计算机系统与计算机网络中的动态优化
浅析计算机网络服务质量及优化方法

浅析计算机网络服务质量及优化方法随着计算机网络业务的逐步拓展,各种业务对网络的需求也在不断提升。
为保证网络服务正常有效的运行,需要尽量提高或保障特定业务中关键的服务质量(QoS)。
为了进一步提高网络的QoS,不仅需要评价现有的网络协议,而且需要进行网络的再造工程,用优化理论对网络系统进行建模分析,得出使网络性能达到尽可能令人满意的机制。
一、网络服务质量的概述现代计算机互联网技术运行的基础是TCP/IP协议,这是网络正常运行的先决条件,在这其中IP协议又是其核心内容,通过采用相同的方式处理报文,并按照先后的顺序进行工作。
而我们通常所说的汁算机网络服务质量(简称QOS)主要就是指数据借助的互联网络的性能状态的好与坏,这一性能的好坏一般是通过数据的吞吐量、可用性及延迟性等多方面来反映,从而综合的评价网络的服务质曼。
在实际的工程中,若是计算机网络的服务质量高就可以实现对数据包的排队识别和进一步的优化,从而根据事先限定的标准来优先赋级数据,从而大大的加快数据传输的速度,实现实时的交互。
对于计算机网络服务质量来说,其需要解决的主要问题是延长出错和数据包的丢失问题。
在传输数据包的过程中,有时会遇到网络的路由器数据缓冲区是处于满格的状态之中,这时当有一些新的数据包经过此路由器的时候,路由器为了保障整体网络的畅通性就可能会选择性的丢弃某一些数据包,这就会造成用户端数据的流失,导致用户端无法获得此项的自动操作,造成无法接受到完整的数据,从而需要进行重新的传输,这使得数据传输发生延迟。
二、现代计算机网络服务质量优化的注意事项随着计算机技术在人生的生活、工作中被广泛的应用,人们对互联网络性能的好坏的要求度也是越来越高,为了不断的满足人们日益增长的网络需求,我国正在不断的采取各种的有效措施来提高计算机网络的服务质量,不断促进网络服务质量的优化,但是在优化的同时我们还必须要加强计算机网络以下几点事项的注意:1. 网络安全性能的注意网络服务安全性是保障网络运行的重要前提条件,若是网络没有安全性,那么整个网络的运行就会受到外界的强力干扰,从而严电影响到整个网络的运行。
计算机网络优化提高网络性能和可靠性的方法

计算机网络优化提高网络性能和可靠性的方法计算机网络在当今社会中扮演着重要的角色,它连接着世界各地的人们,并提供了高效的通信和信息交流渠道。
为了确保计算机网络的正常运行,我们需要不断优化网络性能和可靠性。
本文将介绍几种常用的方法,以帮助提高计算机网络的性能和可靠性。
一、增加带宽在计算机网络中,带宽是指网络传输速度的衡量指标。
增加网络带宽可以提高数据传输的速度和吞吐量,从而改善网络性能。
为了增加带宽,我们可以通过以下几种方式来实现:1.升级网络设备:更新网络设备,如交换机、路由器等,以支持更高的带宽需求。
2.使用高速连接:采用高速连接技术,如光纤、千兆以太网等,可以显著提高网络的传输速度。
3.使用负载均衡器:通过使用负载均衡器,可以将网络流量均匀地分布到多个服务器或网络设备上,从而提高网络的传输效率和带宽利用率。
二、优化网络拓扑网络拓扑是指计算机网络中各个节点之间的连接方式和布局。
通过优化网络拓扑,可以提高网络的性能和可靠性。
以下是几种常见的网络拓扑优化方法:1.使用分层结构:将网络拓扑划分为多个层次,每个层次具有特定的功能,可以减少网络节点之间的跳数,提高网络的传输效率。
2.实施冗余路径:在网络拓扑中添加冗余路径,这样可以在主路径发生故障时,数据可以通过备用路径继续传输,提高网络的可用性和可靠性。
3.优化网络节点布局:合理布置网络节点,减少节点之间的距离和传输延迟,提高网络的传输速度和响应时间。
三、使用网络优化技术除了增加带宽和优化网络拓扑之外,还可以采用一些网络优化技术来提高网络性能和可靠性。
以下是几种常用的网络优化技术:1.数据压缩:通过对传输的数据进行压缩处理,可以减少数据的传输量,从而提高网络的传输速度。
2.缓存技术:通过使用缓存技术,可以将常用的数据存储在离用户近的位置,减少数据的传输距离,提高用户的访问速度。
