高斯网络可嵌入性质模拟系统设计和实现计算机科学与技术专业.docx

前言1第一章绪论21.1 Vl21.2 高斯网络概述21.2.1 网络模型的构成31.2.2 网络的特点和优势41.3 独立生成树介绍41.4 本文的主要工作及创新点51.5 本文的组织结构第二章系统主要技术介绍62.1 JaVa相关技术62.1.1 Java的基本介绍以及类库62.1.2 JaVa的图形化界面技术72.1.3 JaVa的事件处理技术82.1.4 JaVa的页面布局技术92.1.5 小结102.2 JDBC连接数据库的技术102.3 C木目JI名召»112.3.1 数据库简介112.3.2 数据库的插入和查询操作12第三章设计思路与系统可行性探究143.1 需求分析143.1.1 系统功能设计目标143.1.2 功能模块划分153.3 可行性分析163.3.1 演示可行性3.3.2 用户交互可行性163.3.3 数据支持可行性163.3.4 动态效果可行性163.4 本章小结17第四章系统实现184.1 技术选择4.2 功能实现184.2.1 用户注册登陆功能184.2.2 高斯网络拓扑动态演示功能204.2.3 独立生成树节点查询功能214.3 JDBC驱动的安装与接口编写234.3.1 系统初始界面244.3.2 登陆后的菜单界面254.3.3 高斯网络演示初始界面264.5本章小结27第五章对实验结果数据的分析285.1 了-285.1.1 线条处理285.1.2 文字处理295.2 背景图片的设置295.3 用户交互时数据的准确反馈度305.4 本章小结31第六章总结与展望326.1 本文总结326.2 后续工作展望32参考文献33致谢34近年来，一种名为高斯网络的网络拓扑结构越来越为人们所熟知。在设计容错路由和消息的安全分发算法的过程中，这种网络结构有着许多优势。我们知道，一般来说，并行计算系统的互连拓扑决定了其容错能力以及整体的通信效率，就当前来讲，有着诸如超立方体、广义超立方体、Mesh等多种互连网络的拓扑结构。四阶对称、节点传递且是正则的高斯网络与二维环形网络具有相似的拓扑结构，而且，高斯网络具有相对较小的网络直径，即节点间的距离较小，平均网络延迟也就更小，这就促使其成为了二维环形网络和大型交换网络的潜在替代品。有这样一个关于独立生成树的定义，如果一个网络中的一组生成树满足：首先，所有的树都植根于同一个节点r。其次，对于网络中的每个节点u,从!到U的所有树的路径都是节点不相交的，那么这组生成树是相互独立的。基于在密集高斯网络中与顶点独立生成树的结构，有研究者设计了可用于容错路由和安全消息分发的路由算法以及容错算法来并行构建这些树。本文以上述算法为基础，通过一定的设计和分析，最后实现，完成了一个高斯网络的演示系统。系统主要功能包括用户登录、网络节点介绍、动态网络拓扑、独立生成树演示和生成树路径查询。后端基于SQL数据库，前端则由Java的GUI设计完成,两者间的交互则由JDBC技术完成。系统完成后经试验测试，各项功能模块符合设计要求，可以满足用户了解高斯网络的需求。关键词：高斯网络；网络延迟；独立生成树；容错路由AbstractInrecentyears,anetworktopologycalledgaussiannetworkhasbecomemoreandmorewell-known.Thisnetworkstructurehasmanyadvantagesindesigningfaulttolerantroutingandmessagesecuritydistributionalgorithms.AsWeknow,ingeneral,theinterconnectiontopologyofparallelcomputingsystemdeterminesitsfault-tolerantabilityandoverallcommunicationefficiency,intermsofthecurrent,withsuchashypercube,generalizedhypercube,meshandotherinterconnectionnetworktopology.Fourth-ordersymmetry,thenodetransmissionandthegaussiannetworkisregularand2dringnetworkswithsimilartopologicalstructure,andthegaussiannetworkhasarelativelysmallnetworkdiameter,thesmaller,thedistancebetweennodes,theaveragenetworkdelayissmaller,thiscausesitto2dringnetworkandlargepotentialalternativetoexchangenetwork.Thereisadefinitionofanindependentspanningtree,ifasetofspanningtreesinanetworkissatisfied:first,alltreesarerootedinthesamenoder.Secondly,foreverynodeuinthenetwork,thepathofalltreesfromrtouisnotintersecting,sothespanningtreeisindependentofeachother.Basedonthegaussianhasnothingtodowiththenodesinthenetworkinthedensestructureofspanningtree,someresearchershavedesignedcanbeusedinfault-tolerantroutingandsecuritynewsdistributedroutingalgorithmandfault-tolerantalgorithmtoparallelbuildthesetrees.Basedontheabovealgorithm,thispaperrealizesagaussiannetworkdemonstrationsystemthroughsomedesignandanalysis.Themainfunctionsofthesystemincludeuserlogin,networknodeintroduction,dynamicnetworktopology,independentgenerationtreedemonstrationandspanningtreepathquery.Theback-endisbasedontheSQLdatabase,andthefrontendisdesignedbyJava'sGUIdesign,andtheinteractionbetweenthetwoisdonebyJDBCtechnology.Afterthecompletionofthesystem,thefunctionalmodulesmeetthedesignrequirementsandcanmeettherequirementsoftheuserstounderstandthegaussiannetwork.Keywords:Gaussiannetwork;Networklatency;Independentspanningtree;Fault-tolerantrouting前S高斯网络模型作为一种有着较多优势的二维环形网络的替代品，近年来频繁受到相关学者的关注。因为网络延迟也就较少，加上高斯网络中存在四个顶点独立生成树的特性，在大型的交换网络以及容错路由和消息的安全分发的领域是相当炙手可热的研究对象。而且高斯网络作为一种拓扑模型，近年来也经历了很多发展变换，在相关研究中我们也常常能够看到混合高斯模型1的应用，不仅仅是在计算机领域，在医药学、神经网络等领域，高斯网络模型也存在着非常广泛的运用。本文主要是在了解了高斯网络的拓扑结构以及构成方法还有其相关性质以后，使用JaVa语言以及SQL数据库技术，设计的一个模拟演示系统的的介绍。其中主要包括了用户登录的操作和动态演示高斯网络拓扑模型以及独立生成树的相关功能。通过本文完成的主要工作及创新点有：(1)设计GUI界面提供静态的网络节点和动态演示高斯网络拓扑模型。(2)使用JDBC连接数据库实现数据的增删查改。(3)提供独立生成树的动态效果演示。(4)通过设计一个窗口可以接收用户输入的一个目标节点，然后通过查询数据库，按顺序将根节点到这个目标节点所经过的路径节点输出。第一章绪论本章首先介绍了高斯网络模型的研究背景和意义，其次简单介绍了高斯网络的形成以及结构性质特点，并概述了本文所做的主要工作和贡献以及创新点，在本章的最后介绍了论文的组织结构。1.1 课题背景及意义高斯网络模型是近年来计算机网络领域的一个研究热点。由于其网络半径较小，所以网络节点间的平均距离较小，网络延迟也就较少，再加上高斯网络中存在四个与节点无关的独立生成树的特性，在大型的交换网络以及容错路由和消息的安全分发的领域是相当炙手可热的研究对象2。在网络中消息在节点与节点之间的转发必然存在时延与误差，而四次正则消息传递的高斯网络模型恰恰很大程度上减轻了这一问题。因为高斯网络中存在四个与节点不相关的独立生成树，也就说从一个根节点到任意一个目标节点都有4条完全不相交的路径，这一点性质一方面提供多条路径有利于消息的安全转发，另一方面，即使某一条路径出现故障,依旧有其他的路径可供替代,这就大大增加了网络传输的可靠性。当然，在网络性能方面，高斯网络依旧存在可以改进的地方，与当前使用的其他网络的性能比较，也是我们之后研究的目标。1.2 高斯网络概述与二维环形网络的某些性质类似，高斯网络是4.正则对称网络，这些网络是基于高斯整数Zi,Zi=x+yix,yZ,Zi是一个欧基里德域。这个网络的节点是残差类别的一些元素,其中Zi被视作一个网络生成器。我们表示Gk=(Vk,Ek)=G(k),k>Io图中的每个节点都标记为x+yi,其中x+y<=k,当且仅当(A-B)moda等于正负1或者正负i时，节点A和B相邻。图1.1展示了一个由a=3+4i产生的高斯网络的例子2。图1.1由=3+4i产生的高斯网络K的值从2开始可以取2、3、4等等一直到高维的高斯网络，且其生成的网络中的独立生成树的最大深度即为2Ko从图中我们可以很直观的看出高斯网络的网络直径比较小，节点与节点之间的距离也比较小，且不通节点之间有着多条路径可以到达，这也就直观展示出了之前我们所提到的高斯网络的种种优势。1.2.1 网络模型的构成并行计算系统的互连拓