网络路径异常检测工具的设计和开发

发布时间：2020-09-28 12:25

　　网络异常时时威胁着网络的安全,因此需要网络异常检测来维护网络安全。在网络异常检测中,路径异常检测作为其分支的一种,可以帮助定位异常源头,从而为后续分析提供基础。现有的网络路径异常检测研究方法存在资源开销大等问题,且无实用测量工具可供用户自定义使用。本文基于已有的异常检测算法,提出了一种改进的网络路径异常检测算法,可针对性的减少检测时所需的探针数量,进而减少资源开销。进一步基于该改进算法,设计并开发了一款网络路径异常检测工具,该工具可以针对需要检测的路径推荐探针测量点,完成异常检测工作。论文主要包括如下两部分工作,第一,本文提出一种改进的网络路径异常检测算法,具体如下:设计动态路径权重算法将路径重叠次数转化为对路径权重的影响;进一步设计独立路径推荐算法,选择出无重叠路径的探针测量点。两种算法循环进行,直至满足容错范围,得出测量目标路径的推荐探针集合。第二,基于改进的网络路径异常检测算法,设计并开发了一种网络路径异常检测工具。该工具可根据当前网络探针部署情况,结合用户自定义的容错率,为用户推荐当前网络条件下合适的测量探针,以达到减少网络资源开销的目的。实验结果表明,本文提出的改进算法与已有算法相比,在保证检测正确率的条件下,有效的减少探针使用数量60%-90%。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP393.08
【部分图文】：

星状,路由,示例,目标路径

逡逑图３－邋１树状分布示例逡逑如图，Ｐ１－Ｐ４均为探针点，Ａ，邋Ｂ，Ｃ，邋Ｄ，Ｅ，Ｆ均为路由，虚线框内为测逡逑量目标路径Ｂ－Ａ，即路径由Ｂ指向Ａ。逡逑图３－２星状分布示例逡逑如图，Ｐ１－Ｐ４均为探针点，Ａ，Ｂ，邋Ｃ，邋Ｄ，Ｅ，Ｆ均为路由，虚线框内为测逡逑量目标路径Ｂ－Ａ，即路径由Ｂ指向Ａ。逡逑３．２模型定义逡逑本文提出了一种改进的网络路径异常检测算法，其目的在于针对一测量目逡逑标路径，在保持检测结果准确性在容错范围内的条件下（默认值为５％），有效逡逑的减少探针使用的数量。具体数学模型如下：逡逑Ｐ邋＝邋｛ｐ丨完成测量所需的探针数量｝逦（３－１）逡逑１６逡逑

路由,示例,目标路径,路径

Ｐ１－Ｐ４均为探针点，Ａ，邋Ｂ，Ｃ，邋Ｄ，Ｅ，Ｆ均为路由，虚线框内为测逡逑量目标路径Ｂ－Ａ，即路径由Ｂ指向Ａ。逡逑图３－２星状分布示例逡逑如图，Ｐ１－Ｐ４均为探针点，Ａ，Ｂ，邋Ｃ，邋Ｄ，Ｅ，Ｆ均为路由，虚线框内为测逡逑量目标路径Ｂ－Ａ，即路径由Ｂ指向Ａ。逡逑３．２模型定义逡逑本文提出了一种改进的网络路径异常检测算法，其目的在于针对一测量目逡逑标路径，在保持检测结果准确性在容错范围内的条件下（默认值为５％），有效逡逑的减少探针使用的数量。具体数学模型如下：逡逑Ｐ邋＝邋｛ｐ丨完成测量所需的探针数量｝逦（３－１）逡逑１６逡逑

简单模,网络拓扑,路由,斜线

其中表示未经探针推荐的检测结果的准确性，表示经过探针推逡逑荐后的检测结果的准确性。逡逑简单模拟网络拓扑如下图３邋＿邋３所示，只在每一轮中留下有效探针的数据，逡逑而此有效探针就是最后推荐给用户的探针。逡逑ｍ逡逑＼邋（％＠逡逑图３－３简单模拟网络拓扑示例逡逑如图，以斜线为填充的点均为探针点，其余节点均为路由，短虚线框内为逡逑测量目标路径１－０，即路径由１指向０，长虚线框内为推荐探针点。逡逑３．３算法描述逡逑若针对一测量目标路径进行探针推荐，第一步需要计算测量过程中所有有逡逑效使用的探针个数。被计数的有效使用探针必须满足在其测量的ｔｒａｃｅｍｕｔｅ数据逡逑之中含有测量目标路径。对于一个探针，在其转发路径未发生改变时，针对某逡逑一相邻两路由间路径来说，不论探针测量的目的地址是否相同，在该相邻路由逡逑路径之前的所有转发路径都相同。此特性将会应用在改进算法中。逡逑本文提出的改进算法具体包含两个算法，分别为动态路径权重算法和独立逡逑路径推荐算法。下面将针对这两个算法进行详细描述。逡逑１７逡逑

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