3.流量控制和拥塞控制:实施流量控制和拥塞控制机制,可以防止网络拥塞,保证数据的可靠传输。
动态优化理论

动态优化理论动态优化理论是一种应用于计算机科学和运筹学领域的重要理论。
它主要关注如何根据不断变化的信息和条件,对问题进行最优化的求解。
动态优化理论的应用广泛,从网络优化到资源分配,都能够从中受益。
一、概述动态优化理论是一种通过不断更新和调整解决方案的方法,以适应问题在时间和空间上的动态变化。
它通过分析和比较不同的决策路径,找到在特定条件下获得最优解的策略。
动态优化理论的核心思想是在每个时间步骤或状态下,基于当前信息做出最优的决策,以达到全局最优解。
二、动态规划动态规划是动态优化理论中最常用的方法之一。
它将问题划分为一系列子问题,并通过求解子问题的最优解来获得原始问题的最优解。
动态规划的关键是将问题划分为可重复的子问题,以及定义递推关系式。
通过计算和存储中间结果,可以大大减少计算量和时间复杂度,提高求解效率。
三、贪心算法贪心算法是另一种常用的动态优化方法。
它不同于动态规划,贪心算法每次只考虑局部最优解,而不管全局情况。
贪心算法的基本原理是每一步都选择当前状态下最优解,而不进行回溯和重新计算。
虽然贪心算法可能无法获得全局最优解,但在某些情况下,它可以提供较好的近似解。
四、动态优化的应用动态优化理论在实际问题中有广泛的应用。
例如,它在网络优化中可以用于路由算法的决策过程,根据不同的网络拓扑和实时负载情况,选择最优的路由路径。
另外,动态优化理论也可以应用于资源分配问题,如航空运输中的航班调度和货物装载优化。
五、案例分析为了更好地理解动态优化理论的应用,我们以货物装载优化为例进行分析。
假设有一艘货船需要在给定的货箱数量和总容量限制下,实现最优的货物装载方案。
根据动态优化理论,我们可以分别考虑不同船舱和货箱的组合,计算每种情况下的装载效益,然后选择最优的组合方案。
六、总结动态优化理论是一种重要的优化方法,它通过考虑问题的动态变化和调整,寻找最优解。
动态规划和贪心算法是动态优化理论中常用的方法。
它们在网络优化、资源分配等问题中有广泛的应用。
互联网及其应用名词解释

1.计算机网络:是以相互共享资源方式而连接起来的、各自具备独立功能的计算机系统的集合。
从物理结构看,计算机网络是在协议控制下,由一台或多台计算机、若干台终端设备、数据传输设备,以及用于终端和计算机之间、或若干台计算机之间数据流动的通讯控制处理机等所组成的系统的集合。
1.计算机网络系统:凡是将地理位置不同,并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来,以功能完善的网络软件实现网络中的资源共享、信息传递的的系统,称之为计算机网络系统。
2.网络适配器(网卡):也称网卡或网版,是插入计算机中实现与网络设备的接口设备。
网络适配卡中包括与微机总线接口、收发数据缓存、规程处理芯片、线路编码、电压转换五个部分。
3.网络工作站:网络工作站就是比桌面级(我们用的就是桌面级)高一级的电脑,需要安装个人操作系统。
不需要安装网络操作系统,网络操作系统是网络服务器安装的。
4.互联网协议:是两个通信对象在进行通信时所遵从的一组约定与规则。
一个网络协议是由语法、语义和同步三个要素组成。
5.网关:是互联网络中工作在OSI传输层上的设备。
之所以称之为设备,是因为网关吧一定是一台设备、有可能是一台王机中实现网关功能的软件,多数网关是用来互联网络的专用系统。
6.网桥:也叫桥连接器,是连接两个局域网的一种储存一转发设备,它能将一个较大的LAN分割成多个网段,或将两个以上的LAN互连成一个逻辑LAN,使LAN上的所有用户都可以访问服务器。
7.网络操作系统(NOS):是向连入网络的一组计算机用户提供各种服务的一种操作系统。
根据共享资源方式不同,NOS分为两种不同的机制。
如果NOS软件相等的分布在网络上所有的节点,这种机制下的NOS称之为对等式的网络操作系统;如果NOS的主要部分驻留在中心节点,则称为集中式NOS。
8.网络拓扑结构:网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局,就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。
拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接,它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。
高性能计算机集群的配置与优化方法

高性能计算机集群的配置与优化方法随着科学技术的不断进步和计算任务的复杂化,高性能计算机集群逐渐成为科学研究和工程设计等领域中不可或缺的工具。
为了充分发挥集群计算资源的优势,合理的配置和优化方法至关重要。
本文将介绍高性能计算机集群的配置和优化方法,帮助用户充分利用集群计算资源,提高计算效率。
一、硬件配置1.节点选择:节点是构成计算机集群的基本单元,节点的选择直接影响到计算性能。
一般来说,节点应选择具有较高的处理器速度、较大的内存、高速的存储器以及高性能的网络接口的硬件。
2.网络拓扑:高性能计算机集群的网络架构会直接影响到集群的通信能力和数据传输速度。
常用的网络拓扑结构有树状结构、网状结构和环形结构。
在选择网络拓扑时,需要根据实际需求和集群规模进行合理选择。
3.存储系统:高性能计算机集群的存储系统必须具备高速的数据读写能力和大容量的数据存储能力。
可以选择使用固态硬盘(SSD)作为主要的存储介质,同时结合硬盘阵列(RAID)进行数据备份和冗余。
4.冷却和散热系统:高性能计算机集群在高负载下会产生大量的热量,需要配置高效的冷却和散热系统以保证计算机的稳定运行。
可以选择使用液冷技术或风冷技术,同时合理规划集群的布局,保证节点之间的散热通道畅通。
二、软件配置1.操作系统:选择合适的操作系统对于高性能计算机集群的配置和性能优化至关重要。
一般来说,Linux操作系统被广泛应用于高性能计算机集群,因其开源、强大的网络优化能力和多样的软件支持而受到青睐。
2.任务调度系统:为了充分利用集群的计算资源并优化任务执行效率,需要选择合适的任务调度系统。
常用的任务调度系统有SLURM、PBS等,可以根据需求选择合适的调度器,实现任务的动态分配和优化。
3.并行计算库:并行计算库是高性能计算机集群中的关键组件,能够大大提高计算效率。
常用的并行计算库包括MPI、OpenMP等,可以利用这些库来实现并行计算,将计算任务分解为多个子任务,并在不同节点上并行执行。
操作系统的性能与优化

操作系统的性能与优化操作系统是计算机系统中的核心软件之一,它负责管理和控制计算机硬件资源,提供给用户和应用程序一个友好的接口。
在现代计算机中,操作系统的性能和优化是一个非常重要的问题。
本文将从性能评估、优化方法和实际案例等方面探讨操作系统的性能与优化。
一、性能评估操作系统的性能评估是了解系统性能瓶颈和优化的基础。
性能评估可以通过各种指标来反映系统的运行状态,比如响应时间、吞吐量、并发性等。
通过对操作系统进行性能评估,可以快速发现性能瓶颈,为后续的优化工作提供指导。
二、优化方法1. 资源管理优化资源管理是操作系统的重要功能之一,合理的资源管理可以提高系统的性能。
例如,通过合理的进程调度算法和内存管理策略,可以减少进程切换带来的开销,提高系统的并发性和响应能力。
2. I/O优化I/O操作是操作系统中常见的任务,对I/O操作的优化可以显著提升系统的性能。
例如,通过合理地调度和缓存I/O请求,减少磁盘访问次数,可以提高系统的吞吐量和响应速度。
3. 网络优化在网络应用中,网络性能是至关重要的。
通过优化网络协议、调整网络参数、使用高效的数据传输方式等手段,可以提高网络应用的性能和稳定性。
4. 算法优化算法是操作系统中的关键部分,优化算法可以提高系统的效率。
例如,在文件系统中采用高效的文件分配算法、磁盘调度算法和缓存算法,可以显著提高文件系统的性能。
三、实际案例1. Linux特权分离(Privilege Separation)Linux操作系统中,特权分离是一种常见的优化方法。
通过将系统的特权程序和非特权程序分离,可以减少恶意代码对系统的影响,提高系统的安全性和稳定性。
