外文原文：

MODELING INTERNET TOPOLOGY

原文来源：Jorge Cardoso. Encyclopedia of Medical Devices and Instrumentation[M]. Second Edition. John Wileyamp;Sons. Inc. 2006. 149~157.

ABSTRACT

The topology of a network, or a group of networks such as the Internet, has a strong bearing on many management and performance issues. Good models of the topological structure of a network are essential for developing and analyzing internetworking technology. This article discusses how graph-based models can be used to represent the topology of large networks, particularly aspects of locality and hierarchy present in the Internet. Two implementations that generate networks whose topology resembles that of typical internetworks are described, together with publicly available source code.

1 Introduction

The explosive growth of networking, and particularly of the Internet, has been accompanied by a wide range of internetworking problems related to routing, resource reservation, and administration. The study of algorithms and policies to address such problems often involves simulation or analysis using an abstraction or model of the actual network structure. The reason for this is clear: networks that are large enough to be interesting are also expensive and difficult to control; therefore they are rarely available for experimental purposes. Moreover, it is generally more efficient to assess solutions using analysis or simulation ---- provided the model is a “good” abstraction of the real network.

The topological structure of a network is typically modeled using a graph, with nodes representing switches or routers, and edges representing direct connections (transmission links or networks) between switches or routers. Thus, the graph models paths ----sequences of nodes----along which information flows between nodes in an internetwork. For example, a FDDI ring to which four IP routers are connected would be represented as a completely connected graph of four nodes. Hosts can also be represented as nodes; the typical host will be represented as a leaf connected to a single router node.

Additional information about the network can be added to the topological structure by associating information with the nodes and edges. For example, nodes might be assigned numbers representing buffer capacity. An edge might have values of various types, including costs, such as the propagation delay on the link, and constraints, such as the bandwidth capacity of the link.

The purpose of this article is to review the basic topological structure of the Internet, then present a modeling method designed to produce graphs that reflect the locality and hierarchy present in the Internet. Two implementations of the method are available; each produces graphs according to the basic method. The differences between the implementations may be of importance in choosing an implementation for use.

1.1 Structure of the Internet

Historically, large networks such as the Public Switched Telephone Network have grown according to a topological design developed by some central authority or administration. In contrast, there is no central administration that controls |or even keeps track of----the detailed topology of the Internet. Although its general shape may be influenced to some small degree by policies for assignment of IP addresses and government funding of interdomain exchange points, the Internet, for the most part, just grows. The technology used to route and forward packets is explicitly designed to operate in such an environment. Today#39;s Internet can be viewed as a collection of interconnected routing domains. Each routing domain is a group of nodes (routers, switches and hosts), under a single (technical) administration, that share routing information and policy.

Each routing domain in the Internet can be classified as either a stub domain or a transit domain. A stub domain carries only traffic that originates or terminates in the domain. Transit domains do not have this restriction. The purpose of transit domains is to interconnect stub domains efficiently; without them, every pair of stub domains would need to be directly connected to each other. (See Figure 1.) Stub domains generally correspond to campus networks or other collections of interconnected LANs, while transit domains are almost always wide-or metropolitan-area networks (WANs or MANs).

Figure 1. Example of Internet domain structure

A transit domain consists of a set of backbone nodes. In a transit domain each backbone node may also connect to a number of stub domains, via gateway nodes in the stubs. Some backbone nodes also connect to other transit domains. Stub domains can be further classified as single-or multi-homed. Multi-homed stub domains have connections to more than one transit domain; single-homed stubs connect to only one transit domain. Some stubs domains may have links to other stubs. Transit domains may themselves be organized in hierarchies, e.g. MANs connect mainly to stubs domains and WANs.

1.2 Existing Topology Models

One of the most commonly used models for generating random networks algorithmically is due to Waxman [3]. The nodes in the network are placed at random points in a two dimensional grid. Links (represented by edges between nodes) are added to the network by considering all possible pairs of nodes and then deciding whether a link should exist according to a probability function involving how far apart the two nodes are and how many links are expected to be in the whole network.

The original intention of this approach was to generate networks for comparing Minimum Steiner Tree algorithms. It has several serious drawbacks when used for generating typical internets.

