一种基于结点连接的随机网络拓扑结构生成方法
【专利摘要】本发明提供的是一种基于结点连接的随机网络拓扑结构生成方法，首先生成随机数用于确定网络结点的数目N，对于每个接点随机生成一个随机数M，表明该结点将与M节电发生通信，同时调整随机数保证生成连接中不存在双向和自连接的情况。本发明使用随机数生成模拟随机网络，突出模拟网络的随机性，并且克服随机网络拓扑很难贴近真实网络的缺点，生成一种更加贴近真实网络结构特性的网络拓扑。
【专利说明】一种基于结点连接的随机网络拓扑结构生成方法
(-)【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及的是一种基于结点连接的随机网络拓扑结构生成方法。
(二)【背景技术】
[0002]在计算机网络研究中，经常需要对新的应用程序、体系结构或者协议等进行评估，因此基于真实网络的网络模拟就成了计算机网络研究的一种重要方法。由于网络存在多样性和复杂性，影响网络模拟稳定性的重要因素就是所使用的网络拓扑模型。用尽量能反映真实网络的模型作为对真实网络环境的一种抽象，使之作为网络模拟的基本输入，是取得正确结果的必要条件。
[0003]目前网络拓扑的生成存在三种方法:人为指定或者人工的从网络拓扑库中选择，以一定的模型和算法为基础由计算机辅助生成；随机生成。其中，前两种方法基本是以传统的网络拓扑和一些著名的网络拓扑结构为基础的，生成的网络结构仅能反映过去和现在网络的特性，不能反映将来可能出现的与过去和现在不同的网络结构，前两种方法对生成的网络拓扑结构对于网络的研究而言，不具有普遍性。
[0004]通过上面的分析，为保证产生的网络拓扑更具有通用性，我们提出了一种随机网络拓扑的生成方法:生成随机数，用于确定网络结点的数目N，对于每个接点随机生成一个随机数M，表明该结点与M间存在一条连接通路，同时调整随机数保证生成连接中不存在双向和自连接的情况，这样就模拟了一种随机网络拓扑的生成。
(三)
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于结点连接的随机网络拓扑结构生成方法。该方法使用随机数生成模拟随机网络，突出模拟网络的随机性，每次产生的模型网络从顶点分布到连接方式都不尽相同。并且克服随机网络拓扑很难贴近真实网络的缺点，生成一种更加贴近真实网络结构特性的网络拓扑。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
[0007]一种基于结点连接的随机网络拓扑结构生成方法，其特征在于:本发明的目的是这样实现的:本发明的目的是这样实现的:设生成随机整数N为网络拓扑中网络结点的数目，遍历每一个结点，为每一个结点生成随机数M,表示该结点与M个结点有连接，M〈N ;使用N*N维矩阵G记录网络结点连接关系的拓扑图，矩阵中元素Gu，1≤≤i，j≤N的值为O或者1，O表示网络结点i和结点j不存在连接通路，I表示网络结点i和结点j之间存在连接通路，任意两个结点件只保留一条直接连接通路；初始化矩阵G，使得矩阵G中所有元素的值为O ;对网络中的每个结点Ni,生成随机数M表示Ni将与M个结点进行连接，随机生成M个整数组成集合A= (A1,…，AM},满足Ai e {1，2，...，N}且Ai古Ni ;这样最终生成矩阵G表示优化的网络拓扑，模拟生成了一种基于结点连接的随机网络拓扑；
[0008]具体步骤为:
[0009](1)用户输入随机网络结点数目N，表示随机网络结点集合位N= {K，N2, , Nj ;[0010](2)初始化生成N*N维零矩阵G，G中元素均为0，用于描述网络拓扑结构；
[0011](3)初始化 i=l;
[0012](4)生成随机数M，M〈N ；
[0013](5) NUM=O;
[0014](6)随机生成 M-NUM 个随机数集合 A=队，A2, , AiramUiMAi e {1，2，...，N}且Ai古队，初始化j=l ；
[0015](7)从集合A取出Aj;
[0016](8)如果G ,、=1,则执行步骤10，否则执行步骤9 ；
[0017](9)对6 f X赋值为I，对仏為赋值为I ;
[0018](10) j值加I ;如果j> (M-NUM)执行步骤11，否则执行步骤7 ；
[0019](11)修改NUM为矩阵G中第i列中I的个数；
[0020](12)如果NUM〈M则执行步骤6否则执行步骤13 ；
[0021](13) i的值加I ;如果i>N，执行步骤4，否则执行步骤14 ；
[0022](14)矩阵G中记录了一个完整的随机网络拓扑结构，程序结束。
[0023]本发明的关键在于如何保证网络结点和网络连接的随机性。为此，通过随机数确定网络结点和连接来生成整个拓扑网络，并将不满足现实连接的数值重新生成调整，在保证网络拓扑随机的基础上，还使生成的网络更加贴近真实的网络。
[0024]其主要特点如下:
[0025]1、使用随机数生成方法来确定网络拓扑的结点和连接，对于网络中的每个接点生成随机连接,体现网络拓扑的普遍性；