2. Windows预取技术(Prefetching)在Windows操作系统中,预取技术可以通过预先将磁盘上的数据加载到内存中,减少磁盘访问时间,提高系统的响应速度。
预取技术可以根据应用程序的使用模式来动态预测用户的需求,提前加载相关的数据。
网络拓扑结构的动态调整与优化

网络拓扑结构的动态调整与优化网络拓扑结构指的是互联网或计算机网络中不同设备之间的连接关系以及其物理或逻辑布局。
随着互联网和计算机网络的快速发展,网络拓扑结构的动态调整与优化变得越来越重要。
本文将讨论网络拓扑结构的概念、动态调整与优化的意义以及相关的方法和策略。
一、网络拓扑结构的概念网络拓扑结构是一个关键的概念,它决定着网络中设备之间的通信路径和连接方式。
常见的网络拓扑结构包括总线型、环型、星型、树型、网状型等。
每种拓扑结构都有其优缺点,如总线型适用于小规模网络,而树型适用于大规模网络等。
拓扑结构的选择对于网络性能、可伸缩性和可靠性等方面有着深远的影响。
二、网络拓扑结构的动态调整随着网络的规模扩大和需求的变化,网络拓扑结构需要进行动态调整。
动态调整网络拓扑结构可以提高网络的性能、减少故障影响、提供更好的服务质量等。
在动态调整过程中,需要考虑网络设备的添加、删除、移动以及链路的调整等因素。
常见的动态调整方法包括重连、扩展、收缩、迁移等。
1. 重连:当网络拓扑发生变化时,可以通过重新连接网络设备来调整拓扑结构。
重连可以使得网络设备重新加入网络,或者改变设备之间的连接方式,以适应新的需求。
2. 扩展:随着网络规模的扩大,可能需要添加新的设备以满足增长的需求。
扩展网络拓扑结构可以通过添加新的设备或增加链路来实现,以提供更多的带宽和更好的服务。
3. 收缩:当网络规模减小或某些设备不再需要时,可以对网络拓扑结构进行收缩。
收缩可以通过删除设备或减少链路来实现,以节省资源和降低维护成本。
4. 迁移:当网络设备需要搬迁或调整位置时,可以通过迁移设备来调整拓扑结构。
迁移可以使得设备更加合理地分布在网络中,以提高网络性能和可靠性。
三、网络拓扑结构优化的意义对网络拓扑结构进行优化可以改善网络的性能、提高用户体验以及降低成本。
通过动态调整拓扑结构,可以实现以下目标:1. 提高性能:通过合理的拓扑结构设计和优化,可以减少传输延迟、提高网络带宽利用率和增强传输效率,从而提高网络性能。
2022年成都理工大学工程技术学院计算机应用技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷A(有答案)

2022年成都理工大学工程技术学院计算机应用技术专业《计算机系统结构》科目期末试卷A(有答案)一、选择题1、计算机系统多级层次中,从下层到上层,各级相对顺序正确的应当是()。
A.汇编语言机器级,操作系统机器级,高级语言机器级B.微程序机器级,传统机器语言机器级,汇编语言机器级C.传统机器语言机器级,高级语言机器级,汇编语言机器级D.汇编语言机器级,应用语言机器级,高级语言机器级2、开发并行的途径有(),资源重复和资源共享。
A.多计算机系统B.多道分时C.分布式处理系统D.时间重叠3、属计算机系统结构考虑的是()A.主存采用MOS还是TTLB.主存采用多体交叉还是单体C.主存容量和编址方式D.主存频宽的确定4、虚拟存储器常用的地址映象方式是( )A.全相联B.段相联C.组相联D.直接5、以下说法不正确的是( )A.线性流水线是单功能流水线B.动态流水线是多功能流水线C.静态流水线是多功能流水线D.动态流水线只能是单功能流水线6、CRAY-I的流水线是( )A.多条单功能流水线B.一条单功能流水线C.多条多功能流水线D.一条多功能流水线7、若输入流水线的指令既无局部性相关,也不存在全局性相关,则()。
A.可获得高的吞吐率和效率B.流水线的效率和吞吐率恶化C.出现瓶颈D.可靠性提高8、除了分布处理、MPP和机群系统外,并行处理计算机按其基本结构特征可分为流水线计算机,阵列处理机,多处理机和()四种不同的结构。
A.计算机网络B.控制流计算机C.机群系统D.数据流计算机9、下列说法正确的是( )A.Cache容量一般不大,命中率不会很高B.Cache芯片速度一般比CPU的速度慢数十倍C.Cache本身速度很快。
