复杂网络博弈的难点在于其模型本身的复杂性和动态性。复杂网络博弈利用图论的方法描述各个玩家之间的联系和关系,各个节点之间的行为会相互影响和调整,而玩家的策略也在不断地变化和调整。这种复杂的网络关系和动态变化的模型使得复杂网络博弈的预测、分析和优化变得十分困难。
另一方面,复杂网络博弈涉及到多种因素的综合作用,包括玩家的心理、战术、策略等等,这些因素的相互作用会产生一系列非线性效应,使得模型的复杂程度大幅增加。同时,不同节点之间的博弈也会相互影响,这种效应又增加了模型的难度。
由于复杂网络博弈的难度较大,需要一些特殊的理论和方法来解决,比如非线性动力学、博弈论、网络动力学等。这些理论和方法旨在研究和解决博弈过程中的稳态分析、动态演化、均衡计算和节点行为的分析等问题。为了更好地实现复杂网络博弈的预测和应用,我们需要不断深入研究、发展更先进的理论和技术。
“社会网络”指的是社会成员及其相互关系的集合。社会网络中所说的“点”是各个社会成员,而社会网络中的“边”指的是成员之间的各种社会关系。成员间的关系可以是有向的,也可以是无向的。同时,社会关系可以表现为多种形式,如人与人之间的朋友关系、上下级关系、科研合作关系等,组织成员之间的沟通关系,国家之间的贸易关系等。社会网络分析(Social Network Analysis)就是要对社会网络中行为者之间的关系进行量化研究,是社会网络理论中的一个具体工具。
因此,社会网络分析关注的焦点是关系和关系的模式,采用的方式和方法从概念上有别于传统的统计分析和数据处理方法。
社会网络通常表达人类的个体通过各种关系连接起来,比如朋友、婚姻、商业等,这些连接宏观上呈现出一定的模式。很早的时候,一些社会学家开始关注人们交往的模式。Ebel等进行了一个电子邮件版的小世界问题的实验,完成了Kiel大学的5000个学生的112天电子邮件连接数据,节点为电子邮件地址,连接为消息的传递,得到带指数截断的幂律度分布,指数为r=1.18。同时证明,该网络是小世界的,平均分隔为4.94。
社会网络分析,可以解决或可以尝试解决下列问题:
“中心性”是社会网络分析的重点之一,用于分析个人或组织在其社会网络中具有怎样的权力,或者说居于怎样的中心地位,这一思想是社会网络分析者最早探讨的内容之一。
点度中心度表示与该点直接相连的点的个数,无向图为(n-1),有向图为(入度,出度)。
个体的中心度(Centrality)测量个体处于网络中心的程度,反映了该点在网络中的重要性程度。网络中每个个体都有一个中心度,刻画了个体特性。除了计算网络中个体的中心度外,还可以计算整个网络的集中趋势(可简称为中心势,Centralization)。网络中心势刻画的是整个网络中各个点的差异性程度,一个网络只有一个中心势。
根据计算方法的不同,中心度和中心势都可以分为3种:点度中心度/点度中心势、中间中心度/中间中心势、接近中心度/接近中心势。
在一个社会网络中,如果一个个体与其他个体之间存在大量的直接联系,那么该个体就居于中心地位,在该网络中拥有较大的“权力”。在这种思想的指导下,网络中一个点的点度中心性就可以用网络中与该点之间有联系的点的数目来衡量,这就是点度中心度。
网络中心势指的是网络中点的集中趋势,其计算依据如下步骤:首先找到图中的最大点度中心度的数值,然后计算该值与任何其他点的中心度的差值,再计算这些“差值”的总和,最后用这个总和除以各个“差值”总和的最大可能值。
在网络中,如果一个个体位于许多其他两个个体之间的路径上,可以认为该个体居于重要地位,因为他具有控制其他两个个体之间的交往能力,这种特性用中间中心度描述,它测量的是个体对资源控制的程度。一个个体在网络中占据这样的位置越多,代表它具有很高的中间中心性,就有越多的个体需要通过它才能发生联系。
中间中心势定义为网络中 中间中心性最高的节点的中间中心性与其他节点的中间中心性的差距,用于分析网络整体结构。中间中心势越高,表示该网络中的节点可能分为多个小团体,而且过于依赖某一个节点传递关系,说明该节点在网络中处于极其重要的地位。
接近中心性用来描述网络中的个体不受他人“控制”的能力。在计算接近中心度的时候,我们关注的是捷径,而不是直接关系。如果一个点通过比较短的路径与许多其他点相连,我们就说该点具有较高的接近中心性。
对一个社会网络来说,接近中心势越高,表明网络中节点的差异性越大;反之,则表明网络中节点间的差异越小。
注:以上公式都是针对无向图,如果是有向图则根据定义相应修改公式即可
当网络中某些个体之间的关系特别紧密,以至于结合成一个次级团体时,这样的团体在社会网络分析中被称为凝聚子群。分析网络中存在多少个这样的子群,子群内部成员之间关系的特点,子群之间关系特点,一个子群的成员与另一个子群成员之间的关系特点等就是凝聚子群分析。
由于凝聚子群成员之间的关系十分紧密,因此有的学者也将凝聚子群分析形象地称为“小团体分析”或“社区现象”。
常用的社区检测方法主要有如下几种:
(1)基于图分割的方法,如Kernighan-Lin算法,谱平分法等;
(2)基于层次聚类的方法,如GN算法、Newman快速算法等;
