考虑邻接点贡献的通信网关键节点评估方法

doi:10.13232/j.cnki.jnju.2019.05.003

南京大学学报(自然科学版) ›› 2019, Vol. 55 ›› Issue (5): 725–732.doi: 10.13232/j.cnki.jnju.2019.05.003

考虑邻接点贡献的通信网关键节点评估方法

伊小素,冀羽(),曾华菘,熊瑞

北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京，100191

收稿日期:2019-05-16 出版日期:2019-09-30 发布日期:2019-11-01
通讯作者: 冀羽 E-mail:newbeil@126.com

Evaluation method of key nodes in communication networkconsidering contribution of adjacent nodes

Xiaosu Yi,Yu Ji(),Huasong Zeng,Rui Xiong

School of Instrumentation Science and Opto?electronics Engineering，Beihang University，Beijing，100191，China

Received:2019-05-16 Online:2019-09-30 Published:2019-11-01
Contact: Yu Ji E-mail:newbeil@126.com

摘要/Abstract

摘要：

通信网络中的某些节点对整个网络具有重要的作用.关键节点的失效可能导致整个通信网络的性能急速下降甚至瘫痪.为确定通信网络中的关键节点，提出一种考虑了邻接点贡献的通信网关键节点评估方法，该方法同时考虑了节点的多方面属性以及其邻域内节点的影响.利用该方法对ARPANET(Advanced Research Projects Agency Network)进行了节点重要性的评估，并通过网络可靠性的相关理论和OPNET仿真建模工具对其进行了验证，证明了该方法的准确性.同时还发现，对通信网络的关键节点的冗余部署可以保障其网络性能，增加可靠性.

关键词: 通信网络, 关键节点, 节点重要度, 贡献矩阵, 邻域

Abstract:

Key nodes of communication networks are important. The failure of key nodes may lead to a drastic drop of the network performance or even network crash. In order to find the key node in the communication network，a node importance evaluation method based on node contribution degree and contribution matrix was proposed. This method took into account the multi?attributes of nodes and also the influence of nodes within their adjacent area. The test result shows that this method provides reasonable result compared with other methods when used in the Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET). This method was also verified with the network reliability theory and a simulation was run in the OPNET Modeler to verify this method. Finally the simulation results also discover that backup of the key nodes is of importance to the communication network’s performance and reliability.

Key words: communication network, key node, node importance, contribution matrix, adjacent area

中图分类号:

TN915.02

伊小素,冀羽,曾华菘,熊瑞. 考虑邻接点贡献的通信网关键节点评估方法[J]. 南京大学学报(自然科学版), 2019, 55(5): 725–732.

Xiaosu Yi,Yu Ji,Huasong Zeng,Rui Xiong. Evaluation method of key nodes in communication networkconsidering contribution of adjacent nodes[J]. Journal of Nanjing University(Natural Sciences), 2019, 55(5): 725–732.

图/表 9

图1

表1

不同算法的节点重要度计算结果"

节点	本文方法	文献[5]	文献[8]	文献[4]	文献[6]
$V 1$	0.1747	0.1528	0.6262	0.0355	0.3808
$V 2$	0.2470	0.2987	0.9721	0.1770	0.8538
$V 3$	0.2628	0.2984	0.9930	0.4526	1.0000
$V 4$	0.2480	0.1562	0.8387	0.2948	0.5000
$V 5$	0.2147	0.1090	0.8387	0.2776	0.3192
$V 6$	0.2129	0.1261	0.9836	0.3294	0.4038
$V 7$	0.1977	0.0935	0.8797	0.1899	0.1269
$V 8$	0.1670	0.0634	0.8797	0.1458	0.0115
$V 9$	0.1653	0.0624	0.8797	0.1399	0.0000
$V 10$	0.1861	0.0680	0.8797	0.1921	0.0808
$V 11$	0.2346	0.1062	0.8797	0.2684	0.2654
$V 12$	0.2599	0.1815	0.9780	0.4393	0.6385
$V 13$	0.2381	0.1839	0.8051	0.2466	0.5500
$V 14$	0.2133	0.2369	0.9864	0.2625	0.8423
$V 15$	0.1999	0.2522	0.8787	0.1018	0.6654
$V 16$	0.1939	0.1978	0.6639	0.0708	0.5115
$V 17$	0.2273	0.2214	0.6977	0.1530	0.6154
$V 18$	0.2456	0.1970	0.7701	0.2383	0.6077
$V 19$	0.2457	0.1845	0.9671	0.3630	0.6615
$V 20$	0.2098	0.1115	0.8279	0.1734	0.3269
$V 21$	0.1968	0.1023	0.8279	0.1627	0.2154

表1

表2

失效带来的可靠性下降"

节点	$V 3$	$V 12$	$V 4$
可靠性下降	25.0%	22.1%	16.5%

表2

表3

冗余带来的可靠性提升"

节点	$V 3$	$V 12$	$V 4$
可靠性上升	3.2%	2.8%	1.3%

表3

图2

图3

图4

表4

单节点失效下的吞吐下降（前三名）"

节点	$V 3$	$V 12$	$V 4$
吞吐量下降	25.1%	20.6%	16.1%

表4

表5

随机失效下的吞吐下降（前三名）"

节点	$V 3$	$V 12$	$V 4$
吞吐量下降	29.0%	21.8%	17.5%

表5

参考文献 19

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