网络链路性能参数估计的层析成像方法综述

网络层析成像能够在网络内部节点不提供测量协作的情况下,根据端到端的测量结果,间接地估计网络内部链路性能参数,是一种重要的网络测量手段,能直接指导网络管理和网络优化,目前受到国内外学术界和工业界广泛的关注.在广泛收集国内外资料的基础上,首先总结了目前网络层析成像使用的主要端到端测量方法和技术;再根据不同参数对链路性能刻画程度的不同,将链路性能参数的网络层析成像方法分为两类:定量参数推断方法和定性参数推断方法;然后,针对不同类型参数的估计问题,概括分析了现有算法的特点;最后指出该类方法未来的研究方向与潜在的应用前景.     

基于网络层析成像技术的拓扑推断

网络层析成像是近年来新兴的一种网络测量技术,该技术结合了网络测量和统计推断,可以解决网络测量的部分难题.网络拓扑推断是网络层析成像技术的重要应用之一,基于网络层析成像技术的拓扑推断通过端到端的测量即可推断网络内部的拓扑结构,而不需要内部节点的合作.系统地总结了基于网络层析成像的拓扑推断技术的研究现状,对国内外研究进展进行了讨论,最后讨论了当前拓扑推断中存在的问题,并讨论了未来的研究方向.     

AntiMNT：一种对抗多源网络层析成像的拓扑混淆机制

作为一种典型的网络拓扑推断方法,网络层析成像技术可以被攻击者用来准确推断目标网络的拓扑结构,进而向关键节点或链路发起有针对性的攻击行为。为了有效隐藏真实的网络拓扑结构等信息,提出了一种基于主动欺骗方式对抗多源网络层析成像探测的拓扑混淆机制AntiMNT。AntiMNT针对多源网络层析成像的探测过程,策略性地构建虚假拓扑结构,并据此混淆攻击者对目标网络的端到端测量数据,使其形成错误的拓扑推断结果。为了高效生成具有高欺骗特征的混淆网络拓扑,AntiMNT随机生成候选混淆拓扑集,并在此基础上用多目标优化算法搜索具有高安全性和可信度的最优混淆拓扑。基于几种真实网络拓扑的实验分析表明,AntiMNT可以生成高欺骗性和安全性的混淆网络拓扑,从而能够有效防御基于网络层析成像的网络侦察。     

基于时空相关性的非平稳网络链路丢包率估计

现有网络层析成像的研究大多假设链路状态在测量周期内保持不变,因此难以捕获网络链路状态参数的时变特征.打破传统链路丢包率估计方法对链路状态平稳的假设,提出一种基于时空相关性的网络链路时变丢包率估计方法.该方法使用状态转移矩阵描述链路丢包率的时空相关性并进行估计,然后利用最小二乘法修正先验估计结果,以获得链路时变丢包率估计结果.NS-2仿真结果验证了提出的方法能有效追踪链路丢包率的变化,且优于平稳链路丢包率估计方法.     

基于递归神经网络的非平稳网络丢包层析成像

为了提高互联网的管理和控制水平.进而优化配置网络资源,一种新的估计网络内部参数的方法"网络层析成像"得到了广泛关注.提出一种基于递归神经网络的非平稳网络丢包层析成像方法,利用递归多层感知器求解非平稳网络丢包模型.采用NS2仿真工具进行实验,证明了该算法能够自适应非平稳网络丢包率随时间变化而产生的波动,以实时追踪网络内部链路的丢包率.     

非平稳网络链路延迟率估计过程仿真分析

研究非平稳网络链路延迟率准确估计问题.由于网络的规模越来越大,复杂性越来越高.传统方法通常通过网络内部节点协作获取网络内部性能参数,但是,节点的差异性会给算法的协作过程带来冲突,造成节点协作过程中的相互抵制,从而导致传统方法在非平稳网络链路延迟率估计中失效.提出了一种网络层析成像优化的网络延迟计算方法.在算法基础上根据源节点和目标节点的相关信息建立树结构,计算非平稳网络链路数据传输概率,克服不平稳造成的冲突.再利用网络层析成像优化方法,对链路的延迟率进行估计.实验结果表明,利用改进算法进行非平稳网络链路延迟率估计,能够提高网络链路延迟率估计的准确性,为网络性能评估提供准确的依据.     

基于模拟退火的流量矩阵估计

OD（Origin-Destination）流量估计用以获得网络流量在各个OD对间的分布情况,在网络优化、管理和网络异常的检测与识别等方面具有重要意义。模拟退火算法是一种全局的最优化技术,运行效率高,将其应用于OD流估计中,有助于降低求解的复杂性,并取得较高精度。提出了一种基于模拟退火的流量矩阵估计方法,首先采用IPF算法（Iterative Proportional Fitting algorithm）校正后的历史均值作为模拟退火初始值;在模拟退火过程中,利用链路流量信息来缩小模拟退火解的搜索空间,以达到提高算法的估计精度及实时性的目的。采用Abilene网络实际数据的仿真结果表明,该文方法能够取得较高的OD流估计精度,且计算效率明显优于现有的广义重力模型方法。     

一种基于多播推测丢包率的算法

网络层析是近年新兴的一个网络研究领域,它利用端到端的性能测试结果推导网络内部性能特征或拓扑结构,克服了传统网络测量技术的一些缺陷.丢包率层析的主要方法是利用最大似然估计(MLE),但是计算复杂度高且计算时间较长;基于伪似然估计(PMLE)方法可以较快估计各链路丢包率,但是在非叶节点链路的误差较大.为了克服以上缺点,本文基于多播网络的端对端测量,结合MLE和PMLE提出一种推算网络内部各链路的丢包率算法.通过仿真证实该算法估测的结果能真实地反应网络内部丢包趋势,在推测精度较好的情况下,计算量减少,计算复杂度降低.     