(3)基于模块度优化的方法,如贪婪算法、模拟退火算法、Memetic算法、PSO算法、进化多目标优化算法等。
凝聚子群密度(External-Internallndex,E-IIndex)主要用来衡量一个大的网络中小团体现象是否十分严重,在分析组织管理等问题时非常有效。
最差的情形是大团体很散漫,核心小团体却有高度内聚力。另外一种情况是,大团体中有许多内聚力很高的小团体,很可能就会出现小团体间相互斗争的现象。凝聚子群密度的取值范围为[-1,+1]。该值越向1靠近,意味着派系林立的程度越大;该值越接近-1,意味着派系林立的程度越小;该值越接近0,表明关系越趋向于随机分布,未出现派系林立的情形。
E-I Index可以说是企业管理者的一个重要的危机指数。当一个企业的E-I Index过高时,就表示该企业中的小团体有可能结合紧密而开始图谋小团体私利,从而伤害到整个企业的利益。其实E-I Index不仅仅可以应用到企业管理领域,也可以应用到其他领域,比如用来研究某一学科领域学者之间的关系。如果该网络存在凝聚子群,并且凝聚子群的密度较高,说明处于这个凝聚子群内部的这部分学者之间联系紧密,在信息分享和科研合作方面交往频繁,而处于子群外部的成员则不能得到足够的信息和科研合作机会。从一定程度上来说,这种情况也是不利于该学科领域发展的。
核心-边缘(Core-Periphery)结构分析的目的是研究社会网络中哪些节点处于核心地位,哪些节点处于边缘地位。核心-边缘结构分析具有较广的应用性,可用于分析精英网络、论文引用关系网络以及组织关系网络等多种社会现象。
根据关系数据的类型(定类数据和定比数据),核心—边缘结构有不同的形式。定类数据和定比数据是统计学中的基本概念,一般来说,定类数据是用类别来表示的,通常用数字表示这些类别,但是这些数值不能用来进行数学计算;定比数据是用数值来表示的,可以用来进行数学计算。如果数据是定类数据,可以构建离散的核心-边缘模型;如果数据是定比数据,可以构建连续的核心-边缘模型。
离散的核心-边缘模型,根据核心成员和边缘成员之间关系的有无及紧密程度,又可分为3种:核心-边缘全关联模型、核心-边缘局部关联模型、核心-边缘关系缺失模型。如果把核心和边缘之间的关系看成是缺失值,就构成了核心-边缘关系缺失模型。
这里介绍适用于定类数据的4种离散的核心-边缘模型:
参考
耦合时滞复杂网络的同步性研究论文提纲
论文摘要: 复杂网络近年来受到来自科学与工程各个领域研究者(略)注,成为研究的一个热点本文将时滞系统稳定性分析理论、控制理论及矩阵理论等应用到复杂网络中,对复杂网络的建模和同步动力学特性进行了深入研究,这两方面的理论研究和实际应用都具有重要意义 由于实际网络中的空间距离(略)因素的影响,各个节点状态之间的耦合存在着时间滞后目前研究比较多的是简单时滞耦合(略),这类模型仅是对实际网络的简化描述本文提出了一类广义的混合时滞耦合的复杂网络模型,更加真实和全面地反映了实际网络的特征,不仅考虑到状态变量之间的耦合,还体现了状态变量变化率之间的互相影响已有的一些复杂网络模型都可以看作它的特例,因此研究这类广义复杂网络具有学术意义和应用价值进一步,通过分析混合时滞复杂网络的同步动力学特性,一方面可以更好地理解和解释现实世界中复杂网络各个动力学节点所呈现出(略),另一方面可以根据复杂网络同步的理论研究成果,设计(略)好的网络 本文的主要内容和创新之处可概述如下: 1提出了一类广义的混合耦合时滞复杂网络模型,与已有的网络模型相比,所提模型考虑了更一般的情况,即
In the last deca(omitted)x networks have attracted much attention fromdisciplines as diverse as physic(omitted)ry, biology, social science, telecommuni-cation and engineering In this dissertation, stability theory of time delay system,control theory and matrix theory are introduced in(omitted)dy of complex net-works Modeling and (omitted)ation analysis on complex networks have beenp(omitted)hich are extremely significant in both theoretical development andpractical applications Time delays
目录:摘要 第5-7页
Abstract 第7-9页
第1章 绪论 第15-34页
·复杂网络及其发展 第15-22页
·复杂网络同步的研究现状 第22-28页
·影响同步性能的'网络参数 第23-25页
·提高网络同步能力的方法 第25-27页
·复杂网络同步的应用 第27-28页
·复杂网络同步的数学描述 第28-30页
·耦合时滞复杂网络同步的研究意义 第30-32页
