可视化网络拓扑算法及软件开发

可视化网络拓扑算法及软件开发

吕红宇[1]2001年在《可视化网络拓扑算法及软件开发》文中提出本论文对基于系统信号流图计算传递函数解析表达式的网络拓扑算法及其可视化方法进行了研究,完成了可视化网络拓扑算法仿真平台VANT的软件编写工作。论文的研究工作主要包括以下几个方面: 1.使用软件工程的方法,依据可视化编程语言实用化的要求,明确了VANT可视化仿真平台的结构和所应具有的功能,详细划分并定义了仿真平台的各功能模块,并讨论了在VANT软件开发中应遵循的设计思想。 2.实现了基于Shannon-Happ公式的网络拓扑算法。此新算法通过Johnson方法查找信号流图的基本回路,运用逐级添加回路的方法形成互不相接触回路的组合,最后求解Shannon-Happ公式得到系统传递函数的规格化解析表达式。在此基础上探讨了进一步改进此算法的思路和途径。 3.研究了使用Borland C++Builder 5.0实现网络拓扑算法可视化设计的具体手段和方法。分析了VANT软件的可视化编辑器应具有的特征,所包含的图元对象和相应的操作方法,给出了具体的程序实现手段。在此基础上,编写了从系统信号流图的可视化建模到仿真运行的各功能模块。 4.开发了利用传递函数进行系统性能分析的工具模块:给出系统的降阶模型:绘制系统的频率特性曲线;计算系统的零点和极点;分析系统的稳定性。 5.将各功能模块集成到VANT的平台框架中,建立了一体化的基于可视化网络拓扑算法的仿真平台,实现了利用信号流图对系统进行可视化建模、仿真和性能分析。同时,还对VANT仿真平台进行了全面的软件测试。

周莉[2]2012年在《面向对象的配电网网络拓扑分析与研究》文中指出随着电力系统的建设与发展,传统的配电网结构已不能满足用户的供电需求,更无法确保配电系统稳定、可靠地运行。作为电力系统中与用户直接相连的环节,配电网运行可靠性与用户息息相关,完善、稳定、可靠的配电系统是为客户良好服务的保证。配电网络拓扑分析是配电管理系统高级应用软件的重要组成部分,是潮流计算、无功优化、稳定分析等电力系统各种分析和计算的基础,因此拓扑分析方法的选择直接影响到整个系统运行的效率及软件的可扩充性。本文设计的软件采用了面向对象的可视化技术,利用Visual C++平台,开发出基于图形界面的拓扑分析软件。该软件可通过鼠标、键盘的操作,编辑电力设备元件所对应的图形符号属性和行为,在工作区绘制出客观物理网络相对应的电力网络系统一次接线图。应用面向对象方法特有的继承性和封装性对电力系统一次元件进行建模,并派生出各具体元件,以便捷地管理各元件的共有电气属性和拓扑属性。本文分析了常用的两种拓扑分析方法,树搜索法和矩阵法,在总结每种拓扑方法的优缺点的基础上,针对配电网络的特点,提出了叁种拓扑分析的改进新方法:基于广度优先搜索的拓扑分析新方法,基于关联矩阵的拓扑分析快速算法,以及节点—支路邻接表法。算例表明,改进算法节省了配电网拓扑分析的时间,适合于复杂网络的实时分析。本文设计的拓扑分析软件通过ODBC接口技术,实现与SQL Server2000数据库的连接。将图元的信息存储在对应的数据表中,当对图形界面上的图元进行属性修改操作时,数据库也会相应地进行修改、存储数据的操作,实现了图形与数据库的交互。

罗华伟[3]2017年在《基于b/s架构的网络拓扑可视化研究》文中认为随着互联网的发展,现在的社会已然是一个信息技术高速发展的时代。在网络服务越来越丰富的同时也给网络管理带来了巨大的挑战。大规模的网络数据如何以清晰、高效地拓扑形式展示给网络管理者,网络管理者又如何透过这种展示形式观察到数据背后的规律以及当前网络的状况,这对目前的系统和技术都是一个极大的考验。获取隐藏在大数据背后的信息和规律的形式多种多样,人类作为一种高级的视觉动物,如果从视觉感知的角度来讲,选择将大规模网络数据以一种可视化的形式展示,也不失为一种巧妙的方式。研究可视化的发展历程,使用Java Applet或者jFreecharts渲染可视化曾是较为流行的方法。但是随着前端技术的发展,使用SVG和canvas进行可视化研究已经是非常流行的做法。依托于Web技术的快速发展,本文将重点研究基于b/s架构的网络拓扑可视化系统。为了清晰地展示系统操作流程和数据流向,整体系统的开发采用MVC架构,同时结合jQuery库和bootstrap前端框架,为快速搭建系统平台提供了保障。本文数据来源主要是数据库读取,获取到的数据被转换为指定的JSON格式,转化后的数据作为canvas绘制图形的数据来源,最终填入到canvas元素的路径和图形并被浏览器渲染成一幅幅可交互的图像。

