一种不确定网络环境下的链路丢包率推理方法技术

本发明专利技术公开了一种不确定网络环境下的链路丢包率推理方法，包括以下步骤：（101）、获取目标网络的拓扑；（102）、发送端到端探测并接收探测结果，该探测结果就是探测得到的路径丢包率；（103）、根据路径丢包率确定路径状态，从而确定链路状态；（104）、采用对数正态分布拟合可得到1状态和2状态链路的丢包率范围；（105）、输出所有的链路丢包率范围。本发明专利技术改进了现有技术的相关算法和流程，提出了一个在真实网络环境下面对不确定因素的丢包推理方法，大大地提高了测量链路丢包率的正确率。

A link loss rate reasoning method under Uncertain Network Environment

The invention discloses a link packet loss rate reasoning method in uncertain network environment, which comprises the following steps: (101), obtaining the topology of the target network; (102), detecting and receiving the detection results from the transmitter to the end, and the detection results are the detected path packet loss rate; (103) determining the path according to the path packet loss rate. The path state can be used to determine the link state; (104), the range of packet loss rate of 1-state and 2-state links can be obtained by fitting lognormal distribution; (105) the range of packet loss rate of all links can be output. The invention improves the related algorithm and flow of the prior art, and proposes a packet loss reasoning method facing uncertain factors in real network environment, which greatly improves the accuracy of measuring the packet loss rate of the link.

