天地一体化网络拓扑可视化系统设计与实现

发布时间：2020-09-22 16:03

　　随着天地一体化网络的建设与发展,网络结构日趋复杂,网络空间中的安全问题也日益突出。为了有效管理与监控天地一体化网络中的设备,提高网络管理人员的操作效率,需要摒弃旧有的人工网络管理方式,将网络中的设备状态及路由关系等信息进行拓扑可视化管理,构建一套集设备管理、智能报警等功能于一体的网络拓扑可视化系统。天地一体化网络的可视化研究主要集中在天网、地网两个方面。目前阶段,地面网络的拓扑可视化工作大多数都是采用逻辑拓扑布局算法进行布局。逻辑拓扑布局算法不仅计算复杂度高,且并未考虑网络拓扑中设备节点的实际位置信息,从而导致网络管理人员无法更好的认知网络分布。天网中的卫星网络拓扑可视化工作,通常都是基于静态卫星拓扑图来分析网络状况,并未有效凸显卫星网络的动态性质。基于以上问题,本文由天地一体化网络特性出发,结合物理布局算法与逻辑布局算法进行地面网络拓扑可视化研究;结合卫星轨迹可视化算法与卫星逻辑拓扑布局算法进行卫星网络可视化研究。本文主要研究工作如下:(1)针对地面网络拓扑可视化,采用物理布局与逻辑布局结合的混合布局方式进行拓扑可视化,通过层次划分,对地面主干网使用基于地理信息的物理布局算法进行布局,对地面子网,基于力导向网络拓扑布局算法改进,提出并行力导向布局算法进行逻辑布局,并设计良好的交互操作来优化逻辑布局效果。有效利用了网络设备节点的地理位置信息,并降低了逻辑布局算法计算复杂度。(2)针对卫星网络拓扑可视化,结合卫星的空间位置,设计基于数字地球的卫星轨迹显示模块,利用卫星网络周期性,使用现有的基于快照的卫星网络逻辑拓扑布局算法进行卫星网络拓扑可视化。并针对卫星快照重布局速度慢的问题,提出新的动态网络拓扑重布局算法加快卫星网络拓扑快照布局速度,并减小相邻快照间的布局差异,维持管理人员认知连续性。(3)结合地面网络拓扑布局算法与卫星网络拓扑布局算法,设计并实现了天地一体化网络拓扑可视化系统,帮助网络管理人员高效监控、管理天地一体化网络中的设备状态及安全风险。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP393.02;V474
【部分图文】：

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利用淡入式接入与淡出式断开的方法，将动态拓扑布局中节点的断开与接入通过动画演变过程体现出来，维持了用户的意向图，增强拓扑布局结果连续性，动画演变过程如图1.2所示。特征跟踪方法主要是跟踪时变网络复杂结构中的关键特征，突出时变过程中的重要信息，James[15]等提出使用兴趣度做为网络节点的重要程度的分析依据，通过兴趣度来量化网络节点的兴趣程度，可以发现和跟踪上百万网络拓扑节点布局规模中的关键信息，从而进行重要节点变化信息分析。

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