基于小波變換的非平穩(wěn)網(wǎng)絡拓撲估計方法研究.pdf

1、為了有效地監(jiān)管網(wǎng)絡行為以及設計網(wǎng)絡應用，準確地獲知網(wǎng)絡拓撲結構具有非常重要的意義。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲識別方法通常利用網(wǎng)絡內(nèi)部節(jié)點的協(xié)作獲得網(wǎng)絡拓撲結構，但是出于安全等因素的考慮，網(wǎng)絡中存在大量不協(xié)作節(jié)點，使得傳統(tǒng)方法在實際應用中會失效?；趯游龀上竦木W(wǎng)絡拓撲估計方法可以在不需要網(wǎng)絡內(nèi)部節(jié)點協(xié)作的條件下，通過在網(wǎng)絡邊緣節(jié)點之間主動探測或被動監(jiān)測的方式收集端到端性能參數(shù)，然后利用端到端性能參數(shù)的統(tǒng)計特征估計網(wǎng)絡拓撲結構。
　　目前絕大多數(shù)

2、基于層析成像的網(wǎng)絡拓撲估計方法都假設網(wǎng)絡狀態(tài)平穩(wěn)，即假設在整個測量周期內(nèi)網(wǎng)絡鏈路狀態(tài)是平穩(wěn)的。但在實際網(wǎng)絡中，網(wǎng)絡流量的高突發(fā)性導致網(wǎng)絡鏈路狀態(tài)頻繁發(fā)生改變，基于網(wǎng)絡狀態(tài)平穩(wěn)的層析成像方法獲得的拓撲存在較大誤差。針對上述問題，本文提出一種新的非平穩(wěn)網(wǎng)絡拓撲估計方法，該方法利用小波包分解提取端到端路徑時延的變化特征，并利用分層聚類的思想進行拓撲估計，主要工作可概括為以下三個方面：
　?。?）基于包群探測模型的端到端時延測量：網(wǎng)絡中不

3、同目的節(jié)點對共享路徑上時延的變化具有一致性，為了捕獲非平穩(wěn)網(wǎng)絡的時延變化特征，同時體現(xiàn)這種一致性，本文首次將包群探測模型引入到非平穩(wěn)網(wǎng)絡拓撲估計，利用探測包之間的相關性捕獲非平穩(wěn)網(wǎng)絡中不同路徑時延的相同變化特征。
　?。?）基于小波包分解的時延變化特征提?。簜鹘y(tǒng)的層析成像方法都是用網(wǎng)絡內(nèi)部性能參數(shù)的單一統(tǒng)計特征（如時延差、方差等）作為共享路徑長度的度量，但是性能參數(shù)的單一統(tǒng)計特征并不能體現(xiàn)其時變性。本文針對上述問題將網(wǎng)絡的端到端時

4、延變化曲線看作一個非平穩(wěn)信號，利用小波包分解來提取端到端時延的變化特征。
　?。?）基于時延變化的網(wǎng)絡拓撲估計方法：利用小波包分解系數(shù)構成時延變化的特征向量，可作為網(wǎng)絡拓撲估計的輸入。本文將網(wǎng)絡拓撲估計的問題看成分層聚類的問題，根據(jù)輸入特征向量的近似程度遞歸地聚類目的節(jié)點，近似度高的目的節(jié)點被聚為一類，直到無法繼續(xù)聚類，最終構建出樹狀拓撲結構。
　　本文利用NS2仿真軟件對提出的方法進行仿真，仿真結果證明了基于小波變換的非平