多出口校园网类键技术研究

发布时间：2017-11-12 18:05

  本文关键词：多出口校园网类键技术研究

  更多相关文章： 混沌时间序列 局域网流量预测 C-C算法 小数据量法 内容分发网络 网络地址转换

【摘要】：回顾互联网的发展历程,教育科研网实际是互联网的创新基地,高校则成为这些技术的发源地。校园网为科研工作者从事科学研究、技术创新工作提供了必要的基础设施与环境保障。随着互联网技术日新月异的发展,新型网络应用层出不穷的涌现,校园网的发展面临着网络安全性、网络拥塞、资金短缺等问题。校园网是高等院校信息化建设必不可少的基础设施,担负着为广大师生提供教学、科研、办公等信息服务及研发、试用网络新技术的科学研究等任务。论文从研究国内外多出口校园网关键技术的发展现状出发,就基于混沌理论的局域网流量预测,内容分发网络技术及高性能NAT技术在校园网的应用进行研究,以东北师范大学校园网为例,分别针对校园网面临的安全问题、网络拥塞问题等方面进行总结归纳,设计了相应的策略及可行的技术方案。对基于混沌理论的局域网流量预测进行研究,利用校园网流量对应的时间序列对系统做预测计算。基于Takens理论对时间序列进行相空间重构,利用C-C算法计算时间序列的嵌入维和延迟时间,采用小数据量法计算时间序列混沌吸引子特征量--最大Lyapunov指数,据此判断时间序列的混沌特性并实现预测计算;提出了基于最大Lyapunov指数的加权邻域预测法,使预测精度更高;提出了以功率对频率加权并求加权平均的方法计算时间序列平均周期,使小数据量法更完善,计算的最大Lyapunov指数更准确。仿真实验对Lorenz系统和Rossler系统进行分析,结果表明改进的方法预测精度更高、预测点数更多、计算速度更快。用改进前后的方法分别对东北师范大学校园网联通出口流量进行预测计算并对比分析,证明了改进方法的有效性。对内容分发网络技术进行深入研究,基于此技术部署内容加速系统于校园网,并提出了性能分析方法。内容加速系统的部署减少了校园网链路重复的娱乐性流量,提高了带宽利用率。通过性能分析发现,内容加速应用效益较高,为校园网建设经费的合理分配提供了依据,同时节省了大量开销。内容加速系统的效益随时间变化,以天为周期并与用户流量成正比,其均值占总流量的18.17%。内容加速系统运行期间,用户在访问内容加速系统缓存的资源时,几乎能达到理论上的最大值。访问热点视频资源可以和访问本地资源体验到几乎相同的速度。下载可达到单端口100Mbps,六人寝室可达到每人约16Mbps,用户用网体验明显提升。对高性能NAT技术应用进行研究,基于Linux系统iptables工具建设了用于校园网边界的NAT服务器。Linux系统自带NAT功能强大,但是系统默认的参数配置并没有完全发挥其使用能力。通过对Linux内核相关参数的优化使NAT转换能力提高数十倍,同时应用bonding技术解决了普通千兆网卡在数据转发能力方面存在瓶颈的问题,实现了170万并发连接的NAT转换和1.4Gbps的数据转发能力。部署NAT服务器于校园网边界,运行稳定,证明了其有效性和实用性。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.18

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本文编号：1176990