【李达】基于流量采集与参数测量的网络可靠性分析系统的设计与实现

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1、国防科学技术大学硕士学位论文基于流量采集与参数测量的网络可靠性分析系统的设计与实现姓名：李达申请学位级别：硕士专业：计算机技术指导教师：肖晓强20090301国防科学技术大学研究生院工程硕士学俄论文摘要随着计算机及通信技术的飞速发展，计算机网络已经渗透到社会经济生活的各个方面。然丽随着网络结构的日益复杂，网络的可靠性成为网络设计与分析必须要考虑的重要因素之一。本文在对现有的网络测量技术、网络性能需求分析进行研究的基础上，设计并实现了一个基于流量采集与参数测量的网络可靠性分析系统，并对实现关键技术进行了磅究。系统采用分布式测量、集中式分析的体系结

2、构，通过网络拓扑发现、网络流量采集分析、以及参数测量与可靠性计算等模块，完成了对目标网络的可靠性分析工作。首先，完成了目标网络的拓扑发现，实现了网络连接关系与活动主机的实时查询。以SNMP协议拓扑发现算法为基硪，发现路由设备、子网；分析了通过ICMP协议及ARP表发现活动主机的不足，指出了目前大多数主机屏蔽了ICMP协议并且ARP表又存在实时性缺陷等问题，因此采用发送UDP协议数据包并查看是否有ICMP协议包圈复信息的方法来实现活动主规的探测，生成网络掘扑图。其次，实现了网络流量的囱适应采集、网络流量统计与实时流量报警。通过剖析当前网络流量的采

3、集方法，指出了现有方法既彳、=能准确得到网络运行状态，同时又增加了网络负载的缺点，采用了一种通过数据变化幅度自动调整采集时间间隔的自适应算法，并应用C雾异步套接字编程技术设计并实现了网络流量的自适应采集；在得到网络流量数据信息的基础上，实现了网络协议统计、TOP统计等功能；应用聚类算法分析流最分布；应用30"法实现了实时的流量异常监测报警。最后，通过主动发送测量包完成性能参数测量，得到可靠性分析结果。针对冒标嘲络可靠性分析需求，通过主动发送修改后的UDP协议包完成了时延、时延抖动、丢包率等参数的测量；通过实验分析了当前对可靠性指标参数采用的固定

4、阈值分析、基于时间序列与基于历史记录动态阈值分析等方法的不足，提出了一种基予时间序列与历史记录相结合的自适庞动态阙值分析方法，该方法麓更加准确地得到网络性能参数的阈值；分析了针对多个性能参数平均分配权重方法的不足，在对时延、时延抖动、丢包率三个参数进行归一化后，提出了根据不同的网络应用来为三个参数分配不同的权重，计算得到可靠性分析结果的方法。实验表明，系统分析结果能够准确地反映目标网络当前的运行状态。主题词：自适应流量采集，拓扑发现，性能参数测量，动态阈馕，网络可靠性分析第i页国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文ABSTRACTWithth

5、erapiddevelopmentoftechnologyofcomputerandcommunication,thecomputernetworkhaspenetratedtoeveryaspectsofourlife．Duetotheincreasingcomplicationofnetworkstructure，reliabilitybecomesanimportantfactorthatmustbeconsideredinthedesignandanalysisofthenetwork．Inthisthesis，afteranalyzi

6、ngtheactualityofthemeasurementtechnologyandperformancerequirementofthenetwork，anetworkreliabilityanalysissystembasedonnetworktrafficacquisitionandparametersmeasurementisdesignedandimplemented．Keyimplementationtechnologiesareintroducedatthesametime．Thesystemhasthedistributedm

7、easurementandconcentricanalysisarchitecture．Basedonthemodulesofnetworktopologyexploration，networktrafficacquisition，networkperformanceparametersmeasurementandnetworkreliabilitycalculation，thenetworkreliabilityCanbeanalyzedbythesystem．Firstly，thenetworktopologydiscoverymodule

8、includingconnectionrelationsandactivemainframesisrealized．Thenetworkrouting