First, the networks don#39;t resemble the hand-draw

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外文翻译：

办公自动化系统

原文来源：Jorge Cardoso. Encyclopedia of Medical Devices and Instrumentation[M]. Second Edition. John Wileyamp;Sons. Inc. 2006. 149~157.

译文正文：

摘要

一个网络或一组网络(如Internet)的拓扑结构对许多管理和性能问题都有很大的影响。良好的网络拓扑结构模型对于开发和分析互联网络技术至关重要。本文讨论了如何使用基于图形的模型来表示大型网络的拓扑结构，特别是Internet中的局部性和层次结构。本文描述了生成拓扑类似于典型internetworks的网络的两种实现，以及公开的源代码。

1介绍

网络的爆炸性增长，特别是Internet的爆炸性增长，伴随着与路由、资源保留和管理有关的各种各样的互联网络问题。研究解决此类问题的算法和策略通常涉及使用实际网络结构的抽象或模型进行模拟或分析。原因很明显:规模大到足以引起兴趣的网络也很昂贵，而且难以控制;因此，它们很少用于实验目的。此外，如果模型是真实网络的“良好”抽象，那么使用分析或模拟来评估解决方案通常更有效。

网络的拓扑结构通常使用图来建模，其中节点表示交换机或路由器，而边表示交换机或路由器之间的直接连接(传输链路或网络)。因此，图为网络中节点间信息流动的路径(节点序列)建模。例如，连接了4个IP路由器的FDDI环将表示为4个节点的完全连通图。主机也可以表示为节点;典型的主机将表示为连接到单个路由器节点的叶子。

通过将信息与节点和边关联，可以将关于网络的其他信息添加到拓扑结构中。例如，可以为节点分配代表缓冲区容量的数字。边缘可能具有各种类型的值，包括成本(如链路上的传播延迟)和约束(如链路的带宽容量)。

本文的目的是回顾因特网的基本拓扑结构，然后提出一种建模方法，用于生成反映因特网中存在的局部性和层次结构的图形。该方法有两种实现;每个都根据基本方法生成图形。在选择要使用的实现时，实现之间的差异可能很重要。

1.1互联网的结构

从历史上看，大型网络(如公共交换电话网)是根据某个中央当局或行政部门开发的拓扑设计发展起来的。相比之下，没有一个中央管理机构可以控制|，甚至可以跟踪Internet的详细拓扑结构。虽然它的一般形式可能在一定程度上受到IP地址分配政策和政府对域间交换点的资助的影响，但互联网在很大程度上只是在增长。用于路由和转发数据包的技术明确地设计为在这样的环境中操作。今天的Internet可以看作是互连路由域的集合。每个路由域是一组节点(路由器、交换机和主机)，在单个(技术)管理下共享路由信息和策略。

Internet中的每个路由域可以分为存根域或传输域。存根域只承载域中产生或终止的流量。过境域没有这个限制。传输域的目的是有效地互连存根域;没有它们，每一对存根域都需要彼此直接连接。(见图1)。存根域通常对应于校园网或其他相互连接的lan集合，而传输域几乎总是宽或大都市区域网络(wan或man)。

图1所示：互联网领域结构的例子

传输域由一组骨干节点组成。在一个传输域中，每个骨干节点还可以通过存根中的网关节点连接到多个存根域。一些骨干节点还连接到其他传输域。存根域可以进一步分类为单宿主或多宿主。多宿主存根域具有到多个传输域的连接;单宿主存根只连接到一个传输域。一些存根域可能具有到其他存根的链接。传输域本身可以分层组织，例如man主要连接存根域和wan。

1.2现有拓扑模型

Waxman[3]是算法生成随机网络最常用的模型之一。网络中的节点被放置在二维网格中的随机点上。(由边缘节点之间的链接)添加到网络通过考虑所有可能的节点对,然后决定是否应该存在的链接根据概率函数涉及两个节点之间的差距有多远,多少链接预计将在整个网络。