但地址变换的速度很慢D.Cache存贮器查映象表和访问物理Cache其间可以流水,使速度与CPU匹配10、在尾数下溢处理方法中,平均误差最大的是()A.截断法B.舍入法C.恒置"1"法D.ROM查表法二、判断题11、多处理机中,两个程序段之间若有先写后读的数据相关,则不能并行,但任何情况下可以交换串行。
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计算机系统与计算机网络中的动态优化随着计算技术应用领域的不断扩大,其中的业务内容也越来越复杂多样,因此,就急需要提高计算机网络和系统的动态优化。
对计算机系统和网络进行动态优化,能够有效的进行资源分配和任务调度。
目前,在国内外针对这一方面已经展开了大量的研究,其研究的目的在于深化动态优化的理论研究和工程应用。
本文就计算机系统安全进行详细的阐述,对基于马尔可夫决策过程的动态优化模型、马尔可夫决策Petri网的动态优化模型和随机博弈网的动态优化模型进行分析研究,以便促进计算机网络的发展。
标签:计算机系统网络动态优化引言马尔可夫决策过程的动态优化模型、马尔可夫决策Petri网的动态优化模型和随机博弈网的动态优化模型随着计算机网络和计算机系统等相关技术的飞速发展,其在各大领域中的运用越来越广泛。
对计算机网络和系统进行优化能够较好的进行系统资源配置和任务调度,可以提高计算机网络和系统的工作效率。
其中优化理论是研究计算机网络和系统中资源配置和任务调度的主要方法之一。
优化理论可以分为静态优化和动态优化两种类型。
静态优化将系统中的资源配置和任务调度看作是与时间无关的常量,忽视了系统时变性特征。
因此,对计算机网络和系统的优化通常是对其进行动态优化。
一、计算机系统安全其一,实体安全。
其主要针对计算机主机受到外界电磁干扰和辐射的影响,对计算机系统软件采取的安全措施。
首先,确保计算机系统操作具有完善的存储、控制和管理功能,避免用户进行违规操作。
其次,需要确保计算机良好的信息存储功能,在实际工作中实现信息存储和保护作用。
最后,确保计算机具有系统运行的管理功能,对整体的运行和日常工作中的各种数据进行监管。
其二,输入和输出控制安全。
当计算机处理数据的时候,数据人员或部门需要成立专门的负责小组对单位或企业信息进行输入和输出控制,确保信息安全的输入和输出。
当数据信息输入和输出的时候,需要设置相关读取和接受的权限,避免信息的流失和泄露[2]。
其三,网络安全。
计算机网络安全的主要目标是确保计算机系统能够在安全的环境下正常运行,确保计算机系统的安全程度由底道高的多层次的转變,针对不同用户和不同级别的信息需采取多层次的保护措施。
对网络安全采取的措施需要从三个方面出发,首先,做好保密措施,对计算机信息和网络在授权后进行信息和文件的存储。
其次,做好完整性措施,确保计算机信息在存储或输送的过程中不被修改,确保其完整性。
最后,做好可用性措施,确保计算机系统的静态和动态信息内容能够进行日常的可见性操作[3]。
二、基于马尔可夫决策过程的动态优化模型1.马尔可夫决策过程马尔可夫决策过程(MDP)的无后效性是一个比较特殊的特性,主要是指该系统在洗衣歌时间段的状态是根据上一个状态和决策行为为依据的,和系统的历史没有关系。
一个基本的马尔可夫决策过程主要包括:(1)状态集合S,主要负责对系统的状况进行描述。
(2)行为集合A,其作用是预测决策者在状态空间中可能会发现的行为动作并对其进行描述[4]。
(3)收益函数R,主要体现系统在决策者行为的影响下的转移过程。
根据状态集合性质的不同,可以将马尔可夫决策过程分为确定马尔可夫决策过程和随机马尔可夫决策过程。
针对确定马尔可夫决策过程,在某一状态下的某一行为会引起唯一确定的状态发生状态转移。
另外,马尔可夫决策过程在未来的发展过程中,需要根据当前的状态和实际情况进行分析研究,还要考虑到外部随机变量的影响。
在马尔可夫决策过程中,需要根据状态集合和行为集合的映射经分析研究,从而得到当前决策行为的优化策略[5]。
