网络拓扑三维可视化系统的研究与实现

发布时间：2019-09-10 09:16

【摘要】：随着网络技术的迅速发展,互联网中节点的数量急剧增多、节点之间连接关系也日益复杂,这就给网络管理人员认识和分析网络带来了困难。网络可视化利用计算机图形学的知识将抽象的数据文本信息转换为直观的图形信息以进行分析,有助于网络管理人员更加准确有效地认识和理解网络,具有十分重要的研究意义。网络可视化的核心是节点布局算法,现存布局方法的不足主要体现在三个方面:一是以层次型布局算法为代表的布局方法只能处理简单的树状拓扑结构,在处理复杂的网状拓扑时很难得到清晰的可视化图形;二是以力导引算法为代表的布局算法时间复杂度较高,难以满足节点数量较多的大规模网络;三是大多数布局方法得到的可视化图形不能很好的反映网络的内部结构。为了解决上述问题,本文研究双曲空间中的节点布局算法,利用社团划分对节点布局进行约束,使布局结果能够反映网络的真实结构,本文主要工作包括:(1)研究实现了双曲空间下的节点布局算法:双曲几何中空间大小以指数形式增长,这样的性质正好满足树状网络拓扑中节点数量随网络层次递增的增长形式,较高的布局效率结合双曲空间的性质使得该算法能够处理节点个数较多的树状网络拓扑。本文对双曲空间下的二维和三维节点布局算法进行了研究实现,并利用多个数据进行测试,结果表明该算法能够很好地表示出网络拓扑结构。(2)提出了结合社团划分的三维双曲空间布局方法:原始的三维双曲空间布局算法只能处理树状拓扑,本文将其和标签传播社团划分算法相结合,根据社团划分结果从网状拓扑中提取出能反映网络结构的树状拓扑,并利用该树状拓扑对整个网络进行布局。测试结果表明结合社团划分的该新方法不但能够高效的处理复杂网状拓扑,而且能够让可视化图形很好的反映网络拓扑的真实结构信息。基于上述研究,本文设计实现了一个基于三维双曲空间布局的网络拓扑三维可视化系统。该系统不但集成了以双曲空间中的节点布局算法及其改进算法为核心的数据处理模块和可视化图形绘制模块,而且包含了可视化图形的放大、缩小、拖动、旋转等交互操作。通过对该系统的功能进行测试,表明该网络拓扑三维可视化系统能够很好的完成可视化相关任务。
【图文】：

树型布局算法流程图

为一个迭代的过程，每一次迭代包括三个部分：首先计算引力对每个节点造成的位移；然后计算斥力对每个节点造成的位移；最后让温度调和参数线性递减，控制整个布局效果。该布局方法的流程图如图2-4所示：
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP393.02

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本文编号：2533935