[发明专利]一种复杂网络中避免关键节点的启发式路由方法

摘要

本发明针对复杂网络路由优化问题，公开了一种复杂网络中避免关键节点的启发式路由方法。本发明在保持原有网络连接不变的基础上，在最短路径路由的基础上，通过改变连接关键节点的边的权重，降低网络中最大节点介数，使流量负载在关键节点和非关键节点之间重分布，降低关键节点的流量。采用本发明的方法，能提供更大的网络容量、更接近最短路径的路由长度以及在负载攻击下更高的传输性能，有效缓解了网络的拥塞状况，对因关键节点的拥塞而引起的“级联失效”起到较好的防御作用。

主权项

1.一种复杂网络中避免关键节点的启发式路由方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、使用复杂网络节点介数确定方法确定复杂网络G＝(V,E)中每个节点v_i的介数b_i；其中V表示节点集合，E表示边集合，w(v_i,v_j)表示节点v_i和节点v_j之间的边(v_i,v_j)上的权值，给定网络流量时延约束常量D，设置R_c＝0，其中R_c表示网络容量；步骤2、根据节点介数的值从大到小排列，将排在前r%的节点作为关键节点，其中r是根据整个复杂网络规模确定的参数，5≤r≤20，假设关键节点为m个，则关键节点集合V_k={v_k1,v_k2,…v_km}，其中v_k1表示介数最大的节点，以此类推；步骤3、按照相应的步长Δ增加与每个关键节点相连的所有边的权值，其中步长Δ是根据整个复杂网络的权值确定的参数，1≤Δ≤10，假设(v_ki,v_j)是关键节点v_ki相连的一条边，即，w(v_ki,v_j)=w(v_ki,v_j)+Δ；步骤4、使用复杂网络节点介数确定方法重新确定复杂网络中每个节点v_i的介数b_i；步骤5、利用Floyd最短路径方法确定所有节点对之间的最短路径，即形成路由表；步骤6、利用公式确定R_{c_now}，其中，R_{c_now}表示当前的网络容量，n表示复杂网络的节点总数，b_max是当前所有节点介数的最大值，即，b_max=max{b₁,b₂,…b_n}；步骤7、判断当前网络容量R_{c_now}和网络容量R_c的值，如果R_{c_now}>R_c，并且当前的网络流量时延小于给定网络流量时延约束常量D，则R_c=R_{c_now}，转到步骤3重复执行；否则，整个过程结束，当前保存的路由表作为求得的近似最优的路由。