2.马尔可夫决策过程建模分析在马尔可夫决策过程中需要对系统进行建模分析,建模分析的步骤主要有:(1)首先需要清楚了解系统运行的主要目的。
再次确定在该过程的系统中目标函数和收益函数。
不同的系统其运行的目标也就不同。
另外,即使是同一个系统,从不同的角度和方式分析,得出的目标函数和收益函数的数值也会有所不同。
一般目标函数具有以下形式:有限马尔可夫决策过程:无限马尔可夫决策过程:(2)对该系统的状态空间和决策者的行为需要明确了解。
系统的状态空间和决策者的行为可能是离散的。
其中用户的行为也可能是离散的。
(3)根据系统的状态之间的动态转移关系建立推进方程。
在这个步骤中,转换关系主要有状态转移方程和转移概率。
推进方程中描述的值函数V的递推干洗,在求取最优策略的时候能够发挥出较大的作用[6]。
(4)根据所得到的推进方程,对模型进行求解,可以得出最优的优化策略。
另外,从不同的划分依据和角度来分析,可以将马尔可夫决策过程划分为表1中的几个类型。
表1 马尔可夫决策过程分类三、基于马尔可夫决策Petri网的动态优化模型1.马尔可夫决策Petri网马尔可夫决策Petri网中主要有两个部分组成,一个具有系统行为特点的随机子网,另一个是具有决策者行为的非确定子网。
这两种子网需要通过各种变迁手段进行同步处理。
随机子网的行为可以通过系统运行中间过程和系统在目前运行的过程中终止的这两种类型的变迁来分析。
具有系统行为的随机子网中的每一个变迁都会对应一个权值,其主要是在某一特定的状态下,对系统能够变迁的概率进行计算[7]。
在马尔可夫决策Petri网中,系统主要是由多个组件构成。
这些组件有的是可以控制的,有的是不可以控制的。
马尔可夫决策Petri网主要是由四元组组合而成的,主要包括有限非空系统组件集合、非空可控组件集合、带有优先级的Petri网和对应的对象、带有优先级的Petri网和对应权值以及对应行为。
另外,马尔可夫决策Petri网需要满足一下几个方面的条件:首先,变迁的过程中其变迁数值不能同时是非确定变迁和随机变迁,两者不能统一。
其次,每个系统中必须要具备一个能够触发变迁的组件。
最后,每个可以控制的系统组件中必须有一个是变迁的对象。
在马尔可夫决策Petri网中,收益主要有两种方式,一种是状态收益,主要讲的是该系统处于某一个状态下后能够得到的相对应的收益。
另一种方式指的是行为收益,主要讲的是决策者们通过各种行为得到的收益。
2.马尔可夫决策Petri网的建模分析通过建立决策这行为子模型和马尔可夫决策Petri网系统的子模型之后,还需要引进一些系统的附加位置和变迁情况。
基本的马尔可夫决策Petri网模型如图1所示。
其中位置Stoppri、Runpri、Stopndi、Runndi、Stopnd0、Runnd0的主要功能是将系统组件、决策者行为和整个系统进行同步处理。
在上述的位置中,每一个组件都有以对应的两个位置。
如果决策者对整个系统的全局进行行为处理,就需要加入两个相关的位置参数。
如果仅仅只是针对系统的某一个或者局部的行为进行处理,就需要加入Stopndi和Runnd0两个位置。
Stopndi位置有标记时,才能够正常实施,该模型主要是由决策者行为状态转移到系统的运行状态中[8]。
图1 基本的马尔可夫决策Petri网模型另外,马尔可夫决策Petri网求解过程可以分为以下几个步骤:(1)由马尔可夫决策Petri网模型可以求得该模型的可达图RG。
其中可达状态集合RS可以分为两个部分,主要是非确定状态和随机状态。
其中在非确定状态中,Tnd类型的变迁才能够正常的实施;而在随机状态中,Tpr类型的变迁只是具有实施的可能性。
(2)将尔可夫决策Petri网模型的可达图规定到为非确定可达图中。
(3)将非确定可达图RG确定为可达图RGMOP。
其主要功能是对所有的随机子路径进行收索,计算出各个路径的概率,然后可以将所有的路径缩小到可达图中的一条弧线中,从而表示宏观的状态转移情况。
(4)计算出对应MDP的转移概率。
(5)根据相关方程计算出MDP中的最优策略。
四、基于随机博弈网的动态优化模型在以上几点中所讲到的系统主要是对具有一个决策者的系统进行集中处理和控制的。
