TCP-IP網(wǎng)絡(luò)中流量矩陣估計(jì)的新算法.pdf

1、近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在擴(kuò)大，復(fù)雜性在增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的要求越來(lái)越高。數(shù)據(jù)流量測(cè)量是網(wǎng)絡(luò)測(cè)量非常重要的一個(gè)方面，它主要指測(cè)量通信網(wǎng)絡(luò)中源節(jié)點(diǎn)．目的節(jié)點(diǎn)(Origin-Destination，OD)對(duì)之間的流量。獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)流量對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和管理是非常重要的，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、鏈路容量的規(guī)劃和預(yù)測(cè)以及路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)等都需要用到OD對(duì)之間的流量數(shù)據(jù)。自Vardi在1996年提出網(wǎng)絡(luò)斷層掃描(Network Tomograp

2、hy，NT)，這一概念，網(wǎng)絡(luò)的流量矩陣測(cè)量問(wèn)題在國(guó)際上已經(jīng)受到越來(lái)越多的人們的關(guān)注。 在目前的技術(shù)水平下，要想直接從局域網(wǎng)中測(cè)量流量矩陣是很困難的，因?yàn)檫@樣的直接測(cè)量技術(shù)要求在每個(gè)路由器上安裝專(zhuān)用的數(shù)據(jù)收集軟件和硬件。目前直接測(cè)量流量矩陣的方法，像思科公司設(shè)計(jì)的的Netflow軟件仍存在許多問(wèn)題，一是因?yàn)樗鼈儼嘿F的成本不可能在整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)安裝，二是它們運(yùn)行的時(shí)候會(huì)占用大量的CPtJ運(yùn)行時(shí)間帶來(lái)巨大的額外開(kāi)銷(xiāo)。因而，直接測(cè)量流

3、量矩陣是不現(xiàn)實(shí)的，更多的是通過(guò)從網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行流量矩陣的估計(jì)。 流量矩陣、路由矩陣以及鏈路流量的關(guān)系可以用線(xiàn)性方程Y=AX來(lái)表示，其中，鏈路流量向量Y可以通過(guò)SNMP協(xié)議得到，路由矩陣A可以從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和所使用的路由算法推算出。因而現(xiàn)在普遍將流量矩陣測(cè)量問(wèn)題轉(zhuǎn)化為從Y和A得出OD對(duì)之間的數(shù)據(jù)流量X值的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)推斷問(wèn)題。由于在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，OD對(duì)的個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鏈路數(shù)，因此A為奇異矩陣，導(dǎo)致方程Y=AX有無(wú)數(shù)組解，

4、所以問(wèn)題的難點(diǎn)在于方程的欠定性。 本文正是考慮到流量矩陣測(cè)量問(wèn)題的欠定性，在TCP／IP網(wǎng)絡(luò)具有自相似的特性基礎(chǔ)上，建立歐幾里德優(yōu)化模型，找到與某一給定初始流量矩陣歐幾里德距離最為接近的解作為流量矩陣的推斷值。由于初始流量矩陣的選取對(duì)于問(wèn)題的解決至關(guān)重要，而現(xiàn)有的初始流量矩陣產(chǎn)生方法并不是十分有效，因此在高斯分布的基礎(chǔ)上提出了一種新的初始流量矩陣產(chǎn)生方法。 緊接著，在歐幾里德優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上，提出了兩種推斷流量矩陣的新方