基于分段路由的网络故障检测系统的研究与实现
发布时间：2020-11-19 21:12
网络的故障管理对于网络平稳运行具有重要意义,好的方法能够有效地降低网络故障排查时间和恢复时间、提升运维人员工作效率。当前一般采用的故障诊断方法包括被动检测技术和主动检测技术,然而在诊断包含等价多路由路径(ECMP,Equal-cost Multi-path)的网络时,这些基于IP的检测方法难以确定探测包实际经过的设备或链路,会给检测结果带来一定的影响。为了避免上述问题,可采用基于分段路由架构的网络故障检测方案,能够获取探测包的实际路径,简化故障定位的推理复杂度,也可以大幅度降低网络监控所需的探针数量。本文将设计实现基于分段路由的网络故障检测系统,主要解决网络中的故障发现和故障定位问题。首先,本文对系统的功能需求进行了分析,包括探针部署和路径构建、故障监控、故障定位和探针调用功能,确定了系统的开发目标。之后,本文针对探针部署和路径构建功能的关键算法进行了研究。为了尽可能地覆盖待测网络并降低监控冗余,本文采用分段路由架构,提出了一种结合中心度选点策略的算法 SCLMon(SCMon with minimum monitoring cycle length)。首先,改进算法在已有的SCMon算法基础上引入覆盖链路总数、路径节点邻接未覆盖链路数等评价指标选取最优路径,其次,采用介数和度数评估拓扑各个节点的中心度,选取中心度最大的点进行监控点部署。此外,在单点部署的基础上,本文提出多点探针部署和路径构建算法。实验结果表明,结合中心度选点策略的SCLMon算法不论是在不同的网络拓扑中还是在不同最大分段数的情况下都能够有效缓解监控冗余问题。利用以上改进算法,本文实现了基于分段路由的网络故障检测系统,包括探针部署和路径构建模块、故障监控模块、故障定位模块和探针调用模块。探针部署和路径构建模块基于以上改进算法设计实现,目标是得到探针部署以及监控路径的构建方案;故障监控模块用于发现网络中的异常;故障定位模块在发现异常后向网络中发起新的探测,获得故障位置;探针调用模块用于和探针进行通信。最后本文在虚拟环境下对系统的功能进行了测试,结果表明,在各种规模的拓扑中,系统均能得到合理的部署方案和监控路径,同时能对网络进行监控,并在发现异常时触发定位流程,在简单故障情况下,有效准确地对故障进行定位。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP393.06
【部分图文】：
要介绍本文用到的相关技术以及主要研究内容，一共分为网络故障诊断的各类技术，第二部分介绍分段路由架构段路由架构进行网络故障诊断的重要意义。??障诊断的方法??障原因是指发生在网络中各类问题的根本原因，包括设备障的发生会影响到网络的正常运行，产生异常症状。异常用户或其他设备观察到的表象，包括服务不可达、主机产机建立连接等。一般网络中的故障诊断流程就是从收集异的过程。??见的网络故障诊断技术依据检测方式的不同一般可以分检测技术两种。下面我们将对两种技术做详细的说明。??故障检测技术??
图３－１系统功能用例图??根据以上功能划分，系统包含四个主要功能：探针部署和探测路径构建功能、??故障监控功能、故障定位功能、探针调用功能。其中探针部署和探测路径构建为??系统的核心功能。??３．２探针部署和路径构建功能需求分析??探针部署和探测路径构建功能目的是根据用户的初期系统配置，计算网络中??探针部署的位置以及探测路径，为用户提供探针部署方案，并为故障监控提供探??测路径构成的监控任务集合，是系统的核心功能。??在故障检测系统中，探针部署和监控路径的构建会影响到后续故障监控流程，??好的方案能够有效地使监控探测覆盖网络中的每一个节点和链路，同时降低探测??的冗余以及探针的部署开销。本功能的实现依赖探针部署和路径构建的算法，算??法应充分利用分段路由架构特点，通过构造特殊探测路径的数据包并选取探针部??署点，为后续故障监控流程打好基础。算法的研究我们将在后续章节做详细介绍。??