·本文的结构安排 第32-34页
第2章 一类广义耦合时滞复杂网络的同步 第34-57页
·引言 第34-35页
·广义时滞耦合复杂网络的模型描述 第35-38页
·局部同步 第38-48页
·模型转换 第38-39页
·时滞无关的局部同步准则 第39-40页
·时滞相关的局部同步准则 第40-44页
·数值仿真 第44-48页
·全局同步 第48-56页
·模型转换 第49-50页
·时滞相关的全局同步准则 第50-53页
·时滞无关的全局同步准则 第53-54页
·数值仿真 第54-56页
·本章小结 第56-57页
第3章 广义耦合时滞复杂网络的指数同步 第57-70页
·引言 第57-58页
·模型描述和预备知识 第58-59页
·同步分析及指数估计 第59-66页
·模型转换 第59-60页
·时滞相关的指数同步准则 第60-66页
·数值仿真 第66-69页
·本章小结 第69-70页
第4章 基于脉冲控制的耦合时滞复杂网络同步 第70-88页
计算机网络结构主要有TCP/IP和OSI参考模型。
网络的拓扑结构是抛开网络物理连接来讨论网络系统的连接形式,网络中各站点相互连接的方法和形式称为网络拓扑。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接,它的结构主要有星型结构、总线结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构、分布式结构等。
星型结构
星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点,其他节点(工作站、服务器)都与中央节点直接相连,这种结构以中央节点为中心,因此又称为集中式网络。它具有如下特点:结构简单,便于管理;控制简单,便于建网;网络延迟时间较小,传输误差较低。但缺点也是明显的:成本高、可靠性较低、资源共享能力也较差。
环型结构
环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环,这种结构使公共传输电缆组成环型连接,数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输,信息从一个节点传到另一个节点。
环型结构具有如下特点:信息流在网中是沿着固定方向流动的,两个节点仅有一条道路,故简化了路径选择的控制;环路上各节点都是自举控制,故控制软件简单;由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点,当环中节点过多时,势必影响信息传输速率,使网络的响应时间延长;环路是封闭的,不便于扩充;可靠性低,一个节点故障,将会造成全网瘫痪;维护难,对分支节点故障定位较难。
总线型结构
总线结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上,各工作站地位平等,无中心节点控制,公用总线上的信息多以基带形式串行传递,其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散,如同广播电台发射的信息一样,因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查,看是否与自己的工作站地址相符,相符则接收网上的信息。
总线型结构的网络特点如下:结构简单,可扩充性好。当需要增加节点时,只需要在总线上增加一个分支接口便可与分支节点相连,当总线负载不允许时还可以扩充总线;使用的电缆少,且安装容易;使用的设备相对简单,可靠性高;维护难,分支节点故障查找难。
分布式结构
分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式,分布式结构的网络具有如下特点:由于采用分散控制,即使整个网络中的某个局部出现故障,也不会影响全网的 *** 作,因而具有很高的可靠性;网中的路径选择最短路径算法,故网上延迟时间少,传输速率高,但控制复杂;各个节点间均可以直接建立数据链路,信息流程最短;便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长,造价高;网络管理软件复杂;报文分组交换、路径选择、流向控制复杂;在一般局域网中不采用这种结构。
树型结构
树型结构是分级的集中控制式网络,与星型相比,它的通信线路总长度短,成本较低,节点易于扩充,寻找路径比较方便,但除了叶节点及其相连的线路外,任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。
网状拓扑结构
在网状拓扑结构中,网络的每台设备之间均有点到点的链路连接,这种连接不经济,只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也复杂,但系统可靠性高,容错能力强。有时也称为分布式结构。
蜂窝拓扑结构
蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质(微波、卫星、红外等)点到点和多点传输为特征,是一种无线网,适用于城市网、校园网、企业网。