这种方法的初衷是生成比较最小斯坦纳树算法的网络。当用于生成典型的internet时，它有几个严重的缺点。

首先，网络不像真实网络的手绘拓扑图。没有骨干网或层级的概念，在整个网络中明确存在链接是不现实的。

其次，它不能保证连接的网络。必须检查生成的每个网络的连接性，如果检查失败，则丢弃或修改。任何一种选择都需要额外的工作。

第三，随着网络中节点数量的增长，链接数量也以类似的方式增长。这与真实网络不同，在真实网络中，添加新的链接是为了冗余，而不仅仅是因为加入了更多的节点。

作者和其他人对Waxman的方法进行了各种修改。其中一些尝试限制网络中最长的链接，而另一些尝试减少来自任何特定节点的边的数量。还有一些修改为网络引入了一个简单的层次结构。它们没有一个能产生令人信服的现实网络。

2更好的方法

在过去的几年中，作者独立设计了一种更好的方法来生成反映Internet中存在的分层域结构和局部性的图[1,4]。对三个层次结构进行建模，分别对应于传输域、存根域和附加到存根节点的lan。该方法分段构造图形，其中片段对应于层次结构中不同级别的域。域内的连接(内部网工作连接)与域之间的连接(网络间连接)是分开处理的。

2.1参数

两组参数控制生成的网络的粗属性。选择这些参数是为了对图形的重要结构特征提供合理的简单控制。所选参数对所生成的网络也有明显的影响。

第一组参数控制层次结构中三个级别的相对大小:

T为传输域的总数，NT为每个传输域的平均节点数。注意gt;=1,N_Tgt;=1。

S是每个传输域的存根域的平均数量，NS是每个存根域的节点的平均数量。注意，Sgt;=1，N_Sgt;=1。

L是每个存根节点的平均LANs数量，NL是每个LAN的平均主机数量。LANs被建模为星形拓扑，星形的中心有一个路由器节点，每个主机节点都连接到中心路由器。与使用完整的图连接LAN中的所有主机相比，这大大减少了图中的边数，反映了大多数LANs中缺乏物理冗余。注意，Lgt;= 0, N_Lgt;=1。

路由节点总数，N_R，主机总数，N_H由:N_R =TN_T(1 SNs) N_H =TN_TSN_SLN_L

注意，参数值作为分布的基础，用于获得算法每次运行的实际值。可以与每个参数关联额外的信息来描述参数的分布。例如，可以描述存根域中节点数量的上界和下界，以及在这些边界之间分配值的函数。

第二组参数控制域内的连接(内部网连接)和相同或更高和更低级别域之间的连接(网络连接)。

E_T，从一个中转节点到同一域中其他中转节点的平均边数。ET必须足够大，以便能够连接每个传输域对应的图。(E_T gt; = 2。)

E_S,从一个存根节点到同一域中其他存根节点的平均边缘数。ES必须足够大，以便能够连接每个存根域对应的图。(E_S gt; = 2)。

E_TT，从一个过境域到另一个过境域的平均边数。ETT必须足够大，以便传输域能够彼此连接。(E_TT gt; = 2)。

E_ST，从存根域到传输域的平均边数。每个存根域必须连接到至少一个传输域，因此E_ST gt;=1;多宿主存根域对一个传输域具有多个边。

E_LS，从局域网到存根节点的平均边数。每个LAN必须连接到至少一个存根节点，因此E_LSgt;= 1。 LANs可以连接到指定存根域中的多个存根节点。

2.2生成过程

知识-工作水平:高层和中层管理人员的顾问，他们通常是某一特定领域的专家。

战术层面:处理组织的计划、组织和控制的中层管理者。

战略层面:战略管理人员制定决策，指导业务的完成方式。

每一个依次较低的层次都有不同的OIS需求和组织的不同的、不太广泛的视图。显然，级别越高，业务功能之间的相关性就越大，直到在最顶层，它们被视为具有连续数据流的同构组织。

办公自动化系统可以有效地应用于所有的文书、操作、知识工作、战术和战略级别，如图2所示。它们可以帮助使用文字处理器、电子邮件和电子表格的工作人员使用、操作、传播信息，并帮助管理人员进行计划、组织、控制和决策。

办公自动化系统

典型的办公自动化系统通过文字处理、桌面出版、文档成像和数字归档处理和管理文档，通过电子日历安排日程，通过电子邮件、语音邮件或视频会议进行通信。在本节中，我们将讨论并描述18种不同类型的OIS，它们被分为四类:生产力工具、数字通信系统、群件应用程序和远程会议

systems (Fig. 3).

