淺析非單一性計算機網絡中的相變與整體關聯行的論文

時間：2022-10-08 16:23:17 計算機網絡畢業論文我要投稿

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　　摘要：隨著計算機的不斷發展，網絡越來越受到用戶的喜歡，成為人們生產生活中不可缺少的一部分。然而隨著網絡規模的不斷擴大，網絡系統的運行中也出現了一些問題，大多數的人們對于這些問題缺乏了解，因此不能很好的處理。一些人在利用相變的理論來解釋計算機網絡中冪律現象的過程中，只是單一的從相變理論出發，而忽略了網絡之中節點的相互關聯情況，缺乏整體性的思考模式，使計算機網絡的發展進入了一個誤區。本文從相變理論出發，系統的闡述了相變理論的內涵和整體關聯的特點，并就其中的問題做出了相應的闡述。

淺析非單一性計算機網絡中的相變與整體關聯行的論文

　　關鍵詞：計算機網絡；相變理論；整體關聯行為；非單一性

　　目前，計算機網絡系統已經發展成為一個非線性的復雜系統，正在向大規模，高性能的網絡化發展，在這個系統中，牽一發而動全身，每個關聯點之間都有著緊密的聯系。加強對這些整體關聯的把握，了解計算機網絡動態演變，已經成為計算機科學界發展的必然。在這個領域有所突破后，人們將會對計算機網絡的變化方式更加的了解，從而更加充分的使用網絡資源，使網絡化更便利，為以后的生產生活提供便利。

　　1.計算機網絡相變現象

　　計算機網絡的相變現象，最早被發現于20世紀90年代初期，其中信息流的自相似現象便是最早的研究。這種自相似現象指的是局域網傳輸的信息在到達時間上具有某種相似性，長相關性及突發性。一般網絡相變的研究方法有以下兩種，一是利用現實的計算機網絡進行實驗，并且求的實驗結果，另一種是通過抽象的建模，利用模型進行實驗求的結果，第一種雖然逼真，但是無法對實際網絡的參數進行相應的控制，第二種則可以較好的控制網絡參數，便于取得實驗結果。

　　通過這些研究，證實網絡中的非擁塞相和擁塞相之間有相應的相變現象，網絡中相變和冪律也有著復雜的關系。網絡中的相變屬于連續相變，其中有臨界行為相伴隨，將臨界點看做一個管道的接口處，在它的一側網絡信息是順暢的，處于非擁塞相的狀態，數據信息可以順利的通過，而在對應的一側，為擁塞相，一些數據可能由于擁擠無法被傳送，使得系統真實性降低，網絡的整體性能下降。事實上，網絡中相變現象最主要的原因是路由器之間擁塞的傳播以及臨界點數據波動的1/f特性。相變行為的層次決定于緩沖單元的數量，數量越多，層次越高。如果是整個系統，那么相變行為層次達到最高，其變化也是最為豐富，對于網絡的研究也有著更大的幫助。

　　2.計算機網絡中相變產生的問題

　　在計算機網絡研究中，人們取得了一定的成果，給網絡資源的運用帶來了一定的便利，但是同時也應該看到，其中還有存在著很多的問題，這些問題主要包括以下幾個方面：

　　（1）相變研究的方法比較單一

　　在當今的相變現象研究中，上述闡述中提到了兩種方法，最常用的是第二種方法。相對來說，網絡相變研究所使用的方法還是比較單一。這種方法主要是在實際網絡的基礎上，假設出一個簡單的模型，通過對這個模型的實驗分析，得到相應的數據。優點是可以迅速快捷的得到實驗的需要數據，從而得出實驗結果，但是缺點是在由于是建立在模型上，數據雖然有很強的參考性，但是不能完全真實的反應網絡的所有特征，而實際網絡中拓撲結構也存在著不規則和意外的特性，會產生一定的誤差，因此真實性略有不足。

　　（2）沒有一個完善的網絡環境

　　目前我國的計算機網絡環境還有欠缺，服務質量不能很好的保證，業務量比較單一，不能適應現代不同等級服務的要求，網絡管理控制的方向還停留在落后的意識里，不能轉移到網絡本身的提高上，如何采用新的節點策略和網絡結構一直是未解的難題。這些因素的存在都給我過計算機網絡相變的發展研究帶來了一定的不便。只有不斷的改變和完善，將網絡環境提升到一個較高的水平，才能不斷適應全球化和商業化的模式要求，從而為網絡相變提供良好的基礎，為國家網絡的發展奠定基礎。