在实际的系统运用过程中,还存在着具有多个决策这的系统,在上述几个模型中,只能从各个决策者的角度分别建模,将其他决策者看作是不可控外部随机事件,从而无法体现出决策者之间的联系。
在2008年,首次提出了随机博弈网,将动态随机博弈网和随机Petri网相结合,就可以对具有多个决策者的系统进行建模分析研究。
其一,随机博弈网。
随机博弈网(SGN)主要是将上述的两个系统集合起来,并对这些系统进行建模分析。
随机博弈在本质上是马尔可夫决策过程的拓展,由有多个决策者组成,并能够对决策者之间复杂的关系进行描述。
其关系主要有:相互合作和相互竞争的关系。
其中相互竞争关系指的是每个决策者之间为了自己的利益而进行相互竞争。
合作关系指的是所有的决策者为了总体的共同的利益而形成的相互合作的关系。
随机博弈网主要有九个元组组成,包括决策者的集合、有限变迁集合、决策者选择的某个变迁的概率、弧集合、决策者采用某个变迁所对应行为所得的收益函数、变迁的运行速度、决策者们的总体收益函数。
其二,随机博弈网的建模分析。
随机博弈网的建模流程为:首先,建立好每一个决策者的子博弈网。
在实际的系统中需要识别出随机博弈网的对应要素,例如变迁、收益和位置集合。
其次,对纳什均衡条件进行描述。
将随机博弈网中的具有相似或一致的位置的子模型进行合并,针对合作博弈而言,每个决策者的目的是获取最大化的总体收益。
再次,对纳什均衡策略的求解。
通常情况下,求解的难度比较大。
系统的求解问题还可以看作是一个静态非線性规划的问题,这样一来,求解也就更加方便。
最后,将各个子模型进行合并,建立整体的随机博弈网模型。
主要是将各个子模型中含义相似的位置进行合并,将所有的子模型重新组合,从而得出整体的随机博弈网模型。
其三,随机博弈网的应用。
本文中主要是以企业网络中的安全和攻击防守功能为例,详细解释建模的方法和步骤。
例如在一个具有代表性的企业网络中,可以从管理者和攻击者的角度看待问题,企业的网络拓补结构如图2所示。
攻击者对企业网络进行一些攻击行为的时候,例如可以对企业网络脆弱性进行扫描攻击、攻击企业网络的数据库、破解服务器的密码等攻击行为。
然而企业的管理者就需要对这些可能会存在的或者已经存在的攻击行为进行防护和处理,管理者就可以加入攻击者的检测系统进行扫描,避免攻击者的IP进入到系统中。
目前关于随机博弈网的应用主要集中在网络安全方面。
另外,在无线网络领域,也有一些初步的研究成果,随机博弈网在理论和应用方面均具有较广阔的发展前景和空间。
图2 企业网络拓扑结构五、结语本文中主要讲了基于马尔可夫决策过程的动态优化模型、马尔可夫决策Petri 网的动态优化模型和随机博弈网的动态优化模型,对动态优化在计算机网路和系统中的运用进行充分的了解,其能够对计算机网络和系统中复杂的资源进行优化配置,能够适应复杂的应用环境,能够在计算机网络和系统中发挥出更大的作用。
参考文献[1]梁国权,杨明康.浅谈计算机系统安全与计算机网络安全[J].黑龙江科技信息,2011,14(5):108-109.[2]陈智波,胡建德.计算机网络和计算机系统的优化措施[J].计算机工程,2010,25(7):114-115.[3]林闯军,黄建波.基于随机博弈模型的网络安全评价与分析[J].清华大学学报,2011,18(5):106-107.[4]陈智波,徐明伟,崔勇,等.OSPF协议的随机Petri网模型与性能分析[J].清华大学学报(自然科学版),2011,14(04):102-103.[5]沈佑田.计算机网络安全问题与防护策略探讨[J].产业与科技论坛,2011,12(06):115-116.[6]王加存,姜胜兵.随机Petri网的瓶颈及其最大处理能力[J].火力与指挥控制,2011,23(02):106-107.[7]刘道斌,林建成,陆维明.随机Petri网非乘积解系统的判定与界限求解[J].电子学报,2011,21(02):144-145.[8]邵雪.计算机网络安全问题与防护策略探讨[J].产业与科技论坛,2011,25(07):136-137.作者简介:田祥宏(1971-),男,湖北蕲春人,金陵科技学院计算机工程学院副教授,硕士,研究方向:计算机网络。