基于计算机病毒传播的复杂网络模型的并行计算及研究

摘要

众所周知，计算机单机技术发展的有限性和科学工程计算需求的无限性之间的矛盾决定了计算机发展必然走上多机并行的道路。这就导致了并行计算将成为未来主流计算模式，并行处理技术的发展将成为未来国防建设、国家科技发展的主要推动力量。相应地，这种对工程计算与日俱增的需求也是促使并行处理技术在近二十年来得到蓬勃发展的主要源动力。 尽管并行处理技术在近年来得到长足发展，但它仍不完善，存在诸多尚未解决的问题。 复杂网络的研究是一门跨学科，多交叉的研究，是近年来兴起的一个研究热点。多年来，人们一直习惯于用规则网络的特性来刻画复杂系统的特性。二十世纪六十年代，科学家们开始引入随机网络的概念来刻画复杂系统的特性。近年来，随着学科交叉研究热潮的到来，高性能计算的发展，复杂网络的研究也取得突破性的进展。上世纪末叶发现的复杂网络的两个真实特性：小世界特性和无标度特性，使复杂网络的研究从此进入了一个高潮。 本文就是使用复杂网络这个研究工具来研究计算机病毒的传播过程的，通过选取最常见的WORD宏病毒并从它的传播途经出发建立一个复杂网络，并对这个网络进行统计特征值的计算和分析，得到了控制和预防计算机病毒传播的一个有效途径。 在计算过程中，使用了MPI并行编程模式，对串行程序进行了直接并行化，通过在DELL工作站上进行并行计算。数值实验和结果分析表明，MPI并行计算缩短了运算时间，提高了运算性能；取得了比较好的并行效果。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章引言

1.1并行计算简介

1.1.1并行计算机系统

1.1.2并行计算软件环境和并行算法

1.2复杂网络研究简介

1.3本文的主要研究意义、内容及章节安排

第二章MPI介绍

2.1 MPI标准及其发展

2.2 MPI编程基础

2.3 OpenMP简介

第三章复杂网络研究背景及图论基本知识

3.1复杂网络研究背景

3.2图论基本知识及复杂网络特征值概念

3.2.1图的基本概念

3.2.2复杂网络的一些统计特征值概念

第四章复杂网络上的传播动力学

4.1经典传播模型简介

4.2小世界网络的传播特性

4.3无标度网络的传播特性和强韧性

第五章基于宏病毒传播的复杂网络模型的并行计算实验

5.1计算机宏病毒介绍

5.2本实验意义

5.3实验数据的采集和分析

5.4实验计算环境和主要计算数据

5.4.1 DELL高性能计算工作站机群介绍

5.4.2实验主要计算数据

5.5对平均路径长度的串行和并行计算

5.5.1串行程序设计

5.5.2并行程序设计

5.6实验的不足之处

第六章实验结果分析和并行计算性能评测

6.1实验结果及分析

6.2并行计算性能评测

6.2.1并行加速比

6.2.2并行算法可扩展性分析

6.2.3并行计算结果分析

结束语及工作展望

参考文献

作者攻读学位期间公开发表的论文

致谢