一种基于网络流量模型的多业务流量生成系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于网络流量模型的多业务流量生成系统，其特征在于，包括：建立流量模块，用于根据网络流量业务的属性和生成规律，选取相应的网络流量模型进行建模，产生具有自相似性或多重分形特性的网络流量；改进小波运算模块，用于基于多分形小波模型设计网络流量的生成算法，并选取小波基函数，对多分形小波模型进行并行化改进；验证流量运行模块，用于通过方差时间法和多重分形谱检测网络流量模型的自相似性，从而验证网络流量模型的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及网络流量计算领域，尤其涉及一种基于网络流量模型的多业务流量生成系统。
技术介绍
随着三网融合的快速发展，在同一种网络中同时传输许多种业务的需求不断增加，由于各种网络应用业务层出不穷，一些安全性的问题也必须随之不断地进行升级，这就对现有的网络维护和规划提出了新的技术要求。在网络维护和规划的过程中，我们需要测试网络承载多种业务的能力，流量发生器能够进行人为控制从而产生流量，因此它是测试网络的一种十分重要的工具。采用流量发生器能够获取某些特定环境下的一些网络参数，比如时延、丢包率等等。目前流行的流量发生器有很多，以开源为主，但大多数都只是为了测试某一方面而开发，它们或者只能产生简单的TCP/UDP流量，或者只能产生某种单一的业务流量。比较有代表性的是TG、Possion_gen、harpoon、Netspec、UDPgen、NTGen、Nemesis、D-ITG等。PaulE.McKenney等人研究开发了TG(trafficgenerator)，这种流量发生器支持TCP和UDP两种协议应用程序的测试，而且支持多播，能够设置TTL，QoS，ToS等一些网络参数，它的缺点是不能产生多重数据流，而且流量模型比较简单。VinayRibeiro等人研究开发了泊松流量发生器(Poisson_gen)，这种流量发生器只能产生泊松模型的数据流。对于早期的公共电话交换网来说，其网络应用比较单一，数据传输量比较小，泊松模型能较好的描述实际呼叫的到达过程，对网络流量的模拟起到了积极地作用。通过近年来的研究表明，随着网络应用的多样化，导致在某些通信环境下，网络通信流量的分布具有自相似性。因此，传统的泊松模型在许多实际场合已经不再适用。目前比较流行的一些流量生成工具只能产生简单的TCP/UDP流量，或者只能产生某种比较单一的业务流量，不能产生多种业务流量，并且有的流量发生器还没有日志记录，不便于信息统计。这就无法满足测试网络对多业务承载能力的工作需要。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于网络流量模型的多业务流量生成系统。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种基于网络流量模型的多业务流量生成系统，包括：建立流量模块，用于根据网络流量业务的属性和生成规律，选取相应的网络流量模型进行建模，产生具有自相似性或多重分形特性的网络流量；改进小波运算模块，用于基于多分形小波模型设计网络流量的生成算法，并选取适当的函数，对多分形小波模型进行改进；验证流量运行模块，用于通过方差时间法和多重分形谱检测网络流量模型的自相似性，从而验证网络流量模型的稳定性和可靠性。所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，优选的，所述建立流量模块中的网络流量业务包括：HTTP业务模块，用于通过ON-OFF模型模拟HTTP业务客户端；视频业务模块，用于通过多分形小波模型进行视频业务建模；语音业务模块，用于通过生产者消费者模式的缓冲区模型进行语音业务建模。所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，优选的，所述改进小波运算模块包括：为了确保合成的序列是非负的，需要对小波系数做如下限制：其中，Uj,k和Wj,k分别是小波变换的尺度系数和小波系数，下标j是尺度，下标k为某尺度下的元素序号，取值范围为k＝0,1,...,2j-1，为了表征流量的分形特性，需定义小波能量衰减为尺度的函数，具体如下：设Aj,k为区间[-1,+1]上的随机变量，则由上式得：Wj,k＝Aj,k*Uj,k，其中，Aj,k为具有对称分布的β分布，通过Uj-1,k=2-12(Uj,2k+Uj,2k+1)Wj-1,k=2-12(Uj,2k-Uj,2k+1)]]>和Wj,k＝Aj,k*Uj,k式，能够得出：Uj+1,2k=212(1+Aj+1,k)Uj,k,Uj+1,2k+1=212(1-Aj+1,k)Uj,k.]]