流量小波变换的计算机实验室网络性能监测研究
- 作者:admin 来源:网络 日期:2009-3-30 20:53:33
- 摘要：利用小波变换分析计算机实验室网络流量，构造流量的系数平方差，并通过平方差曲线监测网络性能变化。在计算机实验室网络管理的应用中，方法被证实是高效的、易实现的、可扩充和可移植的。
关键词：网络流量；小波；尺度；系数差
前言
随着计算机实验室网络应用的迅速发展，其在实验教学和管理上提供了巨大的便利。实验室网络性能监测和维护也随之成为实验室管理人员的重要工作，其中，网络性能随建网时间推移和开机时间延长而分别呈长期不可逆衰减、短期可逆衰减，对网络运行的影响十分严重，经常造成网络效率大幅下降甚至瘫痪。目前，通过对网络流量进行分析来已成为监测网络的一个研究热点，而且分析流量的方法涉及了统计学、数据挖掘、神经网络、数学分析等多门学科的知识。近期出现了小波变换分析方法，由于小波具有多尺度、多分辨率的特点，它克服了传统方法只能处理平稳过程和特殊非平稳过程的缺陷，从而成为新的、更有效的分析工具。本文提出的基于网络流量小波系数平方差的分析方法，通过计算实时流量相邻段之间的小波系数平方差，绘出系数平方差曲线，便可有效地监测网络性能异常。
一、网络流量小波能量差的计算
（一）小波变换时间序列信号的小波变换是它在一组小波基上的投影。小波基是一个函数族，函数族中的函数由一个原型小波经规范平移和伸缩得到；此外，还包含一个被称为尺度函数的函数族，也是由一个原型尺度函数经平移和伸缩得到。两个函数族彼此关联，一个是另一个的正交补。这两个函数集分别是:时间序列信号的小波变换是将时间函数按基函数做展开，它们的系数是通过内积运算得到：小波系数尺度系数在尺度，信号被变换为:上式中，是尺度系数，是小波系数。
（二）网络流量的小波系数平方差将信号在尺度的平方和定义为:式中，是信号在尺度的小波系数的数量。相邻的两个相等时间段内的流量分别记和，这两个时间段流量尺度的系数平方差定义为：
二、基于系数平方差曲线的监测网络流量分析网络流量时，将流量截取成时间相等的若干段，每个时间段长度适当。对每段流量，求出其在尺度的小波系数、能量，再求能量差。以尺度为横坐标，以能量差为纵坐标，绘制曲线，如图1所示。图1流量的小波系数平方差曲线网络性能是否出现变化的判断是：相邻相等时间段内平方差的变化比较小的，性能改变不大；平方差变化较大的则性能发生改变，图2为发生改变的曲线。图2网络性能发生衰减时的流量平方差曲线导致网络性能变化的原因类型不同、原因发生作用时间不同，曲线的变化也不相同。 http://www.dxlww.net代写论文网
三、实际应用效果和结论实际应用中，我们选取了若干个实验室的网络流量。采用小波多尺度分解的方法，求出流量在各尺度的小波系数并计算流量段的，再对同尺度的相邻段系数取差，以尺度为横坐标，以对数为纵坐标，绘制曲线。通过分析它们的变化，来判断网络变化、变化原因。在实际环境中，网络流量的聚类时间为0．01s，从每个流量中截取的时间段为300s。
图3是受到较长时段恒定攻击时的反映，图4是受到间歇性攻击时的反映。当监测能量差发生显著变化时，即抽样对应区域内的进行印证，网络性能确实发生变化。从而得出结论：基于小波系数平方差分析网络流量，监测网络性能、发现网络性能变化原因的办法，是高效可行的。
图3遭受恒量攻击的能量差图图4周期性攻击的能量差图
参考文献
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