在计算机网络中还有其他类型的拓扑结构,如总线型与星型混合。总线型与环型混合连接的网络。在局域网中,使用最多的是总线型和星型结构。
OSI七层模型介绍
OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型,他是一个定义的非常好的协议规范。OSI模型有7层结构,每层都可以有几个子层。下面我简单的介绍一下这7层及其功能。
OSI的7层从上到下分别是
7 应用层
6 表示层
5 会话层
4 传输层
3 网络层
2 数据链路层
1 物理层
其中高层,既7、6、5、4层定义了应用程序的功能,下面3层,既3、2、1层主要面向通过网络的端到端的数据流。下面我给大家介绍一下这7层的功能:
(1)应用层:与其他计算机进行通讯的一个应用,它是对应应用程序的通信服务的。例如,一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码,从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是,如果添加了一个传输文件的选项,那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例:telnet,HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。
(2)表示层:这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如,FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。如果选择二进制,那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASII格式,发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。示例:加密,ASII等。
(3)会话层:他定义了如何开始、控制和结束一个会话,包括对多个双向小时的控制和管理,以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用,从而使表示层看到的数据是连续的,在某些情况下,如果表示层收到了所有的数据,则用数据代表表示层。示例:RPC,SQL等。
(4)传输层:这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议,及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用,还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例:TCP,UDP,SPX。
(5)网络层:这层对端到端的包传输进行定义,他定义了能够标识所有结点的逻辑地址,还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质,网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例:IP,IPX等。
(6)数据链路层:他定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的歌种介质有关。示例:ATM,FDDI等。
(7)物理层:OSI的物理层规范是有关传输介质的特性标准,这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、针、针的使用、电流、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例:Rj45,8023等。
耦合复杂网络和复杂网络是两个不同的概念。复杂网络是指由大量节点和连接构成的复杂结构,节点之间的连接可以是随机的、规则的或者是具有一定的权重和方向性的。而耦合复杂网络则是指由多个相互作用的复杂网络组成的网络系统,这些网络之间通过节点或者边的耦合相互联系。因此,耦合复杂网络是一种更加复杂的网络结构,需要考虑多个网络之间的相互作用和影响。
第一层:物理层
这一层负责在计算机之间传递数据位,它为在物理媒体上传输的位流建立规则,这一层定义电缆如何连接到网卡上,以及需要用何种传送技术在电缆上发送数据; 同时还定义了位同步及检查。这一层表示了用户的软件与硬件之间的实际连接。它实际上与任何协议都不相干,但它定义了数据链路层所使用的访问方法。
物理层是OSI参考模型的最低层,向下直接与物理传输介质相连接。物理层协议是各种网络设备进行互连时必须遵守的低层协议。设立物理层的目的是实现两个网络物理设备之间的二进制比特流的透明传输,对数据链路层屏蔽物理传输介质的特性,以便对高层协议有最大的透明性。
ISO对OSI参考模型中的物理层做了如下定义:
物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。物理连接可以通过中继系统,允许进行全双工或半双工的二进制比特流的传输。物理层的数据服务单元是比特,它可以通过同步或异步的方式进行传输。
从以上定义中可以看出,物理层主要特点是:
1.物理层主要负责在物理连接上传输二进制比特流;
2.物理层提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能与规程的特性。
" 第二层:数据链路层
这是OSI模型中极其重要的一层,它把从物理层来的原始数据打包成帧。一个帧是放置数据的、逻辑的、结构化的包。数据链路层负责帧在计算机之间的无差错传递。数据链路层还支持工作站的网络接口卡所用的软件驱动程序。桥接器的功能在这一层。
数据链路层是OSI参考模型的第二层,它介于物理层与网络层之间。设立数据链路层的主要目的是将一条原始的、有差错的物理线路变为对网络层无差错的数据链路。为了实现这个目的,数据链路层必须执行链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能。
在OSI参考模型中,数据链路层向网络层提供以下基本的服务:
1.数据链路建立、维护与释放的链路管理工作;
2.数据链路层服务数据单元帧的传输;
3.差错检测与控制;
4.数据流量控制;
5.在多点连接或多条数据链路连接的情况下,提供数据链路端口标识的识别,支持网络层实体建立网络连接;
6.帧接收顺序控制
" 第三层:网络层
这一层定义网络 *** 作系统通信用的协议,为信息确定地址,把逻辑地址和名字翻译成物理的地址。它也确定从源机沿着网络到目标机的路由选择,并处理交通问题,例如交换、路由和对数据包阻塞的控制。路由器的功能在这一层。路由器可以将子网连接在一起,它依赖于网络层将子网之间的流量进行路由。
数据链路层协议是相邻两直接连接结点间的通信协议,它不能解决数据经过通信子网中多个转接结点的通信问题。设置网络层的主要目的就是要为报文分组以最佳路径通过通信子网到达目的主机提供服务,而网络用户不必关心网络的拓扑构型与所使用的通信介质。
网络层也许是OSI参考模型中最复杂的一层,部分原因在于现有的各种通信子网事实上并不遵循OSI网络层服务定义。同时,网络互连问题也为网络层协议的制定增加了很大的难度。
OSI参考模型规定网络层的主要功能有以下三点:
1.路径选择与中继
在点-点连接的通信子网中,信息从源结点出发,要经过若干个中继结点的存储转发后,才能到达目的结点。通信子网中的路径是指从源结点到目的结点之间的一条通路,它可以表示为从源结点到目的结点之间的相邻结点及其链路的有序集合。一般在两个结点之间都会有多条路径选择。路径选择是指在通信子网中,源结点和中间结点为将报文分组传送到目的结点而对其后继结点的选择,这是网络层所要完成的主要功能之一。
2.流量控制
网络中多个层次都存在流量控制问题,网络层的流量控制则对进入分组交换网的通信量加以一定的控制,以防因通信量过大造成通信子网性能下降。
3.网络连接建立与管理
在面向连接服务中,网络连接是传输实体之间传送数据的逻辑的、贯穿通信子网的端---端通信通道。
从OSI参考模型的角度看,网络层所提供的服务可分为两类:面向连接的网络服务(CONS,Connection Oriented Network Service)和无连接网络服务(CLNS,Connection Network Service)。
面向连接的网络服务又称为虚电路(Virtual Circuit)服务,它具有网络连接建立、数据传输和网络连接释放三个阶段,是可靠的报文分组按顺序传输的方式,适用于定对象、长报文、会话型传输要求。
无连接网络服务的两实体之间的通信不需要事先建立好一个连接。无连接网络服务有三种类型 :数据报(datagram)、确认交付(confirmed delivery)与请求回答(request reply)。数据报服务不要求接收端应答。这种方法尽管额外开销较小,但可靠性无法保证。确认回答服务要求接收端用户每收到一个报文均给发送端用户发送回一个应答报文。确认交付类似于挂号的电子邮件,而请求回答类似于一次事务处理中用户的"一问一答"。
从网络互连角度讲,面向连接的网络服务应满足以下要求:
1.网络互连 *** 作的细节与子网功能对网络服务用户应是透明的;
2.网络服务应允许两个通信的网络用户能在连接建立时就其服务质量和其它选项进行协商;
3.网络服务用户应使用统一的网络编址方案。
" 第四层,传输层
这一层负责错误的确认和恢复,以确保信息的可靠传递。在必要时,它也对信息重新打包,把过长信息分成小包发送;而在接收端,把这些小包重构成初始的信息。在这一层中最常用的协议就是TCP/IP&127;的传输控制协议TCP、Novell的顺序包交换SPX以及Microsoft NetBIOS/NetBEUI。
传输层是OSI参考模型的七层中比较特殊的一层,同时也是整个网络体系结构中十分关键的一层。设置传输层的主要目的是在源主机进程之间提供可靠的端-端通信。