【技术实现步骤摘要】
一种不确定网络环境下的链路丢包率推理方法
本专利技术涉及网络数据处理方法，具体是一种不确定网络环境下的链路丢包率推理方法。
技术介绍
近几年，以物联网和下一代互联网为代表的新兴网络技术的飞速发展对现有IP核心网的运行产生了巨大的压力。然而，随着新技术的迅猛发展，IP网网络环境变得愈发的不确定，其网络规模也在不断的扩大，新的网络特性对传统IP网性能的管理技术提出了严峻的挑战。现有的检测网络内部特性比如链路丢包率和数据报延迟的方法主要使用网络层析的方法。网络层析技术提出在网络中用端到端路径探测的方法去确定链路状态，是一种传统的用单播端到端探测技术推断网络内部实验数据的丢包率推断技术。网络层析方法的基本思想是利用单播或者多播探测包从源端点到目的端点，记录成功到达目的端点的包的数量，然后根据端到端丢包率推测链路丢包率。它是一个比直接管理每个网络元素更高效的方法。所有的网络层析方法大致上能划分成三种类型：第一种类型是提出一种典型的线性约束系统。模拟层析的对象是估计每个网络链路的表现，它详细说明了在路径和链路之间关联的方程模式，当额外的压缩假设和最优化对象被考虑，探测的方法就会被提高。Ghita研究在一个大的范围内不同的链路能够相互提高模拟层析方法这种状况，尽管模拟层析在实践方面还有很多的不足和错误。模拟层析主要的缺点是它假设端到端路径检测结果完全正确。此外，复杂的计算不适用于大规模的网络计算中。第二种类型是被Duffied提出的布尔层析。布尔层析是一种估计每个好的不好的链路丢包率的方法。A.D在多个源端点和目的端点改进了比尔层析，Kom提出一种模拟技术用积极的方法和边缘路由器在网络中找到“无声故障”。Nguyen在多次实验中用一种布尔的方法去推断链路状态的可能性，然后用这些结果去识别不好的链路。然而，布尔方法不能区别链路的丢包率范围。第三种是范围层析，这种方法结合了模拟层析和布尔层析的优点。他们仍然区别好的和不好的链路，但会推断每一条不好的链路的丢包率范围。它是第一种考虑网络状况会随着时间改变的方法。范围层析方法的结果是有希望的。然而，它仍然假定一个确定的网络环境也就是端到端路由矩阵和测量结果是可信的。网络环境通常是不确定的环境，不确定的链路丢包状态，端到端路由不断在发生改变。大多数相似的研究中并没有标注这个问题，而是把一个稳定的网络环境当做方法的前提条件。所以，目前被用于研究丢包率的运算在不确定网络的研究上体现出了劣势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种不确定网络环境下的链路丢包率推理方法，以解决现有技术丢包率推测方法没有考虑到网络环境的不确定性的问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种不确定网络环境下的链路丢包率推理方法，其特征在于：包括以下步骤：(101)、获取目标网络的拓扑：上层的故障管理系统通过接口采集设备网管中设备间互联的链路信息，重新组建需进行故障定位的目标网络拓扑；(102)、发送端到端探测并接收探测结果，该探测结果就是探测得到的路径丢包率；(103)、根据路径丢包率确定路径状态，从而确定链路状态，具体过程如下：(301)、每次选取网络中没有被确定状态的最长的路径，即先从通过链路最多的路径开始推理；(302)、通过推理每个链路的丢包率的范围代替推测每个链路的确切丢包率，其中定义丢包率在0～0.02为0状态，0状态表示链路或路径不丢包，0状态的链路不会对网络环境有较大的影响；丢包率在0.02～0.15为1状态，1状态表示链路或路径轻微丢包；丢包率大于0.15为2状态，2状态表示链路或路径严重丢包；轻微丢包和严重丢包的链路会影响网络的通信，确定状态后还需进一步给出其确定的丢包率，而确定的丢包率可根据步骤(102)端到端的探测得到；(303)、链路丢包率和路径丢包率有这样一个关系，若一条路径通过至少一条丢包的链路，这条路径也会表现出丢包，也就是说若一条路径为1状态或者2状态，那么这条路径上的链路至少有一条是1状态或者2状态，但是不能确定哪几条是丢包的链路；同样，如果一条路径上的所有链路都是不丢包的链路，那么这条路径表现出不丢包，即不丢包的路径上的链路都是不丢包的链路；近似将通过某条路径的链路标记为与该路径相同的状态；在确定链路的状态的时候需要一个参数作为限制参数，当通过某条链路0状态/1状态/2状态路径的个数/通过该链路所有的路径数>＝参数时，才能确定这条链路的状态，因为网络中存在大量的0状态的链路，而且0状态的链路不需要确定具体的丢包率，因此先确定0状态的链路，确定出0状态的链路之后，删除路径中0状态链路和随后出现的冗余路径来简化网络环境；(304)、当网络中所有的路径都得到了标记，再用同样的参数来确定1状态和2状态的链路；(104)、采用对数正态分布拟合可得到1状态和2状态链路的丢包率范围：将步骤(103)得到的每一个1状态以及2状态的链路，分别找出相应的通过该链路的所有路径的丢包率，对每一个链路得到的路径丢包率进行对数正态分布拟合，确定该链路的丢包率范围。(105)、输出所有的链路丢包率范围。本专利技术提出了一个新型的网络层析方法。这个方法能够在不确定网络环境条件下利用端到端的丢包率探测确定网络链路的丢包率。虽然，这些年提出了很多链路丢包率推测的方法，但是几乎所有的推测方法都没考虑到网络环境的不确定性。例如，端到端的路径测量结果和每条链路的丢包率都是随着时间变化的数值。为了解决这个问题，本专利技术提出了一个适用于不确定网络环境的推测链路丢包率的方法。本专利技术拟从端到端探测路径的选择以及感知不可信的路径丢包率两方面对基于主动探测的不确定环境下不可信测量值的感知机制展开研究，本专利技术的方法能够很好的解决不确定的网络环境下的链路丢包率的推测问题，节省了探测成本，提高了测量结果的正确率。本专利技术提供了一种基于不确定环境下IP网丢包率推理机制研究定位方法，改进了现有技术的相关算法和流程，主要有益效果在于：1)提出一个在真实网络环境下面对不确定因素的丢包推理方法。2)大大地提高了测量链路丢包率的正确率。3)增强了丢包率推理的抗网络噪声能力。4)该专利技术没有测量所有的路径丢包率，避免了不必要的探测，节省了探测开支。附图说明图1为本专利技术方法流程框图。图2为本专利技术步骤(103)中确定链路状态的流程框图。具体实施方式如图1所示，一种不确定网络环境下的链路丢包率推理方法，包括以下步骤：(101)、获取目标网络的拓扑：上层的故障管理系统通过接口采集设备网管中设备间互联的链路信息，重新组建需进行故障定位的目标网络拓扑；(102)、发送端到端探测并接收探测结果，该探测结果就是探测得到的路径丢包率；(103)、如图2所示，根据路径丢包率确定路径状态，从而确定链路状态，具体过程如下：(301)、每次选取网络中没有被确定状态的最长的路径，即先从通过链路最多的路径开始推理；选择最长路径可以减少循环的次数，减少端到端测量次数，减少额外开支，使算法更加简便。(302)、由于网络环境的不稳定性，网络环境会随着时间发生变化，不同时间测量的路径丢包率会不同，链路的丢包率也不会是一个确定的值，并且推理也存在一定误差。所以，在实际的网络环境中推测每个链路的确切的丢包率是不现实的。为了解决这个问题，本专利技术通过推理每个链路的丢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不确定网络环境下的链路丢包率推理方法，其特征在于：包括以下步骤：（101）、获取目标网络的拓扑：上层的故障管理系统通过接口采集设备网管中设备间互联的链路信息，重新组建需进行故障定位的目标网络拓扑；（102）、发送端到端探测并接收探测结果，该探测结果就是探测得到的路径丢包率；（103）、根据路径丢包率确定路径状态，从而确定链路状态，具体过程如下：（301）、每次选取网络中没有被确定状态的最长的路径，即先从通过链路最多的路径开始推理；（302）、通过推理每个链路的丢包率的范围代替推测每个链路的确切丢包率，其中定义丢包率在0~0.02为0状态，0状态表示链路或路径不丢包，0状态的链路不会对网络环境有较大的影响；丢包率在0.02~0.15为1状态，1状态表示链路或路径轻微丢包；丢包率大于0.15为2状态，2状态表示链路或路径严重丢包；轻微丢包和严重丢包的链路会影响网络的通信，确定状态后还需进一步给出其确定的丢包率，而确定的丢包率可根据步骤（102）端到端的探测得到；（303）、链路丢包率和路径丢包率有这样一个关系，若一条路径通过至少一条丢包的链路，这条路径也会表现出丢包，也就是说若一条路径为1状态或者2状态，那么这条路径上的链路至少有一条是1状态或者2状态，但是不能确定哪几条是丢包的链路；同样，如果一条路径上的所有链路都是不丢包的链路，那么这条路径表现出不丢包，即不丢包的路径上的链路都是不丢包的链路；近似将通过某条路径的链路标记为与该路径相同的状态；在确定链路的状态的时候需要一个参数作为限制参数，当通过某条链路0状态/1状态/2状态路径的个数/通过该链路所有的路径数>=参数时，才能确定这条链路的状态，因为网络中存在大量的0状态的链路，而且0状态的链路不需要确定具体的丢包率，因此先确定0状态的链路，确定出0状态的链路之后，删除路径中0状态链路和随后出现的冗余路径来简化网络环境；（304）、当网络中所有的路径都得到了标记，再用同样的参数来确定1状态和2状态的链路；（104）、采用对数正态分布拟合可得到1状态和2状态链路的丢包率范围：将步骤（103）得到的每一个1状态以及2状态的链路，分别找出相应的通过该链路的所有路径的丢包率，对每一个链路得到的路径丢包率进行对数正态分布拟合，确定该链路的丢包率范围；（105）、输出所有的链路丢包率范围。...

