TCP-IP網(wǎng)絡(luò)中流量矩陣估計的新算法.pdf

1、近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模在擴大，復(fù)雜性在增長，網(wǎng)絡(luò)測量的要求越來越高。數(shù)據(jù)流量測量是網(wǎng)絡(luò)測量非常重要的一個方面，它主要指測量通信網(wǎng)絡(luò)中源節(jié)點．目的節(jié)點(Origin-Destination，OD)對之間的流量。獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)流量對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和管理是非常重要的，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計、鏈路容量的規(guī)劃和預(yù)測以及路由協(xié)議的實現(xiàn)等都需要用到OD對之間的流量數(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)的流量矩陣測量問題在國際上已經(jīng)受到越來越多的人們的關(guān)注。 在目前的技術(shù)水平下，要想直接從局域網(wǎng)中測量流量矩陣是很困難的，因為這樣的直接測量技術(shù)要求在每個路由器上安裝專用的數(shù)據(jù)收集軟件和硬件。目前直接測量流量矩陣的方法，像思科公司設(shè)計的的Netflow軟件仍存在許多問題，一是因為它們昂貴的成本不可能在整個互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)安裝，二是它們運行的時候會占用大量的CPtJ運行時間帶來巨大的額外開銷。因而，直接測量流

3、量矩陣是不現(xiàn)實的，更多的是通過從網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行流量矩陣的估計。 流量矩陣、路由矩陣以及鏈路流量的關(guān)系可以用線性方程Y=AX來表示，其中，鏈路流量向量Y可以通過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量問題轉(zhuǎn)化為從Y和A得出OD對之間的數(shù)據(jù)流量X值的數(shù)學(xué)統(tǒng)計推斷問題。由于在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，OD對的個數(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有無數(shù)組解，

4、所以問題的難點在于方程的欠定性。 本文正是考慮到流量矩陣測量問題的欠定性，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于問題的解決至關(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