在OSI参考模型中,人们经常将七层分为高层和低层。如果从面向通信和面向信息处理角度进行分类,传输层一般划在低层;如果从用户功能与网络功能角度进行分类,传输层又被划在高层。这种差异正好反映出传输层在OSI参考模型中的特殊地位和作用。
传输层只存在于通信子网之外的主机中。 如果HOST A 与HOST B通过通信子网进行通信,物理层可以通过物理传输介质完成比特流的发送和接收;数据链路层可以将有差错的原始传输变成无差错的数据链路;网络层可以使用报文组以合适的路径通过通信子网。网络通信的实质是实现互连的主机进程之间的通信。
设立传输层的目的是在使用通信子网提供服务的基础上,使用传输层协议和增加的功能,使得通信子网对于端--端用户是透明的。高层用户不需要知道它们的物理层采用何种物理线路。对高层用户来说,两个传输层实体之间存在着一条端--端可靠的通信连接。传输层向高层用户屏蔽了通信子网的细节。
对于传输层来说,高层用户对传输服务质量要求是确定的,传输层协议内容取决于网络层所提供的服务。网络层提供面向连接的虚电路服务和无连接的数据报服务。如果网络层提供虚电路服务,它可以保证报文分组无差错、不丢失、不重复和顺序传输。在这种情况下,传输层协议相对要简单。即使对虚电路服务,传输层也是必不可少的。因为虚电路仍不能保证通信子网传输百分之百正确。例如在X25虚电路服务中,当网络发出中断分组和恢复请求分组时,主机无法获得通信子网中报文分组的状态,而虚电路两端的发送、接收报文分组的序号均置零。因此,虚电路恢复的工作必须由高层(传输层)来完成。如果网络层使用数据报方式,则传输层的协议将要变得复杂。
" 第五层:会话层
允许在不同机器上的两个应用建立、使用和结束会话,这一层在会话的两台机器间建立对话控制,管理哪边发送、何时发送、占用多长时间等。
会话层是建立在传输层之上,由于利用传输层提供的服务,使得两个会话实体之间不考虑它们之间相隔多远、使用了什么样的通信子网等网络通信细节,进行透明的、可靠的数据传输。当两个应用进程进行相互通信时,希望有个做为第三者的进程能组织它们的通话,协调它们之间的数据流,以便使应用进程专注于信息交互。设立会话层就是为了达到这个目的。从OSI参考模型看,会话层之上各层是面向应用的,会话层之下各层是面向网络通信的。会话层在两者之间起到连接的作用。会话层的主要功能是向会话的应用进程之间提供会话组织和同步服务,对数据的传送提供控制和管理,以达到协调会话过程、为表示层实体提供更好的服务。
会话层与传输层有明显的区别。传输层协议负责建立和维护端--端之间的逻辑连接。传输服务比较简单,目的是提供一个可靠的传输服务。但是由于传输层所使用的通信子网类型很多,并且网络通信质量差异很大,这就造成传输协议的复杂性。而会话层在发出一个会话协议数据单元时,传输层可以保证将它正确地传送到对等的会话实体,从这点看会话协议得到了简化。但是为了达到为各种进程服务的目的,会话层定义的为数据交换用的各种服务是非常丰富和复杂的。
会话层定义了多种服务可选择,它将相关的服务组成了功能单元。目前定义了12个功能单元,每个功能单元提供一种可选择的工作类型,在会话建立时可以就这些功能单位进行协商。最重要的功能单元提供会话连接、正常数据传送、有序释放、用户放弃与提供者放弃等5种服务。
" 第六层:表示层
它包含了处理网络应用程序数据格式的协议。表示层位于应用层的下面和会话层的上面,它从应用层获得数据并把它们格式化以供网络通信使用。该层将应用程序数据排序成一个有含义的格式并提供给会话层。这一层也通过提供诸如数据加密的服务来负责安全问题,并压缩数据以使得网络上需要传送的数据尽可能少。许多常见的协议都将这一层集成到了应用层中,例如,NetWare的IPX/SPX就为这两个层次使用一个NetWare核心协议,TCP/IP也为这两个层次使用一个网络文件系统协议。
表示层位于OSI参考模型的第六层。它的低五层用于将数据从源主机传送到目的主机,而表示层则要保证所传输的数据经传送后其意义不改变。表示层要解决的问题是:如何描述数据结构并使之与机器无关。在计算机网络中,互相通信的应用进程需要传输的是信息的语义,它对通信过程中信息的传送语法并不关心。表示层的主要功能是通过一些编码规则定义在通信中传送这些信息所需要的传送语法。从OSI开展工作以来,表示层取得了一定的进展,ISO/IEC 8882与8883分别对面向连接的表示层服务和表示层协议规范进行了定义。表示层提供两类服务:相互通信的应用进程间交换信息的表示方法与表示连接服务。
表示服务的三个重要概念是:语法转换、表示上下文与表示服务原语。我们将主要讨论语法转换与表示上下文这两个概念。
1.语法转换:
人们在利用计算机进行信息处理时要将客观世界中的对象表示成计算机中的数据,为此引入数据类型的概念。任何数据都具有两个重要特性,即值(value)与类型(type)。程序设计人员可利用某一类型上所定义的 *** 作对该类型中的数据对象进行 *** 作。例如,对于整数类型的数据可以进行加、减、乘、除 *** 作,对于集合类型的数据可以进行与、或、非等 *** 作。但是从较低层次看,任何类型的数据最终都将被表示成计算机的比特序列。一个比特序列本身并不能说明它自己所能表示的是哪种类型的数据。对比特序列的解释会因计算机体系结构、程序设计语言,甚至于程序的不同而有所不同。这种不同归结为它们所使用的"语法"的不同。在计算机网络中,相互通信的计算机常常是不同类型的计算机。不同类型的计算机所采用语法"是不同的。对某一种具体计算机所采用的语法称之为"局部语法"(local syntax)。局部语法的差异决定了同一数据对象在不同计算机中被表示为不同的比特序列。为保证同一数据对象在不同计算机中语义的正确性,必须对比特序列格式进行变换,把符合发送方局部语法的比特序列转换成符合接收方局部语法的比特序列,这一工作称之为语法变换。OSI 设置表示层就是要提供这方面的标准。表示层采用两次语法变换的方法,即由发、收双方表示层实体协作完成语法变换,为此它定义了一种标准语法,即传送语法(transfer syntax)。发送方将符合自己局部语法的比特序列转换成符合传送语法的比特序列;接收方再将符合传送语法的比特序列转换成符合自己局部语法的比特序列。
2.表示上下文:
两台计算机在通信开始之前要先协商这次通信中需要传送哪种类型的数据,通过这一协商过程,可以使通信双方的表示层实体准备好进行语法变换所需要的编码与解码子程序。由协商过程所确定的那些数据类型的集合称之为"表示上下文"(presentation context)。表示上下文用于描述抽象语法与传送语法之间的映像关系。
同时,对同样的数据结构,在不同的时间,可以使用不同的传送语法,如使用加密算法、数据压缩算法等。因此在一个表示连接上可以有多个表示上下文,但是只能有一个表示上下文处于活动状态。应用层实体可以选择哪种表示上下文处于活动状态,表示层应负责使接收端知道因应用层工作环境变化而引起的表示上下文的改变。在任何时刻可以通过传送语法的协商定义多个表示上下文,这些表示上下文构成了定义的上下文集DCS(Defined Context Set)。
" 第七层:应用层
这一层是最终用户应用程序访问网络服务的地方。它负责整个网络应用程序一起很好地工作。这里也正是最有含义的信息传过的地方。程序如电子邮件、数据库等都利用应用层传送信息。
应用层是OSI参考模型的最高层,它为用户的应用进程访问OSI环境提供服务。OSI关心的主要是进程之间的通信行为,因而对应用进程所进行的抽象只保留了应用进程与应用进程间交互行为的有关部分。这种现象实际上是对应用进程某种程度上的简化。经过抽象后的应用进程就是应用实体AE(Application Entity)。对等到应用实体间的通信使用应用协议。应用协议的复杂性差别很大,有的涉及两个实体,有的涉及多个实体,而有的应用协议则涉及两个或多个系统。与其它六层不同,所有的应用协议都使用了一个或多个信息模型(information model )来描述信息结构的组织。低层协议实际上没有信息模型。因为低层没涉及表示数据结构的数据流。应用层要提供许多低层不支持的功能,这就使得应用层变成OSI参考模型中最复杂的层次之一。ISO/IEC 9545 用应用层结构ALS(Application Layer Structure )和面向对象的方法来研究应用实体的通信能力。
在OSI应用层体系统结构概念的支持下,目前已有OSI标准的应用层协议有:
1.文件传送、访问与管理FTAM(File Transfer、Access and Management)协议;
2.公共管理信息协议CMIP(Common Management Information Protocol);
3.虚拟终端协议VTP(Virtual Terminal Protocol);
4.事务处理TP(Transaction Processing)协议;
5.远程数据库访问RDA(Remote Database Access)协议;
6.制造业报文规范MMS(Manufacturing Message Specification)协议;
7.目录服务DS(Directory Service)协议;
8.报文处理系统MHS(Message Handling System)协议。
当两台计算机通过网络通信时,一台上的任何一层的软件都假定是在和另一机器上的同一层进行通信。例如,一台机器上的传输层和另一台的传输层通信。第一台机器上的传输层并不关心实际上是如何通过该机器的较低层,然后通过物理媒体,最后通过第二台机器的较低层来实现通信的。
复杂网络简而言之即呈现高度复杂性的网络。其复杂性主要表现在以下几个方面:
1)结构复杂,表现在节点数目巨大,网络结构呈现多种不同特征。
2)网络进化:表现在节点或连接的产生与消失。例如world-wide network,网页或链接随时可能出现或断开,导致网络结构不断发生变化。
3)连接多样性:节点之间的连接权重存在差异,且有可能存在方向性。
4)动力学复杂性:节点集可能属于非线性动力学系统,例如节点状态随时间发生复杂变化。
5)节点多样性:复杂网络中的节点可以代表任何事物,例如,人际关系构成的复杂网络节点代表单独个体,万维网组成的复杂网络节点可以表示不同网页。
