因特网突现行为研究综述

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1、万方数据第37卷第5期2010年5月计算机科学ComputerScienceV01．37No．5May2010因特网突现行为研究综述唐红黄鼎吴渝(重庆邮电大学网络与计算研究中心重庆400065)摘要因特网是一个处在不断演化中的开放复杂巨系统，其复杂性对网络管理、网络新技术和新业务开发带来极大的挑战。突现现象是其重要的行为特征，得到众多研究者的关注。研究因特网的突现行为对于深入理解因特网运行规律、更好地进行网络及用户管理、设计高效的新网络协议和新业务有着重要的理论和实践指导意义。分析了因特网不同层面

2、的突现现象和主要特征，介绍了网络突现行为的研究进展及与网络突现行为相关的计算模型，讨论了进一步研究的方向。关键词复杂网络，网络行为，突现行为，突现模型中图法分类号TP393文献标识码AOverviewsOilInternetEmergentBehaviourResearchTANGHongHUANGDingWUYu(NetworkandComputationResearchCenter，ChongqingUniversityofPostsandTelecommunications，Chongqin

3、g400065，China)AbstractAsaconstantevolvingopencomplexgiantsystem，Internetbringsabigchallengeonnetworkmanagement，aswellasdevelopingnewtechnologyandnewbusiness．OneofthemostimportantbehaviourcharactersofInternetise-mergentphenomenawhichattractsmanyreseare

4、hers’attention．InvestigationofInternetbehaviourcanhelptOunder-standthelawofInternet，andplayasignificantroleinguidingthetheoryandpracticeoneffectivenetworkandusermanagement，developmentOfnewnetworkprotocolsandservices．Inthispaper，theemergentbehaviourand

5、majorfea—turesinthedifferentlayersofInternetwereanalyzed．Thenthecurrentresearchesaboutnetworkemergentbehaviourandrelatedcomputingmodelsweresummarized．Finallythedirectionofinvestigationinthisareawasdiscussed．KeywordsComplexnetwork，Networkbehaviour，Emer

6、gentmodel1引言突现现象(EmergentPhenomena)是指复杂系统内部个体之间通过局部非线性相互作用，在系统层面产生的一些新属性和新现象[I]。自然界中普遍存在突现现象，如水里的鱼自发形成优美的群聚结构、蚁群寻找通向食物最短的路径、大量脑神经元细胞的活动激发思维。社会系统中也能观测到这种现象，如突发的金融危机、谣言迅速传播等。具体的突现现象虽然各不相同，但都与复杂系统紧密联系。因特网是一个开放的复杂巨系统。我国著名科学家钱学森院士提出了复杂巨系统的概念[2-3]，并指出信息网络及用

7、户是一个开放的复杂巨系统。后来戴汝为院士等从系统学的角度出发，剖析与揭示了因特网系统的本质，进一步明确了因特网就是一个复杂巨系统[4]。因特网的复杂性特征有进化和同进化特性、幂律无尺度性、适应性、自相似性、自组织过程、自催化过程、临界性、多发层次特性、相变及混沌的边缘等，其中最重要的就是宏观整体的突现性质。这一结论已经被许多研究结果所证实，得到了许多研究者的认阿孔6。。所以说，突现(Emergence)是复杂系统一种公认的共性。研究因特网中的突现行为，就是研究构成网络的个体所不具有而网络整体上表现

8、出来的新的功能和现象。其中既有一些有利的突现行为，如无中心控制的路由协议具有鲁棒性、适应性和可扩展性；也有一些不好的突现行为，如潜在的级联失效事件，使得网络具有脆弱性。一方面，随着因特网的演进和网络技术的快速发展，使网络呈现出难以预测的复杂性。人们需要创造新的方法来分析和理解大尺度的网络行为。另一方面，现在的社会生活越来越依赖于因特网，深入了解因特网的复杂行为及其形成规律，对构建高可信网络、保证网络安全可靠运行具有重要意义。2因特网的突现行为分析因特网是一个开放的、与人类社会紧密耦