　　（3）缺乏專業的技術性人才

　　隨著時代的發展，科技越來越迅猛的表現出更新快的特點，而科技的發展離不開人才的發展。計算機網絡相變現象作為最近才興起的新興行業，對人才有著巨大的要求。我國由于起步晚，研究時間短，因此不可能出現大量的專業人才，無法滿足研究的要求。同時很多網絡方面的人才對計算機網絡相變現象重視程度不夠，不會將研究的中心放在相變上面來，也在一定的程度上加劇了人才缺失的現象。同時國家對于計算機網絡的相變重視程度也不夠，未能給相變研究提供一個完善的平臺。雖然現在在這方面的研究有國家的相應參與，但是參與的程度不夠，不能結成一個完善的產業鏈條，為國家發展做出其應有的貢獻。首先國家缺乏一個相對專業的教育隊伍，很多人才不能通過專業的教育獲得相應的知識；其次人才培養的措施不到位，大多數人才都是等到需要的時候才進行學習，沒有長時間的知識積淀；最后研究機構不能根據需要設立，部分設立的研究機構也是缺乏經費，物資等，不能很好的發揮其作用。只有國家在政策層面給予相應的重視，我國的計算機網絡相變研究才能很好的發展下去。

　　3.解決計算機網絡相變與整體關聯行為的辦法

　　對于計算機網絡中相變和整體關聯行為之間關系的研究，要注意方法，在整體的層面上要把握，同時在細節上也要注意，主要的方法有以下個方面：

　　（1）不斷拓展研究方法

　　迄今為止的研究方法中，，模型中使用的協議一直止步于相對簡單的無連接UDP協議，而且在傳輸數據上做了相應的簡化過程，這遠遠不能滿足網絡相變的發展需要，因此，在以后的研究工作中，我們應該集中主要的力量來突破鏈接的TCP協議上，在此基礎上通過節點路由器選擇更實用的模型。計算機領域的研究和其他領域的研究很多都會有一定的相通之處，我們在研究的時候要調動我們的思維，不斷的發掘出有力的方法，例如，統計物理學中，廣泛使用宏觀序參數和臨界指數來研究相變現象。這些都是以后要特別注意的重點。同時研究實用性的模型除了上述辦法外，還可以繼續完善和發展拓撲結構，采用二維或者三維的結構，擺脫之前單一使用二維的特點，或者將研究重心轉移到細胞自動機新的動態演變上來，模擬更加真實的動態網絡，從而達到增強研究效果的目的。

　　而在研究計算機相變的過程中，也不能放棄自組織臨界的研究，因為兩者之間存在著密切的關系。所謂自組織臨界，是用來闡述單元之間相互作用的復雜系統行為特征，這種單元數量大，并且是短程相互作用。這種研究和高速公路的交通流量研究非常的類似，通過注意節點的分布，得出功率譜密度，來發現1/f噪聲的特點，通過節點的排隊長度，了解擁塞的狀況，而排隊長度在時間和空間上均是呈現冪律，從而對自相似也做出了合理的解釋。通過對數據包的注意，來了解整體關聯行為。之前的數據包流可能不存在相互關聯性，但是在節點的調制后，這些數據包可能會出現長程相關的特性，這點和交通流很像，通過對比可以很好的理解和認識。

　　（2）提高人才的專業素養，不斷挖掘相變和整體關聯行為的特點

　　計算機網絡的研究人員，要不斷在網絡相變的研究中投入精力，不斷學習，同時在實際的操作過程中，不斷的進行總結歸納，摸索出新的研究方向和研究方法，不斷完善相變的研究模型。同時在學習的過程中，要多進行交流，特別是和國外相通行業人士的交流。國家在這方面要為這些人才創造專門的機會，通過一些政治的手段來給他們制造交流的機會，保證他們能夠學到應有的知識。而在國內國家要制定出完善的人才培養機制，制定人才培養方案，爭取在短時間內給國家培養出一批高素質的優秀人才。國家也要建立完善的實驗基地，配備精良的實驗儀器和舒適的研究環境，留住人才，給予他們更多的發展機會，為網絡相變和整體關聯行為提供人力、財力、物力的支持。

　　（3）不斷完善和提高網絡環境

　　網絡環境的好壞對于網絡相變和整體關聯行為的好壞有著直接的影響。我國應該努力完善網絡環境，不斷改進傳統的服務質量，應該致力于在網絡上開展多種業務，針對不同的服務等級制定出不同的服務機理，為這些網絡要求進行服務。同時應該摒棄依靠客戶和合作來控制擁塞的行為，盡快的轉移到網絡本身發展上來。目前對于這種改變，沒有一個固定的方向，這就要求國家投入大量的精力，爭取將系統、自組織有序化、協同發展，將各個方面的知識應用于網絡。在這個過程中，跨學科借鑒是個很好的方法，通過這種方法可以很好的解決一些問題，例如網絡擁塞的現象，總之，利用一切可以利用的力量，為網絡發展做出貢獻。

　　4.結語

　　計算機網絡相變的發展和整體關聯行為的研究是一塊開闊的視野區域，挑戰和機遇并存，我們要堅信，在科學的發展下，信息科學和非線性科學總將會很好的融合，成為21世紀科技發展的必然趨勢，在這一趨勢下，人類會對自身智能和生命現象認識的更加透徹，達到前所未有的升華。

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