[0026]2、控制随机数的生成，保证生成的拓扑网络中不存在自连接和双向连接，同时为每个结点生成有效连接，避免随机网络中孤儿结点的存在。
(四)【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1:一种基于结点连接的随机网络拓扑结构生成方法
(五)具体的实施方式
[0028]下面结合附图距离对本发明作更详细的描述:
[0029]本发明所述方法的特征在于:
[0030]设生成随机整数N为网络拓扑中网络结点的数目，遍历每一个结点，为每一个结点生成随机数M,表示该结点与M个结点有连接，M〈N ;使用N*N维矩阵G记录网络结点连接关系的拓扑图，矩阵中元素Gu，1 ≤ i, j≤ N的值为O或者1，O表示网络结点i和结点j不存在连接通路，I表示网络结点i和结点j之间存在连接通路，任意两个结点件只保留一条直接连接通路；初始化矩阵G，使得矩阵G中所有元素的值为O ;对网络中的每个结点Ni,生成随机数M表示Ni将与M个结点进行连接,随机生成M个整数组成集合A= (A1,…，AmI ,满足Ai e {I, 2,...,N}且Ai古Ni ;这样最终生成矩阵G表示优化的网络拓扑，模拟生成了一种基于结点连接的随机网络拓扑；具体步骤为:
[0031](I)用户输入随机网络结点数目N，表示随机网络结点集合位N= {K，N2, , Nj ;[0032](2)初始化生成N*N维零矩阵G，G中元素均为0，用于描述网络拓扑结构；
[0033](3)初始化 i=l ;
[0034](4)生成随机数M，M〈N ；
[0035](5) NUM=O ；
[0036](6)随机生成 M-NUM 个随机数集合 A= (A1, A2, , Am_nJ，满足 Ai e {1，2，...，N}且Ai古队，初始化j=l ；
[0037](7)从集合A取出Aj;
[0038](8)如果G'、= I，则执行步骤10，否则执行步骤9 ；
[0039](9)对、赋值为1，对赋值为I ;
[0040](10) j值加I ;如果j> (M-NUM)执行步骤11，否则执行步骤7 ；
[0041](11)修改NUM为矩阵G中第i列中I的个数；
[0042](12)如果NUM〈M则执行步骤6否则执行步骤13 ；
[0043](13) i的值加I ;如果i>N，执行步骤4，否则执行步骤14 ；
[0044](14)矩阵G中记录了一个完整的随机网络拓扑结构，程序结束。
[0045]其具体实施模式是这样的:
[0046]首先生成网络结点数N，然后对于每个结点生成一个随机数M，表明该结点与M个结点之间存在连接通路，对于每一个网络结点，随机生成M个结点，若生成的结点中与该结点的值相同则重新生成，否则查看记录网络拓扑的矩阵中，是否已存在一条相同的连接，如果已存在则默认已有连接，不再重新生成，这样是为了保证最后生成的网络拓扑中不存在自连接和双向连接，最后将合法的连接影射记录入拓扑矩阵，这样便使用矩阵记录了一个完整的随机网络拓扑结构。
【权利要求】
1.一种基于结点连接的随机网络拓扑结构生成方法，其特征在于:本发明的目的是这样实现的:设生成随机整数N为网络拓扑中网络结点的数目，遍历每一个结点，为每一个结点生成随机数M,表示该结点与M个结点有连接，M〈N ;使用N*N维矩阵G记录网络结点连接关系的拓扑图，矩阵中元素Gu，I ^ i, j ^ N的值为O或者1，O表示网络结点i和结点j不存在连接通路，I表示网络结点i和结点j之间存在连接通路，任意两个结点件只保留一条直接连接通路；初始化矩阵G，使得矩阵G中所有元素的值为O ;对网络中的每个结点Ni,生成随机数M表示Ni将与M个结点进行连接,随机生成M个整数组成集合A= (A1,…，AmI ,满足Ai e {I, 2,...,N}且Ai古Ni ;这样最终生成矩阵G表示优化的网络拓扑，模拟生成了一种基于结点连接的随机网络拓扑； 具体步骤为: (1)用户输入随机网络结点数目N，表示随机网络结点集合位N=汍，N2,,NJ ; (2)初始化生成N*N维零矩阵G，G中元素均为O，用于描述网络拓扑结构； (3)初始化i=l； (4)生成随机数M，M〈N;
(5)NUM=O； (6)随机生成M-NUM 个随机数集合 A=M1, A2,, Am_nJ，满足 Ai e {1，2，...，N}且Ai古队，初始化j=l ； (7)从集合A取出Aj; (8)如果=I，则执行步骤10，否则执行步骤9 ； (9)对Gw赋值为1，对6 ~赋值为I ; (10)j值加I ;如果j> (M-NUM)执行步骤11，否则执行步骤7 ； (11)修改NUM为矩阵G中第i列中I的个数； (12)如果NUM〈M则执行步骤6否则执行步骤13； (13)i的值加I ;如果i>N，执行步骤4，否则执行步骤14 ； (14)矩阵G中记录了一个完整的随机网络拓扑结构，程序结束。
【文档编号】H04L12/751GK103457859SQ201310395170
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】姚文斌, 韩司, 卢亮 申请人:北京邮电大学