贺潇磊[4]2013年在《软件网络拓扑与参数可视化研究与分析》文中提出大规模软件系统的结构复杂性所带来的相关开发和维护难题已经成为软件质量保证中需要重点解决的问题。利用复杂网络理论研究和分析软件静态结构复杂性,是一种有效的量化手段。而拓扑与网络信息可视化研究一直以来是复杂网络研究的一种重要方法,软件网络的可视化分析可以更直观的迅速获取相关软件结构度量信息。流行复杂网络分析工具Gephi存在一些软件网络度量参数(如波及度)没有实现计算、着色操作繁琐、使用者需要每次单独设置着色方案等问题。我们使用C语言实现高效的GVA(网格变量算法)布局算法,算法适用于大规模软件网络布局。然后使用通用的参数着色算法为节点根据不同的参数值着色,着色算法通用性强,节省繁琐的着色方案设计步骤,为利用软件网络理论分析软件系统提供更好更方便的视图辅助。针对现有的复杂网络社团可视化算法时间复杂度高,视图社团界限不清晰,无法呈现社团间联系的等问题,设计并实现一种新的社团可视化算法。实验表明该算法具有良好的视图展示效果,并且具有较低的时间复杂度。经过度量参数着色后的视图呈现出度量参数值的分布,突出那些参数值大的节点。引导开发人员关注这些节点,并根据视图中不同色系的呈现,度量软件的内部结构的复杂性。社团结构可视化图,既能清晰的呈现出社团间复杂关系,模块化效果突出,又能避免目前常用的社团可视化算法布局时造成大量节点堆积在视图中央的现象。社团结构可视化为理解软件内部模块之间错综复杂的关系提供新的视角,具有很强的现实意义和应用前景。

段颖娴[5]2014年在《多域信息感知系统设计与实现》文中指出网络信息感知技术通过对网络时变参数与时不变参数的采集与分析,掌握网络实时状态,通过可视化技术的直观呈现,为网络管理人员带来了良好的操作体验,从而便于及时地对网络资源进行分配,提高网络运维管理的效率。近年来,面对处于不断变化中的信息网络,如何及时对网络的多域信息进行快速感知,准确获取网络的参数,在海量信息中挖掘有效信息,并通过可视化技术精准清晰的呈现,成为一项研究热点。然而,现有的网络信息感知系统主要集中在网络拓扑域方面,忽视了其他域的信息感知,例如:在一些可以显示网络中传输的数据流的网络拓扑显示系统中,通常没有对数据流做分类与分析。在网络信息的领域内,其所包含的不仅是有关节点位置与其连接关系所代表的网络拓扑域,同时也包含网络流量所代表的流量域、业务类型所代表的应用域以及温度、湿度等代表的外围环境域等多域信息。因此,相关技术人员所需要的网络信息已经不只是一张简单的网络地图,除了拓扑域信息外,更重要的是掌握网络更多领域的信息,从而能够实时掌握网络的全面状态,进而对网络资源进行更为合理地分配,更好地提升网络性能,将网络的优点发挥到极致的同时,规避一些不必要的损失。针对上述问题,本文围绕网络多域信息感知方法模型、网络态势生成等关键技术,重点从网络的拓扑域、流量域以及应用域叁个方面具体展开研究,开发出相应的原型系统,并进行实验测试分析。主要贡献包括如下:(1)设计“分散感知,集中控制”的多域信息感知系统整体框架提出了“物理上分散,逻辑上集中”的新型路由架构,对网络中的拓扑域、流量域、应用域等多域信息感知模块进行设计,同时设计可视化模块对其予以展示。(2)设计“拓扑-流量-应用”结合的多域信息感知方法针对网络的多域信息,尤其是拓扑域、流量域及应用域设计感知方法,对网络的拓扑、网络中节点与链路使用率、网络状态及业务类型等进行感知,从而实现网络信息的多域感知。(3)设计基于多线程的多域信息可视化方法多域网络信息态势生成以感知到的多域网络信息为依据,结合多线程技术利用相关可视化技术对网络拓扑、网络中节点与链路使用率、网络状态及业务类型等进行合理化布局并动态展示,实现多域网络信息态势生成。(4)研发一体化多域信息感知原型验证系统根据理论研究内容开发多域信息感知原型验证系统,实现网络多域信息的感知并对网络拓扑、网络节点与链路使用率、网络运行状态、网络业务信息等进行一体化展示,同时对系统的丢包率、网络传输质量等性能进行测试,用以验证理论研究成果的可行性及性能。总的来说,本文运用理论研究结果设计多域信息感知原型验证系统,在原型验证系统上实现多域信息感知及态势生成具体应用,同时对原型验证系统进行验证与分析,实现一套整体的多域感知研究体系。

