题目：网络拓扑结构时间序列分析与应用研究

网络拓扑结构是互联网的重要组成部分，路由的效率，各种应用和协议的性能以及网络安全等都依赖于网络拓扑结构。因此近十年来网络拓扑分析建模研究引起了计算机，物理和数学等众多领域研究人员的广泛关注。通过拓扑分析可以发现互联网的拓扑特征，利用这些特征可以优化路由协议的设计。而拓扑模型则不仅可以解释互联网的演化机理，而且在模拟实验和互联网规划中有重要的应用。互联网拓扑研究中已经取得了很多非常有价值的研究成果。但是由于理论和方法上的局限，目前的研究很少关注网络拓扑的动态特征和附加信息。本文将主要致力于这两方面的研究。本文通过分析网络拓扑时间序列数据，发现并验证了网络拓扑演化过程中满足四个动态拓扑特征，进而设计了一个基于时间序列的拓扑预测模型。实验结果表明与其他拓扑模型相比，该模型能够更准确地预测未来拓扑。本文将自治域层拓扑的商业关系信息抽象成拓扑边上的标记，在此基础上分析了商业关系信息对互联网自治域层拓扑的影响，基于分析的结果设计出了一个含商业关系信息的拓扑模型。通过理论分析和实验，本文证明了该模型所产生的拓扑具有与实际网络相同的拓扑特征。这个模型对于域间路由协议的设计和模拟有重要意义。本文提出了一个简单的边分类方法，该方法可以将一个无向无权网络的边分p2c和p2p两种类型。通过在来自不同领域的10个实际网络上进行实验，本文发现了复杂网络上存在混合度分布的现象：所有网络的p2c度分布比整体度分布更严格地符合幂律分布，而p2p度分布则符合威布尔分布，整体度分布可以看成是两种分布的混合。这一现象的产生可能是由于网络演化过程中不仅存在优先附着连接，还存在基于隐藏变量的随机连接。混合度分布现象的发现不仅可以加深人们对于网络拓扑演化机理的理解，而且可以解释目前关于无标度网络的一些争议。为了提高拓扑探测的准确性和效率，本文基于网络拓扑时间序列分析预测，提出了一种“先预测后验证”的拓扑探测方案。利用该方案，本文设计出了新的IPv6自治域层网络拓扑探测框架。