基于网络模拟的拓扑划分评价模型研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangkb009
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随着互联网的迅速发展,网络规模急剧增大,结构日趋复杂,大规模网络已经成为网络研究的热点。网络模拟能够研究复杂网络行为,评价尚未实施的网络协议,具有成本低,易使用、模拟真实性较高等优点,因此网络模拟得到了广泛的应用。大规模的网络模拟需要巨大的计算开销,由于硬件资源的限制,单机模拟已经无法满足大规模网络模拟的需求。并行离散事件模拟技术已经成为研究大规模网络模拟的重要手段。并行网络模拟的一个重要的研究内容是如何合理的分配模拟任务,保证负载均衡,以减少模拟运行时间,降低模拟资源消耗,进而提高模拟性能。并行网络模拟的任务分配通常采用拓扑划分的方式来实现,本文致力于研究并行网络模拟中的拓扑划分及其评价方法,主要内容包含如下三部分:第一,本文从并行离散事件模拟机制出发,综合分析了影响模拟性能的各种因素,并进行归纳分类,它们包括模拟软硬件环境、模拟任务和拓扑划分结果。受拓扑划分影响的因素主要包括负载均衡因素、远程通信开销因素和同步周期因素。第二,目前的任务划分方法仅从影响模拟性能的部分因素出发,本文采用基于图的划分算法,对模拟效率的提高有限,而且缺少评价拓扑划分结果优劣的方法。鉴于此,以模拟运行时间为评价拓扑划分结果优劣的标准,提出了计算负载均衡因素、远程通信开销因素和同步周期因素对模拟性能影响程度的方法,建立了基于模拟运行时间的拓扑划分评价模型。使用PDNS模拟器进行DDoS模拟,对比模型计算值与实验值,发现二者误差在5%~10%之间,验证了模型的准确性;以METIS算法和子网消减划分算法为例进行评价,发现METIS算法评价值比子网消减算法高约13%,与实验结果相符,验证了模型的有效性。第三,鉴于METIS等图划分工具存在易陷入局部最优的不足,本文提出并实现了基于时间消耗评价的拓扑划分优化方法,该方法以拓扑划分评价模型为指导,从负载均衡因素、远程通信开销因素和同步周期因素三个方面对METIS的划分结果进行了优化,解决了局部最优的缺陷。实验结果证明,该方法能够有效地提高并行网络模拟性能,平均约为20%。
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