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互联网流量特性分析、建模及应用

张校辉  
【摘要】:准确把握流量特性并建立实用模型是互联网研究领域的基础课题,是开展网络设备开发、新协议与新业务试验等工作的前提条件。然而随着互联网的迅速发展,研究者对流量特性的判断出现了明显的争议,这使得相关研究工作开展过程中缺乏可靠的参考依据。因此,本文结合现实科研项目需求,对当前网络环境下的流量特性进行了深入分析;提出了定量判断多重分形特性的新方法并采用该方法确认了小时间尺度下的多重分形特性;建立了一种新的流量模型并开展应用。论文的主要成果有: 第一、针对以往研究者对互联网流量特性认识中的分歧,分析了大量最新流量数据,对当前网络流量特性取得了如下认识:①确认了大时间尺度上的长相关特性;②发现小时间尺度上的流量特性难以用传统分析工具进行确认;③网络对流量整形作用的差异是不同时间尺度上流量特性差异的内在原因。 第二、提出了一种参数化定量判定网络流量多重分形特性的方法,并通过五种参数已知序列对该方法进行了验证。采用该方法对实际流量数据分析和统计检验后,确认了小时间尺度上的多重分形特性,拒绝了多重分形特性随流量聚合程度提高而消失的推断。 第三、从流量模型分类入手,将已有流量模型进行了分类分析;完善了评价流量模型的指标和方法。 第四、根据网络对流量整形作用的差异,提出了一种新的建模方法,据此建立了能够准确刻画流量多重分形特性的L系统模型。该模型考虑了不同时间尺度上流量特性的成因,采用L系统描述不同时间尺度上的流量突发性映射过程,解决了以往模型物理意义不明确、实用性不强的问题。实际数据建模效果的分析和对比证实了该方法对多重分形流量建模的有效性。 最后,将本文的研究成果综合应用,研究了基于本文所提出流量模型设计硬件流量发生器时的工程技术问题,设计并实现了一种多速率PoS接口流量发生器。目前,该流量发生器已经应用于863计划课题“可重构路由器构件组研制”项目的关键设备设计。


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