网络性能与小世界模型:Freenet案例分析
1. 网络分析基础问题
在网络分析和故障排查中,确定是否存在路由以及路由所需的跳数是基本问题。对于去中心化的点对点网络,这两个问题同样重要。第一个问题能让我们知道哪些节点可以通过消息转发路由相互通信,第二个问题则表明实现通信所需的工作量。为了深入理解这些问题,我们先回顾一下信件传递实验,再探讨其对点对点网络的启示。
2. 小世界模型
Milgram的志愿者成功地在看似截然不同的美国乡村和城市之间传递信件,这表明美国的社交网络是连通的。其特征路径长度约为六,即完成一条传递链所需的中间人的中位数。
直观上,如此庞大的网络路径长度应该更长。因为大多数人的社交圈子高度紧密或聚集,也就是你认识的人彼此也大多相识,增加跳数可能不会大幅扩大可触及的人群范围。要突破一个社交圈子、跨越全国并到达另一个圈子,似乎需要大量跳数,尤其是考虑到美国的幅员辽阔。那么,如何解释Milgram的测量结果呢?
关键在于社交网络中连接的分布。在任何社交群体中,一些人相对孤立,带来的新联系人较少,而另一些人则有更广泛的连接,能够充当遥远社交集群之间的桥梁。这些桥梁节点在拉近网络距离方面起着关键作用。例如,在Milgram实验中,四分之一到达目标人物的传递链都经过了一个当地店主,一半的传递链仅由三个人介导,他们共同充当了目标与外界的网关。
研究表明,即使少量桥梁的存在也能显著减少图中路径的长度。Duncan Watts和Steven Strogatz通过研究规则图来进行说明。规则图是由n个顶点组成的环,每个顶点与其最近的k个邻居相连。当n远大于k,且k远大于1时,规则图的路径长度近似为n/2k。例如,当n =