6)多重复杂性融合:即以上多重复杂性相互影响,导致更为难以预料的结果。例如,设计一个电力供应网络需要考虑此网络的进化过程,其进化过程决定网络的拓扑结构。当两个节点之间频繁进行能量传输时,他们之间的连接权重会随之增加,通过不断的学习与记忆逐步改善网络性能。 复杂网络一般具有以下特性:
第一,小世界。它以简单的措辞描述了大多数网络尽管规模很大但是任意两个节(顶)点间却有一条相当短的路径的事实。以日常语言看,它反映的是相互关系的数目可以很小但却能够连接世界的事实,例如,在社会网络中,人与人相互认识的关系很少,但是却可以找到很远的无关系的其他人。正如麦克卢汉所说,地球变得越来越小,变成一个地球村,也就是说,变成一个小世界。
第二,集群即集聚程度(clustering coefficient)的概念。例如,社会网络中总是存在熟人圈或朋友圈,其中每个成员都认识其他成员。集聚程度的意义是网络集团化的程度;这是一种网络的内聚倾向。连通集团概念反映的是一个大网络中各集聚的小网络分布和相互联系的状况。例如,它可以反映这个朋友圈与另一个朋友圈的相互关系。
第三,幂律(power law)的度分布概念。度指的是网络中某个顶(节)点(相当于一个个体)与其它顶点关系(用网络中的边表达)的数量;度的相关性指顶点之间关系的联系紧密性;介数是一个重要的全局几何量。顶点u的介数含义为网络中所有的最短路径之中,经过u的数量。它反映了顶点u(即网络中有关联的个体)的影响力。无标度网络(Scale-free network)的特征主要集中反映了集聚的集中性。
(1)物理层(Physical Layer)
物理层是OSI参考模型的最低层,它利用传输介质为数据链路层提供物理连接。它主要关心的是通过物理链路从一个节点向另一个节点传送比特流,物理链路可能是铜线、卫星、微波或其他的通讯媒介。
(2)数据链路层(Data Link Layer)
数据链路层是为网络层提供服务的,解决两个相邻结点之间的通信问题,传送的协议数据单元称为数据帧。
数据帧中包含物理地址(又称MAC地址)、控制码、数据及校验码等信息。该层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段,将不可靠的物理链路转换成对网络层来说无差错的数据链路。
此外,数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率,即进行流量控制,以防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。
(3)网络层(Network Layer)
网络层是为传输层提供服务的,传送的协议数据单元称为数据包或分组。该层的主要作用是解决如何使数据包通过各结点传送的问题,即通过路径选择算法(路由)将数据包送到目的地。
另外,为避免通信子网中出现过多的数据包而造成网络阻塞,需要对流入的数据包数量进行控制(拥塞控制)。当数据包要跨越多个通信子网才能到达目的地时,还要解决网际互连的问题。
(4)传输层(Transport Layer)
传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务,包括处理差错控制和流量控制等问题。
该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节,使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。
传输层传送的协议数据单元称为段或报文。
(5)会话层(Session Layer)
会话层主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信(对话),即负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。
会话层得名的原因是它很类似于两个实体间的会话概念。例如,一个交互的用户会话以登录到计算机开始,以注销结束。
(6)表示层(Presentation Layer)
表示层处理流经结点的数据编码的表示方式问题,以保证一个系统应用层发出的信息可被另一系统的应用层读出。
如果必要,该层可提供一种标准表示形式,用于将计算机内部的多种数据表示格式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。
(7)应用层(Application Layer)
应用层是OSI参考模型的最高层,是用户与网络的接口。该层通过应用程序来完成网络用户的应用需求,如文件传输、收发电子邮件等。
特点:
(1)网路中各节点都有相同的层次;
(2)不同节点的同等层具有相同的功能;
(3)同一节点内相邻层之间通过接口通信;
(4)每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务;
(5)不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
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