互联网（IPv4/IPv6）宏观拓扑结构生命特征

发布时间：2021-11-27 15:19

　　从生物进化的角度看待互联网演化,可以操控并引导网络演化方向,预测未来互联网结构与功能的发展趋势.择取CAIDA互联网全球研究机构2010—2014年互联网IPv4及IPv6全网探测数据.将Eigen对"生命特征"的定义与互联网宏观拓扑特征量的定义融合:以标准网络结构熵表征网络代谢行为;以1-25核网络度分布频度变化描述网络自复制特性;从网络平均聚集系数及网络平均路径长度的演化情况观测互联网自复制过程中出现的误差.对比分析互联网3种生命特征,发现IPv4与IPv6互联网均具有生命特征,且IPv6的生命特征较IPv4更明显,网络拓扑更具生命力.从互联网宏观拓扑中提取生命特征,是将生物学思想成功引入互联网领域的标志,这不仅对未来互联网研究提供更丰富的研究方法和更大的研究空间,更为有效地实现网络功能、预测并指导互联网发展提供理论支持. 

【文章来源】：计算机研究与发展. 2016,53(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

图１互联网标准网络结构熵演化图Ｆｉｇ．１ＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｎｅｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｎｔｒｏｐｙｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔ．

Ｆｉｇ．１ＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒｎｅｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｎｔｒｏｐｙｏｆｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔ．图１互联网标准网络结构熵演化图由图１可知，ＩＰｖ４与ＩＰｖ６互联网标准网络结构熵均在时序上不断增大，但增长幅度并不相同．图１（ａ）中ＩＰｖ４结构熵从０．０７４波动上升至０．０７９附近，上升约０．００５；图１（ｂ）ＩＰｖ６结构熵较为稳定，探测初期基本维持在０．０１４８左右，在２０１３年下半年小幅阶跃至０．０１５８左右，上升数值为０．００１．可见在６０个月的探测期间，ＩＰｖ４网络的熵增大于ＩＰｖ６．将ＩＰｖ４与ＩＰｖ６互联网标准网络结构熵演化情况进行对比，不同协议下互联网的标准网络结构熵存在差异，比较结果为ＩＰｖ４＞ＩＰｖ６．说明ＩＰｖ６网络宏观拓扑较ＩＰｖ４具有更强的拓扑演化秩序性，网络拓扑具有更强的发展潜力和更稳定的运行性能，即系统代谢功能更强，且经过相同的发展时间之后仍是如此，这与ＩＰｖ６区域组网这一协议特点有很大关系．网络结构熵作为一个描述系统状态的函数，熵值变化趋势可直接反映系统状态演化方向．根据定理１，标准网络结构熵最大值为１，故相对而言，即便是标准网络结构熵值较大的ＩＰｖ４互联网络，其量级也仅为１０－２，远非均匀网络，因此，互联网仍是宏观有序的拓扑结构，ＩＰｖ４互联网仍处于平稳正常的发展状态．未来从ＩＰｖ４向ＩＰｖ６或其他下一代网络的转型与演变过程当中，ＩＰｖ４仍具有代谢动力，系统不会出现崩溃或失稳等不良运行迹象．从系统论的角度来看，观察到的熵增趋

【参考文献】：
期刊论文
[1]利用网络结构熵研究复杂网络的演化规律[J]. 罗鹏,李永立,吴冲.  复杂系统与复杂性科学. 2013(04)
[2]网络结构熵及其在非标度网络中的应用[J]. 谭跃进,吴俊.  系统工程理论与实践. 2004(06)



本文编号：3522549