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大规模网络流量瓶颈分析

作　者: 杨会谦
导　师: 王宏
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机技术
关键词: 大规模网络流量网络瓶颈延迟瓶颈带宽瓶颈关键链路瓶颈分析
分类号: TP393.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 77次
引　用: 1次
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内容摘要

随着网络规模的日益扩大和承载业务种类的逐渐增多,Internet的发展给人们带来了巨大方便。但同时,这些也使网络中出现网络拥塞的机会大大增加,给网络监测带来了更大的挑战。网络流量瓶颈分析是网络监测中的重要部分,能够准确、及时地检测出网络瓶颈对提高网络的可用性和可靠性以及网络服务质量(Qos)具有非常重要的意义。大规模网络流量的特点是维数多、速度快、规模宏大,但现有的网络瓶颈监测只有基于延迟瓶颈与带宽瓶颈的测量方法,而没有基于网络流量的网络瓶颈分析方法,随着流量分析及网络行为研究的不断发展,越来越多的人希望能够通过网络流量分析出各种网络现象发生的原因。本文提出了大规模网络流量进行网络瓶颈分析的新方法,实现了网络流量监测的功能,提高了对网络流量瓶颈检测的能力。首先,介绍了网络流量的基本概念、发展背景及研究现状,对网络流量采集技术和分析技术进行了重点阐述,并对相关技术进行分析比较,找出了其相互的优点与不足。其次,提出了基于阈值的流量分析方法和基于PCA的流量分析方法,并以Totem公布的Abliene流量数据进行了网络瓶颈实验,分别用这两种方法对流量关键链路进行了选择,并以此为基础,进行瓶颈分析,发现根据两种方法所产生的结果非常接近,验证了这两种分析方法的合理性。最后,文章还提出一种大规模网络流量瓶颈检测系统框架模型,由流量采集与预处理模块、关键链路分析模块、瓶颈分析模块、综合分析及可视化模块组成,并通过实验验证了该模型的有效性,具有很好的实际应用价值。

全文目录

摘要  11-12
ABSTRACT  12-13
第一章绪论  13-20
  1.1 研究背景  13-14
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  14-18
    1.2.1 网络瓶颈的定义  15-16
    1.2.2 异常与瓶颈的区别  16-17
    1.2.3 网络瓶颈检测  17-18
    1.2.4 发展趋势  18
  1.3 研究内容及文章结构  18-20
    1.3.1 本文所研究的主要内容  18-19
    1.3.2 文章结构  19-20
第二章相关技术与相关研究工作  20-38
  2.1 网络流量的相关概念  20-21
  2.2 网络流量  21-27
    2.2.1 流量研究现状  22
    2.2.2 流量大小  22-23
    2.2.3 IP数据包结构  23-24
    2.2.4 网络流量的特征  24-27
  2.3 网络流量采集技术  27-34
    2.3.1 网络流量采集技术介绍  27-29
    2.3.2 NetFlow的基本概念  29
    2.3.3 NetFlow的框架  29-30
    2.3.4 NetFlow的版本以及格式  30-33
    2.3.5 试验环境  33-34
  2.4 流量分析技术  34-37
    2.4.1 统计分析技术  34-35
    2.4.2 时间序列分析  35-37
      2.4.2.1 概述  35-36
      2.4.2.2 时间序列的水平分析  36-37
  2.5 本章小结  37-38
第三章基于阈值的网络瓶颈分析  38-52
  3.1 引言  38
  3.2 统计分析和阈值方法介绍  38-43
    3.2.1 统计分析  38-41
      3.2.1.1 统计数据的整理  39-40
      3.2.1.2 数据分布特征的描述  40-41
    3.2.2 阈值方法  41-43
  3.3 基于阈值的网络瓶颈分析  43-50
    3.3.1 流量数据的描述  43-44
    3.3.2 关键链路的选择  44-49
      3.3.2.1 数据预处理  46-47
      3.3.2.2 关键链路的选择  47-49
    3.3.3 网络瓶颈分析  49-50
  3.4 本章小结  50-52
第四章基于PCA的网络瓶颈分析  52-61
  4.1 引言  52
  4.2 PCA(主成分分析)方法介绍  52-53
    4.2.1 主成分的定义  52
    4.2.2 主成分分析的步骤  52-53
  4.3 基于PCA的瓶颈分析  53-59
    4.3.1 关键链路的选择  53-58
    4.3.2 瓶颈分析  58-59
  4.4 阈值方法与PCA方法的比较  59-60
  4.5 本章小结  60-61
第五章大规模网络流量的瓶颈检测系统框架模型  61-67
  5.1 框架设计思想以及需要解决的问题  61
  5.2 总体结构  61-66
    5.2.1 流量采集和预处理模块  63
    5.2.2 关键链路分析模块  63-64
    5.2.3 瓶颈分析模块  64
    5.2.4 综合分析及可视化模块  64-66
  5.3 本章小结  66-67
第六章结束语  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-72
作者在学期间取得的学术成果  72

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