层析成像技术在网络属性估算中的应用研究

网络层析成像技术在网络属性估算中的应用主要分为网络拓扑判定和链路属性估算两个重要应用.主要讨论通过对网络上的主机进行单播的测量来获得网络的逻辑拓扑及链路属性,并提出进行网络属性估算的新方案.首先介绍基于延时的"三明治"测量方案和相关网络拓扑判定算法,随后通过实验对网络拓扑判定的系统聚类树算法进行了分析,在此基础上提出进行网络属性估算的新方案.     

链路延迟网络拓扑合并方案的研究

网络拓扑合并是解决网络层析成像技术中大规模网络拓扑判定问题的重要研究方向。主要讨论采用对网络上的主机进行端到端测量的方法来获得网络的逻辑拓扑及链路属性,通过对基于延时的“三明治”网络测量方案进行改进,提出基于链路延迟属性的网络拓扑合并新方案。新方案具有测量不需要同步时钟、不需要重复测量和容易实施的特点,并通过实验进行了验证与分析。     

网络断层扫描技术的研究与发展

当今网络的大尺度、不协作、异质和分布式管理等特点,使得网络状态与性能的直接动态测量很困难.研究针对网络中不能直接测量的特性参数的统计推断方法十分重要.以通信网络、断层扫描和统计学理论相结合的网络断层扫描是一种全新的、最具前景的网络性能测量与推断技术,它通过边缘测量推断不可观测的网络行为且不要求网络内部元素和边缘节点的协作.简要介绍了网络断层扫描的基本概念与数学模型,从数据测量技术、统计推断技术两个方面论述了网络断层扫描技术的研究现状和一些有价值的新发展,并指出了进一步研究的方向.     

网络断层扫描:理论与算法

网络测量为网络设计者与管理者提供网络内部细粒度的运行状态信息,是对网络进行高效管理与优化的基础.网络断层扫描是网络测量领域的一个研究热点,是一种端到端的网络测量方法.与传统网络内部测量方法不同,网络断层扫描利用端到端的测量信息计算和推断网络内部性能和状态,从而实现与网络组成和协议无关的网络测量,具有较低的测量开销.本文对近些年国内外学者在网络断层扫描研究领域取得的成果进行了系统总结.本文首先介绍了网络断层扫描的基本模型并指出了影响网络断层扫描性能的3个重要因素：监测节点部署、测量路径构造和测量数据分析;接着,依次归纳了在这3个影响因素方面的研究进展和研究成果;随后,分析了已有网络断层扫描方法在实际应用中存在的缺陷,并给出了应对这些核心缺陷的理论和关键算法.最后,本文基于现有研究成果讨论了网络断层扫描的发展趋势和进一步的研究方向.     

无线传感器网络启发式失效链路推断算法

无线传感器网络的实际应用产生了对网络故障管理的迫切需求。严重报文丢失的失效链路影响无线传感器网络的性能,需加以发现并修复。受有限资源的约束,采用被动端到端测量的方法,利用网络断层扫描技术推断失效链路。通过将失效链路推断问题映射为最小集合覆盖问题,提出了一种基于启发策略的失效链路推断算法。仿真实验结果表明该算法具有可行性和有效性。     

基于多源NT的链路利用率推断

链路利用率是网络运行状态的重要指标.目前基于NT技术的链路性能推断一般是采用单个源节点,但多源NT具有更多优点.研究了多源NT的链路利用率估计技术;提出汇合测量方法,并证明利用此测量方法,多源NT链路利用率是可辨识的,同时给出测量子图选取的充要条件;提出采用EM算法的链路利用率的极大似然估计方法;最后通过模型仿真和网络仿真对推断方法的有效性进行了验证.     

网络断层扫描技术综述

网络断层扫描是一种新的网络外部测量方法，与传统的网络内部测量方法不同，它是根据网络边缘的测量来推测网络内部属性或网络拓扑的，从而实现与网络结构或协议无关的网络测量。综述了网络断层扫描的基本概念、关键技术以及最新研究进展，最后提出了进一步研究的课题。     

基于网络扫描的网络测量技术研究

网络内部链路性能参数测量对于评估、控制和优化网络性能至关重要。随着网络规模不断增加,由于网络异构性和非协作性,分属不同ISP自治域(AS)之间测量信息难以互通,通过在网络中部署大量测量节点来直接获取逐跳链路性能已几乎不可能。详细介绍了一种新的网络测量技术——网络断层扫描(NT),重点介绍NT测量的系统模型、分析模型、探测方法和链路性能分析方法等。