靶场网络拓扑结构优化设计.pdf

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1、·鉴定与思考·兵器试验2014—3靶场网络拓扑结构优化设计刘亮刘丽丽田野李红维(白城兵器试验中心，白城，137001)摘要从拓扑结构层面，对靶场军综网进行分析研究，应用遗传算法对网络拓扑结构进行优化设计，使网络达到较优的运行状态，从而实现网络资源的更大效益，同时也为试验IP网络的建设提供参号依据。关键词网络拓扑遗传算法无尺度网络幂律指数，、一—具体的量化值，需要考虑各单位实际情况和各种V刚口业务的故障容忍度。靶场军综网在建网初期，经过周密的设计规下面从网络拓扑结构的层面分析一下靶场军划，形成了以机关办公楼、通信机房、CSZ

2、站办综网存在的问题。靶场的网络拓扑分为三层，分公楼、HPZ站办公楼4个节点为骨干网络节点的别是核心层、汇聚层和接入层。核心层主要由通星形拓扑结构，随着各单位对信息化网络需求的信机房的核心交换机构成；汇聚层是与核心交换增加，问题不断涌现，这集中体现为3方面问题：机直接相连的并承担各基层单位信息汇聚作用的(1)新的入网单位不断增加，后续接人大都网络设备，主要包括机关办公楼、HPZ、QWQ、采用就近接人的简单原则，缺乏统一的规划设计，CSZ、TXT、JSB、DYZ老站部的汇聚交换机；接造成军综网布局整体上比较凌乱不利于网络统一人

3、层主要指各单位直接与入网计算机相连的接人管理；交换机。随着靶场网络规模的扩大，网络拓扑结(2)由于仅仅从节省接人经费的因素考虑，构也趋于复杂化，按照计算机网络节点的分层原而没有考虑网络的维护成本、故障成本和安全成则，自然而然的形成网络汇聚节点的幂律分布特本等因素，造成网络整体运行效率和可靠性都受性，首先引入网络拓扑结构建模的几个重要概念：很大影响；(1)节点的度¨。：节点i的度定义为该(3)由于新的入网用户数量的增加，原有网节点连接的其他节点的数目。网络中所有节点的络的顶层设计不能适应现有的网络需求，需要考度的平均值称为网

4、络的节点平均度。网络中节点虑对骨干网络的布局和带宽分配进行重新设计。度的分布情况可用分布函数P(

5、j})来描述，P(尼)表本文针对上述问题对靶场网络进行优化设计，示一个随机选定的节点的度为的概率。在网络提高网络的整体运行效率和可靠性。日趋复杂的情况下，复杂网络的度趋向于幂律特靶场网络拓扑结构问题分析三≮蠡言蓁计算机网络的拓扑结构是指网上计算机或网点其度为的概率反比于k的次幂。络设备与传输媒介所构成的线与节点的物理构成(2)聚类系数⋯：假设网络中的节点i有模式，其集中表现的是计算机网络各个节点的连条边将它与其他节点相连，这k

6、个节点就称为节接关系，从这个意义上讲，它主要区别于实际的点i的邻居。在这k个节点之间最多可能有k(k物理连接结构，本文着重解决的问题是在网络的一1)／2条边相互连接。而这个节点之间实际存复杂度逐步扩大的情况下，在满足既定的业务需在的边数m和总的可能的变数i(ki一1)／2之比求的前提下，寻找付出最少代价的最优解。所谓就定义为节点i的聚类系数c。基于以上两个基网络代价，既包括建设和维护经费，也包括网络本概念，结合靶场网络拓扑的分层结构，可以认中断与网络泄密带来的各种损失，也就是说如果为靶场网络为“元尺度网络”，该网络有几个显

7、综合考虑各种代价因素，网络的管理成本、可靠著特点：性、安全性都可以量化为实际的网络运行代价，①节点度服从幂律分布，大部分节点只有兵器试验2014—3·鉴定与思考·少数几个连接，而某些节点却拥有与其他节点的用e表示全体e的集合，用d表示节点i的度，大量连接(如核心层和汇聚层节点)。这些具有Iv且D=∑d；S表示群体的规模或大小，表示染大量连接的节点称为“集散节点”。色体串的长度，pc表示杂交概率，dm表示变异②鲁棒性，网络中少数接人节点发生故障概率。并不会影响其它网络的正常运行，这种鲁棒性随2．3网络优化设计过程着链路冗余度

8、和聚类系数的提高而增强，但毋庸(1)编码：一般用遗传算法在求解优化问题置疑是以提高建设成本为代价。时，首先要对求解问题进行编码。编码方式有很③脆弱性，这是问题的关键，由于核心和多种，如直接编码、二进制编码等，由于本文是汇聚节点拥有大量连接，其数量高达整个靶场网求解代价c最小的网络拓扑图，可以用邻接矩阵络的80％，它支撑着整个网络的运行，如果针对来表示，可以直接对邻接矩阵进行操作，这样就汇聚节点的恶意攻击，造成其中断，整个网络将不需要进行编码和解码过程。对于一个Ⅳ节点的陷人瘫痪。网络，从图的角度理解，共有』I、r(N一1)／

9、2条边，该网络存在的主要问题是网络拓扑的长链路所以染色体的长度可以定义为Ⅳ(N一1)／2的二进问题和骨干节点的脆弱性问题。制串，邻接矩阵可以表示为图1的形式。2基于遗传算法的网络拓扑优化设0。12计02．1遗传算法的基本原理剖遗传算法是一种通用而有效的求解最优化问题的方法，其基本流程为：首先对问题进行编