基于模型分析的中小型网络流量监测和预报系统的设计与实现

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1、东南大学硕士毕业论文据用统计学的方法进行分析，才能发现其中规律，并对未来流量行为的变化进行预测。统计的事件分布是一个事件序列，对于事件序列的分析已经形成一个科学分支，而预测正是其中一个重要的组成部分。柯尔莫哥洛夫、勃克斯一詹金斯发展起来的基于时间序列分析的预测方法和维纳、卡尔曼发展起来的基于状态空间滤波技术的预测方法．是预测方法研究的两大方向。特别是基于时间序列的分析，为预测理论与计算机结合提供可能。时间序列是按照时问顺序取得的一系列观测值。时间序列的一个典型特征是相郐观测值之间存在着依赖性，时间序列分析所讨论的就是对这种依赖性进行分析，也正是这

2、种依赖性使得时间序列成为当今国内外研究网络业务流量的重要工具。常用的网络业务流量分析预测方法，是通过对实际网络进行测量以收集大量的网络流量数据，从中计算出关心的特征信息，选取合适的时间序列分析方法，利用历史信息获得网络业务流量时间序列模型，从而进一步预测网络业务流量的变化靓律和发展趋势。为适应现有网络业务流量的复杂特征，人们采用了不同的方法对计算机网络流量进行拟合建模和分析预测。研究者相继提出了指数平均(ExponentialSmoothing)方法、马尔可夫(Markov)过程、白回归(AutoRegressive，AR)过程、滑动平均(Mov

3、ingAverage，姒)过程、自回归滑动平均(AutoRegressiveMovingAverage，AR姒)过程以及自回归求和滑动平均(AutoRegressiveIntegratedMovingAverage，AliI眦)过程、分数求和自回归滑动平均(FractionalAutoRegressiveIntegratedMovingAverage，FARIMA)过程等各类方法，描述现有网络业务流量的特性的模型．除了这类拟合历史数据规律达到预测目的的方法之外，还有一类利用人工智能的方法，例如人工神经网络，从历史数据中学习逼近，利用一段数据推导到

4、下一步数据的抽象函数，达到预测的目的。⋯“⋯目前大多数的网络流量预测技术的研究都是针对主干网络进行的，要想将这些技术运用到中小型网络，需要针对中小型网络流量虽然数据量不大，但是波动大，随机性强的特点，选择台适的模型，合理的配置再加以适当的改进。这也是本文主要讨论的问题之一．1．3SENTRY系统简介为了帮助中小型网络的管理者能够更加方便、有效地开展网管工作。对网络的运行状态加以不间断的实时监测，并且利用流量预报为管理者提供更多的参考依据，在本文的研究基础上，设计并实现了一个称为SENTRY的系统。它实际上是一个针对中小型网络设计的辅助网络管理与监

5、测系统．由负责网络监测的守护进程和相应的分析工具组成。通过对网络流量相关数据的汇总分析。发现可能的异常状况，并且通过对历史数据潜在规律的发掘，预报网络的流量。该系统运行于Linux平台，且基于SNMP协议所提供的信息，因此具有很好的通用性。图卜1是SENTRY系统的参考运行环境。一般的中小型网络都有一个或者多个的边界路由器(路由接口)连接判不同的主干网络。SENTRY系统的服务器运行在中小型网络之中，从边界路由接口上采集需要的流量信息，以及路由器的资源使用信息。．4．第一章绪论主干图1-1SENTRY系统参考运行环境SENTRY系统主要完成两方面

6、的功能：1．异常状态的发现SENTRY系统的守护进程从网络的边界设备上，定期采集需要的流量数据，并计算出系统所关心的测度值。它建立了一个网络流量异常判定的模型，将测度值汇总分析后，给出一个统一的异常参考值，一旦系统发现这个值超过正常的范围时，会记录这个异常状态。供管理员做晟终判定。当管理员的确认了这个异常状态之后，SENTRY系统还会将它反馈到判定模型之中，进一步优化系统的异常判定能力。和传统的异常发现方法相比，SENTRY系统有两点不同，一是管理人员不需要通过对众多的网络参数进行配置来定义异常，只需要设定一个异常参考值，简化了配置的难度，二是s

7、ENTRY系统的异常判定机制，建立在历史数据的基础上，而且它的异常管理机制可以将管理人员的最终判断反馈到系统中．这样的方式不仅可以使异常判定模型随着网络环境的变化而动态的调整，而且更加简单，便于管理人员的使用和维护。2．网络流量的预报SENTRY系统利用网络监控采集到的数据，建立合理的数学模型加以分析，发掘其中潜在的规律，从而进一步预报网络的未来流量，为管理员提供更多的帮助。不少网络管理的日常工作，需要在网络相对空闲的时间段进行，有了流量预报功能，就给了管理员更多的依据。通过对流量的分析和预报，管理员也可以发现网络需求变化的趋势．为网络规划、网络

8、配置，提供了参考的数据。SENTRY系统以中小型网络的实际环境为蓝本设计，并以华东(北)地区网络中心的内部网作为测试接入网，进行数据采集