【技术特征摘要】
1.一种不确定网络环境下的链路丢包率推理方法，其特征在于：包括以下步骤：（101）、获取目标网络的拓扑：上层的故障管理系统通过接口采集设备网管中设备间互联的链路信息，重新组建需进行故障定位的目标网络拓扑；（102）、发送端到端探测并接收探测结果，该探测结果就是探测得到的路径丢包率；（103）、根据路径丢包率确定路径状态，从而确定链路状态，具体过程如下：（301）、每次选取网络中没有被确定状态的最长的路径，即先从通过链路最多的路径开始推理；（302）、通过推理每个链路的丢包率的范围代替推测每个链路的确切丢包率，其中定义丢包率在0~0.02为0状态，0状态表示链路或路径不丢包，0状态的链路不会对网络环境有较大的影响；丢包率在0.02~0.15为1状态，1状态表示链路或路径轻微丢包；丢包率大于0.15为2状态，2状态表示链路或路径严重丢包；轻微丢包和严重丢包的链路会影响网络的通信，确定状态后还需进一步给出其确定的丢包率，而确定的丢包率可根据步骤（102）端到端的探测得到；（303）、链路丢包率和路径丢包率有这样一个关系，若一条路径通过至少一条丢包的链路，这条路径也会表现出丢包，也就...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔焰，王静，叶玉琪，俞新蕾，焦俊，马慧敏，王婧，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34