图2：对不同组织层次的OIS提供支持

图3：办公信息系统

生产力工具

生产力工具是用于创建最终产品的软件程序，如信件、电子邮件、小册子或图像。最容易识别的工具是文字处理程序，如Microsoft word或Corel WordPerfect。

其他工具帮助您查看、创建和修改一般的办公文档，如信件、电子表格、备忘录、演示文稿和图像。

字(词)处理技术

在所有的计算机应用程序中，文字处理是最常见的。几乎每台电脑都有某种文字处理程序:是随操作系统免费提供的，还是单独购买的。

为了进行字处理，必须获得一台计算机、一个字处理器和一台打印机。字处理器使您能够创建文档、存储文档、在计算机屏幕上显示文档、修改文档并使用打印机打印文档。有许多不同的文字处理程序可供使用，每个程序都提供不同的工具，使得从信件和学期论文到论文和Web页面的所有内容都更容易书写。

大多数人使用文字处理机而不是打字机，因为它具有更大的灵活性和可控性。不需要重新键入整个文档就可以进行更改。如果在输入文本时出现错误，可以使用光标来纠正错误。字处理器允许文本重新排列、更改布局、格式化文本以及插入图片、表格和图表。

目前大多数可用的字处理器不仅允许创建和编辑文档。它们还有许多用于格式化文档的其他工具和函数。文字处理软件的主要特点如下:

插入、删除、复制、剪切和粘贴文本:允许在文档的任何位置插入、删除和复制文本。剪切和粘贴允许从一个地方删除(剪切)一段文本，并将其插入(粘贴)到文档的其他地方。

搜索和替换:允许搜索特定的单词和替换字符组。

字体规范:允许在文档中更改字体。例如，可以指定粗体、斜体、字体大小和下划线。

图形:允许在文档中添加图片。标题和交叉引用:允许放置标题来描述表格和图片，并在文档的任何地方创建对它们的引用。

页设置、页眉和页脚:可以根据需要调整页边距和页长。允许指定字处理器将放在每个页面顶部和底部的自定义页眉和页脚。

布局:允许在单个文档中指定不同的页边距，并指定用于缩进段落的各种方法。

拼写检查和同义词典:拼写可以检查和修改通过拼写检查设施。同义词典允许搜索同义词。

目录和索引表:允许创建目录和索引表。

打印:允许将文档发送到打印机以获得硬拷贝。

电子表格

电子表格是一种计算机程序，它以行和列的网格形式显示数据，如数字和文本。此网格称为工作表。您可以定义每个单元格中的数据类型以及不同的单元格如何相互依赖。单元格之间的关系称为公式，单元格的名称称为标签。

市场上有许多电子表格应用程序，其中最著名的是Lotus 1-2-3和Microsoft Excel。在Excel中，电子表格被称为工作簿，工作簿可以包含多个工作表。Excel工作表的示例如图4所示。

桌面出版

桌面出版是利用计算机和专门的软件为桌面或商业印刷创造高质量的文件。桌面出版是使用个人计算机编辑和布局准备出版的印刷材料的过程，如书籍、杂志、小册子和传单。

桌面出版始于1985年，随着Aldus PageMaker软件的商业化。现在，有许多软件程序可用于桌面出版。QuarkXPress、Adobe InDesign、Abobe PageMaker和Microsoft Publisher的应用最为广泛。图5显示了使用Microsoft Publisher创建和编辑的文档。

图4：微软Excel电子表格程序

图5：使用Microsoft Publisher编辑文档

随着文字处理程序变得越来越复杂，将这些程序与桌面出版系统区分开来的界线也变得模糊起来。尖端的文字处理程序为您提供了桌面出版程序中可能需要的大部分功能。这些程序通常不会取代文字处理器和图形应用程序，而是用来聚合在这些程序中创建的文本和图形内容。最强大的桌面出版系统可以创建插图;而功能较弱的系统允许插入由其

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资料编号：[2785]