针对随机失效的备份网络设计与脆弱性评估

摘要

现今的网络技术快速发展，应用也趋向于多样化，人们对网络性能的要求也逐步提高。网络的生存性与脆弱性引起研究者们更多的关注。在生存性方面，针对随机失效的保护资源配置问题上，已有的方案会有资源冗余的缺点，因此，本文中引入专用备份网络的解决方案。在网络的脆弱性方面，本文将之与地理因素相关联，这样更加符合实际中网络会遭受毁坏的情形。
　　在第二、三章中，我们集中研究针对随机链路失效的保护资源建立问题。首先我们对网络的鲁棒性和专用备份网络作了相关的概念介绍以及性能分析。鲁棒优化主要是用来解决现实生活中的一些不确定性参数问题，在本文中，我们将之运用于不确定的链路随机失效情形中。而专用备份网络是一种相对较小开销的专用保护方式，可将主网络中失效链路的流量转移到备份网络中指定的保护路径上，由此也可减少网络的复杂性。而对于多链路随机失效的情况，为了避免资源过度配置问题，我们引入失效概率参数p，因此所得到的解决方案也与主网络的可靠性相关。当失效概率低时，保护路径之间可以相互共享更多的资源。并且，利用鲁棒优化以及专用备份网络的概念，我们建立随机链路失效资源分配方案的ILP模型，并对此用了两种拓扑进行仿真分析。
　　在第四章中，我们研究网络对于自然灾害损坏的脆弱性评估。由于通信网络很容易受到自然灾害的影响，这些自然灾害发生在特定的地理位置并且损坏网络的特定部分，因此，网络的地理布局就决定了这些自然灾害发生时对网络连通性的影响。寻找网络中最脆弱的部分，也就是对于网络的容量和连通性造成破坏最大的位置，可帮助我们更好地分析网络可靠性能。在本文中我们将灾害模拟为线性和圆形，并提出了找到最坏情况的线性切割和圆形切割算法。在仿真部分，针对三种类型的网络拓扑进行了数据分析。此种方法寻找到了网络中的最脆弱点，能有效得降低地理灾害对网络的造成的毁坏。

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第一章绪论

1 .1网络的鲁棒性

1 .2网络的生存性

1 .3网络的脆弱性

1 .4本文主要贡献与内容安排

第二章鲁棒优化与专用备份网络原理

2 .1网络设计中的鲁棒优化

2 .2专用备份网络

2 .3本章小结

第三章随机失效的专用备份网络设计

3 .1带链路失效概率参数模型

3 .2链路均匀负载网络的备份网络分析

3 .3链路一般性负载网络的备份网络分析

3 .4仿真分析

3 .5 本章小结

第四章网络脆弱性评价

4 .1地理相关的网络脆弱性

4 .2切割模型初步分析

4 .3线性切割算法

4 .4圆形切割算法

4 .5仿真与结果分析

4 .6本章小结

第五章总结与展望

5 .1论文总结

5 .2工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果