面向故障分析的多维网络可视化研究

发布时间：2020-05-18 13:48

【摘要】：随着互联网时代和信息社会的蓬勃发展,网络数据的种类越来越复杂多样,与此同时,这些日益丰富的网络数据信息也给网络的管理带来了一定的挑战。通过对网络不同维度的可视化展示,使得用户能够直观、清晰的获取当前网络状态,分析多样化的网络数据,这对于网络系统的管理来说至关重要。传统的面向故障分析的可视化展示大多视角较为单一,通常集中于对某些应用服务的状态可视化展示或者对大规模网络拓扑可视化展示中,这样单层的网络可视化难以展示网络中不同层次的关联关系,一旦发生网络故障的也难以展示其影响范围。本文面向网络故障展示,从应用服务的角度出发,提出了一种多维网络关联可视化的方法,并设计了一个多维网络拓扑可视化系统。该系统可以从不同维度来展示网络中各层次间的关联关系,从不同角度观测网络状态。论文的主要工作包括两个方面。首先,本文提出一种多维网络关联可视化方法,通过对网络中的流量特征和社区现象改进了网络拓扑可视化布局算法,分别从二维平面内关联地理位置层和网络控制层来展示全球网络拓扑,在三维空间将真实网络中的应用服务层、网络控制层和网络地理位置层三个层次通过IP的映射关系连接,可视化展示当前观测网络的安全状态。其次,基于所提出的多维网络可视化方法,本文设计与实现了一个多维网络拓扑可视化系统,分别在二维平面和三维空间内展示了网络状态和多维网络之间的关联关系,并提供了丰富多样的用户交互方式。对于故障节点和链路,系统提供多样的展示方式方便用户定位故障源和影响范围。实验结果表明,此系统能够根据网络流量特征和社区现象进行网络拓扑可视化布局,有效的展示当前网络的安全状态,对于故障节点和链路,能通过网络不同层次间的关联关系展示网络故障的影响范围。
【图文】：

网络节点,网络拓扑,链路,状况

者图形的形式来表示多种网络，比如万维网、社会科学中个人或者组织之间的逡逑工作社交网络、生物学中常见的蛋白质网络、代谢网络等等［２５］。逡逑而网络拓扑，如图２－１所示，则是指从网络中各个终端设备、路由器、交换逡逑机等实际物理连接结构中抽象出的数据结构模型，以图形中点和线的方式展现逡逑ｒ逦网络设备逡逑ＢＤＥＳ）逡逑ｍｉ邋＾逦？…逦抽象化逦逡逑逦＾逦■＝＾＞网络节点逦逡逑．逡逑＇真实网络逦Ｌ逦网络拓扑＇逡逑厂逦网线逦１逡逑逦邋￣￣网络节点之间逡逑逦／的连线逡逑逦逡逑Ｌ逦Ｊ逡逑图２－１真实网络到网络拓扑的转化逡逑各个网络节点和链路的连接状况。简而言之，就是指网络中的各种设备如何通逡逑过物理方式、或者逻辑方式组成网络结构的。在网络管理中，研究人员一般通逡逑７逡逑

拓扑图,社团,小型网络,结构特征

过网络拓扑布局获取网络的基本结构，相关节点和设备的状态信息。与社交网逡逑络相似的是，，真实网络中也存在有局部紧密整体稀疏的特点，即社团现象。如逡逑图２－２所示，图中红色圆圈包含的节点可以看做一个社区，社区内部链接稠密，逡逑而社区间连接相对稀疏。这种社团结构特征一定意义上简化了整体网络结构，逡逑连接紧密的网络节点通常也具有相同的特征，如果将社区内的节点进行合并，逡逑只需要重点关注社团之间的连接关系，就可以从整体的角度研究网络结构，有逡逑利于研宄人员对整个网络的管理、监控和分析。逡逑、、二＜逦—逦卜了－，逡逑yｒ逡逑、■－—一，逡逑图２－２具有社团结构特征的小型网络拓扑图逡逑２．１．２网络拓扑常用数据逡逑基于网络节点的属性特征和不同层次，现有的针对网络拓扑的研究主要集逡逑中于以下五个粒度：ＩＰ接入级、路由器级、ＰＯＰ邋（Ｐｏｉｎｔ邋ｏｆ邋Ｐｒｅｓｅｎｃｅ，入网点）逡逑级、ＡＳ邋（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ邋Ｓｙｓｔｅｍ
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP393.06

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