?北京邮电大学工学硕士学位论文???其中点的度数为节点出入链路数目的和，在也的计算公式中和，ｉ表示??从节点》出发的链路数目，外＾＋表示到达节点《的链路数目。点的介数表示为??图Ｇ上经过该点的最短路径的数目和所有最短路径的数目的比值，在??的计算公式中，外表示节点到节点／的最短路径的数目，切??表示节点ｓ到节点／最短路径中经过点ｎ的数目。对于度数和介数更大的点，我??们认为这些点具有更强的中心性，更适合部署探针。??为了验证假设，我们利用１１〇４￡１免４２１］采集到的ＡＳ级拓扑进行了实验，在??每个拓扑中计算各个节点的度数和介数，以及以各点为源点构造的环路总数和环??路链路总数，并分析以上算法获得的环路总数和环路链路总数与节点中心性的关??系。由于在各个拓扑各种最大分段数ａ）的情况下实验结果类似，我们选取了??一组拓扑在最大分段数时的结果展示。图３?－?２和图３?－?３为节点的度数和介??数与所有环路的链路总数的关系，图３?－?４和图３?－?５为节点的度数和介数与环路??总数的关系。??
【参考文献】
本文编号：2890451
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP393.06
【部分图文】：
要介绍本文用到的相关技术以及主要研究内容，一共分为网络故障诊断的各类技术，第二部分介绍分段路由架构段路由架构进行网络故障诊断的重要意义。??障诊断的方法??障原因是指发生在网络中各类问题的根本原因，包括设备障的发生会影响到网络的正常运行，产生异常症状。异常用户或其他设备观察到的表象，包括服务不可达、主机产机建立连接等。一般网络中的故障诊断流程就是从收集异的过程。??见的网络故障诊断技术依据检测方式的不同一般可以分检测技术两种。下面我们将对两种技术做详细的说明。??故障检测技术??
图３－１系统功能用例图??根据以上功能划分，系统包含四个主要功能：探针部署和探测路径构建功能、??故障监控功能、故障定位功能、探针调用功能。其中探针部署和探测路径构建为??系统的核心功能。??３．２探针部署和路径构建功能需求分析??探针部署和探测路径构建功能目的是根据用户的初期系统配置，计算网络中??探针部署的位置以及探测路径，为用户提供探针部署方案，并为故障监控提供探??测路径构成的监控任务集合，是系统的核心功能。??在故障检测系统中，探针部署和监控路径的构建会影响到后续故障监控流程，??好的方案能够有效地使监控探测覆盖网络中的每一个节点和链路，同时降低探测??的冗余以及探针的部署开销。本功能的实现依赖探针部署和路径构建的算法，算??法应充分利用分段路由架构特点，通过构造特殊探测路径的数据包并选取探针部??署点，为后续故障监控流程打好基础。算法的研究我们将在后续章节做详细介绍。??
?北京邮电大学工学硕士学位论文???其中点的度数为节点出入链路数目的和，在也的计算公式中和，ｉ表示??从节点》出发的链路数目，外＾＋表示到达节点《的链路数目。点的介数表示为??图Ｇ上经过该点的最短路径的数目和所有最短路径的数目的比值，在??的计算公式中，外表示节点到节点／的最短路径的数目，切??表示节点ｓ到节点／最短路径中经过点ｎ的数目。对于度数和介数更大的点，我??们认为这些点具有更强的中心性，更适合部署探针。??为了验证假设，我们利用１１〇４￡１免４２１］采集到的ＡＳ级拓扑进行了实验，在??每个拓扑中计算各个节点的度数和介数，以及以各点为源点构造的环路总数和环??路链路总数，并分析以上算法获得的环路总数和环路链路总数与节点中心性的关??系。由于在各个拓扑各种最大分段数ａ）的情况下实验结果类似，我们选取了??一组拓扑在最大分段数时的结果展示。图３?－?２和图３?－?３为节点的度数和介??数与所有环路的链路总数的关系，图３?－?４和图３?－?５为节点的度数和介数与环路??总数的关系。??
【参考文献】
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本文编号：2890451
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