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IP骨干链路流量测量技术研究

作 者: 张果
导 师: 陈庶樵
学 校: 解放军信息工程大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 网络测量 自适应抽样 计数型布鲁姆过滤器 概要数据结构 网络流量管理
分类号: TP393.06
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 42次
引 用: 0次
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内容摘要


网络测量是对网络行为进行特征化、对各项指标进行量化并充分理解与正确认识互联网的最基本的手段。在骨干链路中,数据处理面临的最大问题是高速带宽带来的处理压力和由此产生的庞大的数据集。因此,为了处理庞大的数据集,抽样是一种重要的数据缩减方式。通过将抽样技术应用于网络数据,然后由抽样所得的数据生成支持常规查询和统计的概要信息,是对高速网络流量有效测量的一个很好的解决方案。论文结合国家863计划重大专项“新一代高可信网络”的研究,从高速网络环境下流量测量的可操作性、可扩展性的应用需求出发,针对现有高速骨干链路中流量测量技术存在的问题,对骨干链路中高速网络数据的抽样技术和基于计数型布鲁姆过滤器的概要表示方法进行了研究,并设计了骨干链路流量测量系统架构,为骨干链路流量测量构建了一种有效的解决方案。本文主要工作如下:夺针对NetFlow静态抽样概率在网络流量变化时不够灵活的缺陷,提出了一种基于包速率自适应的报文抽样算法。通过测量包速率,采用预设测量误差的方法,根据包速率的变化自适应调整抽样概率,从而达到在有限资源情况下控制测量误差的目的。基于实际互联网数据进行了仿真试验,结果显示:与传统的Netflowr算法相比,该方法易于实现,测量误差可控,具有高效性,不失准确性,并有效节约处理资源。夺针对计数型布鲁姆过滤器存储数据时受计数器溢出的限制,提出了一种基于分层计数型布鲁姆过滤器(Hierarchy counl,。mg Bloom Filter HcBF)的概要数据结构及算法。该算法给出了一个严格的计数溢出门限,基于该门限将计数型布鲁姆过滤器fcountmg Bloom Filter,cBFl结构扩展到多层,并能自适应的配置各层计数型布鲁姆过滤器参数,将测量误差控制在预定范围内。仿真结果表明,与cBF相比,在同样溢出概率条件下,该结构节省了大量的内存资源。夺针对骨干链路中流量测量面临的可扩展性挑战,设计了骨干链路网络流量实时管理系统的实现方案。该方案设计了骨干网实时流量管理前端抽样和后端统计的系统实现方法,并对系统的性能进行了仿真,结果表明,该系统能够有效的识别网络中的大流量对象。

全文目录


表目录  6-7
图目录  7-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章 绪论  10-20
  1.1 课题研究背景  10-13
    1.1.1 课题研究的目的和意义  10-11
    1.1.2 主流测量技术  11-13
  1.2 骨干链路流量测量关键技术  13-18
    1.2.1 抽样算法  14-16
    1.2.2 概要信息统计  16-18
  1.3 本文的研究工作和论文结构安排  18-20
第二章 一种基于包速率自适应的报文抽样算法  20-30
  2.1 引言  20-21
  2.2 实时报文速率测量  21-22
  2.3 分组测速缓存模型  22-23
  2.4 计算最优抽样率  23-25
    2.4.1 符号定义  23
    2.4.2 最优抽样率  23-25
  2.5 基于包速率自适应的抽样算法流程  25-26
  2.6 仿真实验分析  26-29
    2.6.1 抽样算法分组抽样估计的无偏性  26
    2.6.2 缓存大小和包抽样误差关系  26-27
    2.6.3 子测量时隙与抽样估计误差关系  27-28
    2.6.4 和传统方法的比较  28-29
  2.7 本章小结  29-30
第三章 基于分层计数型布鲁姆过滤器的大流识别算法  30-43
  3.1 引言  30-31
  3.2 SBF和CBF自构  31-32
  3.3 基于HCBF的概要数据结构  32-34
    3.3.1 计数器溢出概率  32-33
    3.3.2 HCBF结构  33-34
  3.4 HCBF结构理论分析  34-37
    3.4.1 内存大小分析  34
    3.4.2 误判概率  34-35
    3.4.3 最大计数值  35
    3.4.4 操作时间消耗分析  35-36
    3.4.5 测量误差控制  36-37
  3.5 检测大流  37-38
  3.6 单个HcBF测量应用  38-39
    3.6.1 流元素的插入  38
    3.6.2 流元素的统计  38-39
  3.7 仿真实验  39-42
    3.7.1 资源消耗和误判率仿真  39-41
    3.7.2 大流检测性能仿真  41-42
  3.8 本章小结  42-43
第四章 骨干链路网络测量系统实现方案  43-52
  4.1 引言  43-44
  4.2 骨干链路网络测量管理系统架构概述  44
  4.3 骨干链路网络测量管理系统的实现方案设计  44-49
    4.3.1 网络测量管理系统架构实现方案  44-46
    4.3.2 抽样模块工程实现方案  46-47
    4.3.3 计数模块工程实现方案  47-49
  4.4 骨干链路网络测量管理系统性能评估  49-51
  4.5 本章小结  51-52
结束语  52-53
参考文献  53-56
作者简历攻读硕士学位期间完成的主要工作  56-57
致谢  57

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 计算机网络测试、运行
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