和重新设计提供参考。

关键词：复杂网络;信息路由;鲁棒性;级联故障

Effect Of Complex Network Structure On Information Routing

Robustness

Abstract：Now the society has become more and more dependent on many large-scale networks, such as Internet, traffic network, logistics network, transportin the network or routing with a lot of information related to human flow. Anetwork routing robustness strength is concerned. Research has shown that，the network structure of the dynamic behavior of it is important,therefore, more and more researchers study the robustness of typical complex network models of information based routing.

This paper outlines the complex networks and complex system, as well as the present situation of information routing robustness. Secondly,introduces the basic theory of complex networks, such as topological structure parameters and the typical network model. Then, three kinds oftypical complex network model based on small world networks, including WS, BA scale-free network and ER network, matlab simulation study onshortest path routing strategy use, cascading failure behavior of network by random attack and intentional attack caused, the influence of network structure on information routing robustness analysis detailed. The simulation results show that, in the random attack, scale-free network routing robustness to random networks, in deliberate attacks, is just the opposite, and routing robustness of small world network always between random networks and scale-free networks, and rewiring probability will affact the small world network routing robustness.In this study, in order to optimize the network topology and routing and to provide the reference for the network design.

Key words：Complex networks;Message routing; robustness; cascading failur