计算机复杂网络系统中竞争特性的研究

论文摘要

随着近二十多年计算机网络、通信技术的飞速发展,在计算机系统、通信系统基础上发展形成的计算机网络系统呈现出日益复杂的特性。因特网以及广域网、城域网、局域网都近似呈现出开放的复杂巨系统的特性,其中尤其以竞争、合作特性为最。为此本文对计算机网络复杂系统中存在的竞争—冲突问题进行了研究。主要包括以下几个方面的工作:讨论了计算机网络系统表现出来的复杂特性,尤其对系统的竞争特性进行了深入分析。得出以下结论:在复杂的计算机网络系统中,竞争具有普遍性和客观性,而合作具有特殊性和暂时性。要根据客观的需求和竞争的特性改进冲突解决策略,化解冲突,从而实现成员间的有序合作。针对由用户竞争Internet网络资源引起的网络拥塞,提出了基于多优先级动态缓存管理策略的优化算法—PDT-RED算法和OPDT-RED算法。通过该算法,当大量突发数据竞争缓存引发冲突时,保证了高优先级数据的低丢包率和缓冲区的利用率。实验证明,这两种改进的RED算法不仅简单易于实现,还降低了平均分组丢失率。基于OPNet网络仿真工具,对多星局域网（Local Area Network,LAN）中存在的竞争—冲突淘汰（Contention-Collision Cancellation,C-CC）存取控制方式进行了仿真建模。通过仿真实验,将仿真结果与已报告的单星LAN的Ⅰ类系统模型数学建模结果进行了比较;对C-CC存取方式Ⅰ类、Ⅲ类、Ⅴ类系统模型进行了性能比较;同时探讨了C-CC存取方式Ⅰ类系统模型在中心节点交换通道大于1条件下的性能。对重负载下双星LAN的C-CC存取方式Ⅰ类系统模型进行了数学建模研究。关于多星LAN数学建模的研究,较长一个时期人们主要集中在中心节点交换通道为1的单星LAN。截止目前C-CC存取方式的Ⅰ-Ⅵ类系统模型都已进行了数学建模。由于数学方面存在的困难,中心节点交换通道为2的所谓双星LAN的数学建模研究突破很晚。目前只报告了重负载下双星LAN的一种数学建模。该文选择了观察时点有顾客的终端作为观察终端A,求得了顾客在系统中的平均滞留时间。而本文选择了观察时点无顾客的终端作为观察终端A,求得了以嵌入点r时点为起点至A第一次产生的顾客离开系统的平均时间τi,由于τi能体现观察终端产生顾客的滞留时间,因此能够进一步评价双星LAN的性能。在完成上述研究工作之后,本文首次对重负载下双星LAN的C-CC存取方式Ⅴ类系统模型进行了数学建模研究。选择了观察时点有顾客的终端作为观察终端A,求得了以嵌入点r时点为起点至A顾客离开系统的平均时间ti。这一研究是继Ⅰ类双星LAN之后,对双星LAN竞争-冲突淘汰方式的又一创新研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 对复杂的Internet网运用网络动力学的研究动态
• 1.2.2 计算机网络复杂系统竞争特性的研究动态
• 1.2.3 竞争—冲突淘汰存取方式的研究动态
• 1.3 本文研究内容和解决的问题
• 第二章 基于计算机网络系统复杂性的竞争特性初探
• 2.1 计算机网络系统的复杂性体现
• 2.2 计算机网络系统的竞争特性
• 2.2.1 局域网内系统成员竞争问题
• 2.2.2 路由器级或域间级的竞争问题
• 2.2.3 竞争—冲突的时间性
• 2.3 追踪测试
• 2.4 小结
• 第三章 Internet中一种竞争缓存的冲突解决方法
• 3.1 引言
• 3.2 算法描述
• 3.2.1 PDT-RED算法
• 3.2.2 OPDT-RED算法
• 3.3 仿真实验
• 3.3.1 分组丢失率
• 3.3.2 平均队列长度阈值
• 3.3.3 队列长度
• 3.4 小结
• 第四章 竞争—冲突淘汰存取方式的仿真建模研究
• 4.1 引言
• 4.2 单星LANⅠ类系统模型的仿真建模
• 4.2.1 网络域和节点域建模
• 4.2.2 进程域建模
• 4.2.3 仿真结果与性能评价
• 4.3 Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ类单星LAN的仿真建模及比较
• 4.3.1 三类系统模型的比较
• 4.3.2 OPNET仿真建模
• 4.3.3 仿真结果分析
• 4.4 多星LAN中Ⅰ类系统模型的仿真建模的探讨
• 4.4.1 多星LAN系统模型
• 4.4.2 OPNet仿真实验及性能评价
• 4.5 小结
• 第五章 基于竞争—冲突淘汰存取方式Ⅰ型系统模型的数学建模
• 5.1 引言
• 5.2 数学模型的建立
• 5.2.1 解析条件设定
• ij（A_r=0,A₁=0）和P_ij（A_r=0,A₁=1）'>5.2.2 转移概率P_ij（A_r=0,A₁=0）和P_ij（A_r=0,A₁=1）
• j（A）的形成'>5.2.3 T_j（A）的形成
• i（0）]'>5.2.4 E[T_i（0）]
• 5.3 数值计算及结果分析
• 5.3.1 实验流程
• 5.3.2 数值分析
• 5.4 小结
• 第六章 基于竞争—冲突淘汰存取方式Ⅴ型双星LAN的数学建模
• 6.1 引言
• 6.2 解析条件分析与符号设定
• 6.2.1 条件和设定
• i（1）（H_r）的形成'>6.2.2 T_i（1）（H_r）的形成
• 6.3 数学模型的建立
• 剩1]和E_i[S_剩2]'>6.3.1 E[S_剩1]和E_i[S_剩2]
• 6.3.2 转移概率
• i[L_r]、E_i[L_r1]和E_i[L_r2]'>6.3.3 E_i[L_r]、E_i[L_r1]和E_i[L_r2]
• i（1）（H_r=1）]'>6.3.4 E[T_i（1）（H_r=1）]
• i（1）（H_r=2）]'>6.3.5 E[T_i（1）（H_r=2）]
• i（1）]'>6.3.6 E[T_i（1）]
• 6.4 模拟实验
• 6.4.1 实验流程
• 6.4.2 实验结果讨论
• 6.5 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 攻读学位期间参与的项目
• 致谢