杨凯[6]2008年在《网络拓扑发现的研究与实现》文中进行了进一步梳理随着计算机网络技术的发展和Internet在全世界范围内的普及,计算机网络的规模日益庞大,网络结构也十分复杂,这使得人们对网络拓扑发现的需求越来越迫切。网络拓扑发现技术是网络管理中的一项基本功能。正确的网络拓扑信息能够直接有效地为网络管理人员提供整体性的网络结构和状态。如何快速、准确地获取网络拓扑信息是当今各网络机构共同关注的问题。本文就是研究网络拓扑发现技术,对己有的拓扑算法存在的问题进行改进,并在此基础上实现准确、高效的拓扑信息发现系统。本文首先阐述网络拓扑发现的相关概念和原理,介绍了常用的可以被用来进行网络拓扑发现的技术,并从负载、速度、准确性和使用范围等几个方面对各种拓扑发现技术进行了分析和比较,得出基于SNMP协议的网络拓扑发现技术速度最快,使用范围也最广泛。在此基础上深入分析了基于SNMP的网络拓扑发现算法,指出其优点和存在的问题,进而对所存在的问题提出了改进,改进的算法解决了原有算法的对多IP地址路由器进行重复判定的问题,改进了子网内主机发现的不完整性。通过测试,证实了改进的算法的有效性。最后,详细描述了拓扑发现模块的实现,本文设计并实现了一个完整的拓扑发现系统,在该系统中实现了新提出的算法,并在真实的网络环境中对系统进行了测试,验证了系统运行结果的正确性和算法的有效性,同时也介绍了所采用的拓扑图形显示方法。本文使用Visual C++开发平台实现网络拓扑发现系统,详细分析了使用WinSNMP API实现基于SNMP的路由器级拓扑发现和子网级拓扑发现,对拓扑分析和拓扑图的绘制技术也作了较细致的分析。本研究也有一些不足,论文最后一章对本文的工作做了总结,探讨了对系统进行进一步开发的展望。

杨家海, 郭玺, 张辉[7]2011年在《基于多层次和多粒度的混合布局可视化算法及其应用》文中认为该文提出一种混合布局可视化算法,以多层次和多粒度的方式展示Internet网络拓扑结构,动态反映被管对象的运行状态。算法根据各层面的网管需求以及不同规模的网络特点,针对各种场景的可视化处理,采用相应的图布局算法和实现方式。算法实现应用于iNetboss综合网络管理系统。在清华大学校园网上实际部署和运行表明:该算法与单一的图布局算法相比,更能满足用户的需求,而且对网络的设计与配置、网络运行的管理与监控也都起到很好的优化作用。

傅振宇[8]2009年在《电力网络拓扑分析在图元编辑软件中的应用及配电网络重构方法的研究》文中提出随着我国科学技术的飞速发展和广泛应用,电力工程科学和技术有了突飞猛进的发展,尤其是计算机技术在电力网络在线调度和控制中的应用已经十分普遍。电力市场化改革也对电力网络安全控制提出了更高的要求。这些变化要求我们能对电力网络进行更全面、更快速、更精确的计算和分析,这需要电力网络计算机分析理论和方法的支持,在这样的背景下该课题自然而然被提上研究议程。本文利用Visual C++作为开发平台,对电力网络分析软件进行开发与设计,建立了电力网络图元编辑软件的图形平台框架,实现了图形软件的基本模型,并基于图形模型实现了面向对象的图元数据结构设计。实现了图形编辑功能,创建了用于图片操作的菜单栏,并设计整个电力系统电气计算所需要的各种图形元件,包括母线、输电线、断路器、开关、发电机、负荷、变压器、电抗器和电容器等。在软件图形平台上可以绘制和编辑电力系统的电气接线图。在电力系统图形编辑过程中,实现了图形的属性页管理,使复杂的电力系统结构清晰显示,并可以根据需要修改图元的元件参数和图形参数。完成了图元名称、相关参数和数据信息的存储功能及图片文件的保存功能。对电力网络拓扑结构进行分析,自动生成元件的连接关系。通过图形化界面和消息传递实现图形和计算数据的交换和统一。本文采用基于二叉树的方法进行拓扑分析。首先对电力系统接线图进行编号,形成图的结构;然后将图转换为树的结构;最后将树的结构转换为二叉树的结构。利用二叉树链接存储结构使节点的遍历效率得到大幅度的提高,增强了电力网络计算与分析的效率。对配电网络重构算法进行深入的研究。本文利用改进的支路交换算法实现配电网络重构。传统的支路交换算法每次只考虑一个联络开关,因此需要频繁计算潮流,导致处理时间较长、处理过程繁琐。本文采用的算法对多个独立拓扑调整进行一次处理,并且简化最佳转移负荷的计算公式,使处理时间大大缩短并且简化了计算过程。

