網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)點(diǎn)選取和放置方法的研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)正在以驚人的速度增長(zhǎng)，掌握互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)以及其他動(dòng)態(tài)屬性，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)新協(xié)議的設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)新功能的實(shí)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量分析、網(wǎng)絡(luò)攻擊的檢測(cè)等研究具有非常重要的科學(xué)意義?；ヂ?lián)網(wǎng)的分布式屬性使得了解互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和屬性越來(lái)越困難。網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)作為理解網(wǎng)絡(luò)行為的最有效途徑，是對(duì)網(wǎng)絡(luò)行為進(jìn)行特征化、對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行量化，并充分理解和正確認(rèn)識(shí)互聯(lián)網(wǎng)的最基本手段。
　　 在實(shí)際進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)中，除了對(duì)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)理論、方法、技術(shù)和工具等方面開(kāi)展相關(guān)研究外，網(wǎng)

2、絡(luò)檢測(cè)點(diǎn)作為實(shí)施各種網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)方法、技術(shù)和工具的必備條件，對(duì)其部署方法開(kāi)展研究也尤為重要。有效地部署網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)點(diǎn)已經(jīng)成為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)研究的熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)點(diǎn)部署方法是在網(wǎng)絡(luò)中添加硬件檢測(cè)設(shè)備，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)。這種添加硬件檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)的方法，部署的網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)點(diǎn)難以動(dòng)態(tài)移動(dòng)和變化，隨著網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展和越來(lái)越復(fù)雜多變，已經(jīng)很難滿足未來(lái)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)的需要。
　　 為了克服傳統(tǒng)的添加硬件檢測(cè)設(shè)備的不足，本文提出相關(guān)方法在網(wǎng)絡(luò)中選取和放

3、置具有代表性的節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)在這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上安裝網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)軟件，形成網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)?？梢?jiàn)解決網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)點(diǎn)部署問(wèn)題的關(guān)鍵在于如何有效地在網(wǎng)絡(luò)中選取和放置具有代表性的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。針對(duì)此問(wèn)題，本文提出了網(wǎng)絡(luò)延遲檢測(cè)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)流量檢測(cè)點(diǎn)的選取和放置方法，同時(shí)對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)點(diǎn)選取方法的統(tǒng)一化問(wèn)題也進(jìn)行了研究。主要研究成果和創(chuàng)新如下：
　　 (1)將網(wǎng)絡(luò)延遲檢測(cè)點(diǎn)的選取問(wèn)題轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆袡?quán)圖聚類問(wèn)題，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)特性，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之

4、間的網(wǎng)絡(luò)延遲數(shù)值，提出使用系統(tǒng)聚類法來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆袡?quán)圖聚類問(wèn)題。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)聚類法基本思想的分析，提出遞歸去除1度異常節(jié)點(diǎn)算法，提高各種系統(tǒng)聚類算法的聚類效果。為了有效地在聚類結(jié)果中選取具有代表性的中心節(jié)點(diǎn)，提出動(dòng)態(tài)距離和最小算法。
　　 (2)為了評(píng)價(jià)各種系統(tǒng)聚類算法在解決網(wǎng)絡(luò)延遲檢測(cè)點(diǎn)選取和放置問(wèn)題中的聚類效果，總結(jié)了網(wǎng)絡(luò)延遲檢測(cè)點(diǎn)的選取原則：1）依據(jù)節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)延遲進(jìn)行聚類，聚類結(jié)果的每個(gè)類內(nèi)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)應(yīng)該比較接近，類內(nèi)節(jié)

5、點(diǎn)間應(yīng)該具有較小的網(wǎng)絡(luò)延遲；2）在每個(gè)類中選取合適的中心節(jié)點(diǎn)部署網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)軟件，保證該中心節(jié)點(diǎn)能代表類中其他節(jié)點(diǎn)，同時(shí)各個(gè)類中心節(jié)點(diǎn)之間網(wǎng)絡(luò)延遲應(yīng)該比較大，以保證檢測(cè)點(diǎn)具有較高的覆蓋范圍；3）在相近的聚類效果前提下，受到經(jīng)濟(jì)及可行性的制約，網(wǎng)絡(luò)延遲檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量越少越好。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)延遲檢測(cè)點(diǎn)的選取原則，提出3個(gè)聚類效果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：1）類內(nèi)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)方差評(píng)價(jià)法；2）類合并距離評(píng)價(jià)法；3）類中心間平均距離評(píng)價(jià)法。
　　 (3)將網(wǎng)絡(luò)流量檢測(cè)

6、點(diǎn)選取問(wèn)題抽象為求解無(wú)向圖的弱頂點(diǎn)覆蓋問(wèn)題。在己知的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，并滿足對(duì)任意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)度數(shù)大于2的假設(shè)條件，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的流守恒定律，提出基于鄰接矩陣的網(wǎng)絡(luò)流量檢測(cè)點(diǎn)選取算法(TAM),與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)流量檢測(cè)點(diǎn)選取方法相比，TAM算法能夠有效地發(fā)現(xiàn)更小的弱頂點(diǎn)覆蓋集。針對(duì)多數(shù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并不能滿足對(duì)任意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)度數(shù)大于2的情況，提出改進(jìn)的基于鄰接矩陣的網(wǎng)絡(luò)流量檢測(cè)點(diǎn)選取算法（ITAM）。ITAM算法不但使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)滿足對(duì)任意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

7、度數(shù)大于2這一假設(shè)條件，同時(shí)為TAM算法提供了算法入口點(diǎn)。
　　 (4)針對(duì)未知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)情況下的網(wǎng)絡(luò)流量檢測(cè)點(diǎn)的選取問(wèn)題，提出一種基于三元組信息標(biāo)記方法的網(wǎng)絡(luò)流量檢測(cè)點(diǎn)選取算法(TTI)。TTI算法將網(wǎng)絡(luò)流量檢測(cè)點(diǎn)選取問(wèn)題抽象為無(wú)向圖的弱頂點(diǎn)覆蓋問(wèn)題，使用三元組信息標(biāo)記網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)比較和替換節(jié)點(diǎn)的三元組信息。根據(jù)最后的三元組信息中ID值，發(fā)現(xiàn)的弱頂點(diǎn)覆蓋集。
　　 (5)現(xiàn)有的各類網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)點(diǎn)選取算法基本上都是針對(duì)網(wǎng)