张倬[9]2015年在《基于地理位置信息约束的网络拓扑可视化方法研究》文中进行了进一步梳理网络拓扑可视化技术能够把抽象的网络拓扑文本数据转化为生动、直观的图形或者图像进行显示,是网络管理员在网络规模日益扩大的背景下认识、理解和分析网络拓扑结构以及排除网络故障的有力工具。传统网络拓扑可视化技术专注于网络逻辑拓扑结构的解读,但是其忽略拓扑本身的地理位置信息。而随着越来越多的定位系统和导航系统的兴起,网络拓扑本身所包含的地理位置信息显得越来越重要。网络拓扑是对真实网络的抽象,而地理位置信息是网络设备和网络连接线所组成网络的固有属性,对其忽略必然导致对网络拓扑很大程度上的误解。为了突破传统网络拓扑可视化技术的限制,凸显网络拓扑的地理位置信息,本文在地理位置信息约束条件下主要做出了以下两个工作:1.本文提出了一种基于地理位置信息约束的改进力导引拓扑布局算法。该方法采用分治思想,利用网络拓扑固有的层次性特征和社团划分方法对全球互联网拓扑进行划分,然后对划分后结果的每部分拓扑分别布局,并将已布局好的每部分拓扑作为节点进一步采用提出算法进行布局,降低了全球互联网拓扑整体布局难度,提高了拓扑布局效率,且布局结果具有层次性和可读性。该算法解决了传统网络拓扑布局算法节点估计位置和实际地理位置之间的矛盾,经测试表明在考虑部分节点的地理位置信息的情况下能得到较好的布局结果。2.本文设计实现了一套基于地理位置信息约束的叁维网络拓扑可视化系统。该系统以基于地理位置信息约束的改进力导引拓扑布局算法为核心,以层次性划分和社团划分算法为辅,将全球互联网拓扑文本数据转换为显示数据,利用内嵌的谷歌地球地图窗口将包含地理位置信息的互联网拓扑进行展示。经测试表明,本文设计的网络拓扑可视化系统能够在地理位置信息约束条件下层次分明、生动直观地清晰展示全球互联网拓扑结构,凸显网络拓扑的地理位置信息并且交互性能良好,能够完成相应可视化任务。

刘杰[10]2013年在《网络拓扑可视化研究》文中研究说明网络新技术、新产品及组网模式不断涌现,网络的规模和结构不断趋向复杂化和多样化,如何以一个准确清晰的可视化形式,将网络拓扑的结果直观的展现出来,对网络管理、规划和性能改进具有重要意义。论文首先给出研究背景意义及国内外研究现状;其次介绍了网络拓扑发现技术,分析了几种经典的可视化技术;第叁,建立了一个网络拓扑可视化模型,研究、分析了几类经典的可视化布局算法,针对校园网络的特性设计了一种改进的层次型拓扑布局算法,也给出了具体计算流程图;第四,设计了一个拓扑可视化系统,给出了总体架构和系统功能,利用树型拓扑布局算法和传统的射线型布局算法完成了对构造的网络的可视化工作,并且通过改进型层次拓扑布局算法完成了对学校实际网络的可视化,通过对具体拓扑图的显示和操作,对系统进行了验证。实验结果表明,设计的拓扑可视化系统能够较好的完成网络拓扑的可视化显示。最后,对全文进行了总结,并展望下一步工作。

参考文献:

[1]. 可视化网络拓扑算法及软件开发[D]. 吕红宇. 北京化工大学. 2001

[2]. 面向对象的配电网网络拓扑分析与研究[D]. 周莉. 南京师范大学. 2012

[3]. 基于b/s架构的网络拓扑可视化研究[D]. 罗华伟. 北京邮电大学. 2017

[4]. 软件网络拓扑与参数可视化研究与分析[D]. 贺潇磊. 东北大学. 2013

[5]. 多域信息感知系统设计与实现[D]. 段颖娴. 北京邮电大学. 2014

[6]. 网络拓扑发现的研究与实现[D]. 杨凯. 太原理工大学. 2008

[7]. 基于多层次和多粒度的混合布局可视化算法及其应用[J]. 杨家海, 郭玺, 张辉. 清华大学学报(自然科学版). 2011

[8]. 电力网络拓扑分析在图元编辑软件中的应用及配电网络重构方法的研究[D]. 傅振宇. 东北大学. 2009

[9]. 基于地理位置信息约束的网络拓扑可视化方法研究[D]. 张倬. 电子科技大学. 2015

[10]. 网络拓扑可视化研究[D]. 刘杰. 西安电子科技大学. 2013

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