>所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，优选的，所述改进小波运算模块还包括：通过多分形小波模型产生流量序列：设j＝0，计算大尺度的系数U0,0，建立起信号的全局均值；在形成树状图每一层的尺度j上，产生随机变量Aj,k，选Aj,k为对称分布的β分布，并通过(3.4)式计算Wj,k，对于k＝0,1,...,2j-1.在形成树状图每一层的尺度j上，由计算出在尺度j+1上的Uj+1,2k和Uj+1,2k+1，k＝0,1,...,2j-1；重复执行上述步骤，直到达到最小尺度jmin＝n为止，所述n为正整数。所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，优选的，所述改进小波运算模块还包括：平移因子由下式计算：kj+1＝2kj+kj′在树状图中，左半部分的kj′＝0，右半部分的kj′＝1，将kj用二进制的形式进行表示：kj=Σi=0j-1kj′2j-1-i,i=1,...n-1,k0≡0,]]>则合成的离散时间序列由下式表示：其中U0,0是最大尺度的系数，为模型的初始值，Un,k是最细尺度n下面的尺度系数，为模型的输出值；其中，Aj,k为具有对称分布的β分布，其表示如下：Aj,k≈β(pj,pj)，pj=ηj2(pj-1+1)-12,]]>ηj=Var(Wj-1,k)Var(Wj,k)=2Var(Aj-1,k)Var(Uj-1,k)Var(Aj,k)Var(1+Aj-1,k)Var(Uj-1,k)=2Var(Aj-1,k)Var(Aj,k)(1+Var(Aj-1,k))]]>pj为j尺度下β分布的参数，ηj为相邻两小波系数的方差比。所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，优选的，所述验证流量运行模块包括：设有时间序列X＝{Xi,i≥1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于网络流量模型的多业务流量生成系统，其特征在于，包括：建立流量模块，用于根据网络流量业务的属性和生成规律，选取相应的网络流量模型进行建模，产生具有自相似性或多重分形特性的网络流量；改进小波运算模块，用于基于多分形小波模型设计网络流量的生成算法，并选取适当的函数，对多分形小波模型进行改进；验证流量运行模块，用于通过方差时间法和多重分形谱检测网络流量模型的自相似性，从而验证网络流量模型的稳定性和可靠性。

【技术特征摘要】
1.一种基于网络流量模型的多业务流量生成系统，其特征在于，包括：
建立流量模块，用于根据网络流量业务的属性和生成规律，选取相应的网络流量模型
进行建模，产生具有自相似性或多重分形特性的网络流量；
改进小波运算模块，用于基于多分形小波模型设计网络流量的生成算法，并选取适当
的函数，对多分形小波模型进行改进；
验证流量运行模块，用于通过方差时间法和多重分形谱检测网络流量模型的自相似
性，从而验证网络流量模型的稳定性和可靠性。
2.根据权利要求1所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，其特征在于，所述
建立流量模块中的网络流量业务包括：
HTTP业务模块，用于通过ON-OFF模型模拟HTTP业务客户端；
视频业务模块，用于通过多分形小波模型进行视频业务建模；
语音业务模块，用于通过生产者消费者模式的缓冲区模型进行语音业务建模。
3.根据权利要求1所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，其特征在于，所述
改进小波运算模块包括：
为了确保合成的序列是非负的，需要对小波系数做如下限制：
其中，Uj,k和Wj,k分别是小波变换的尺度系数和小波系数，下标j是
尺度，下标k为某尺度下的元素序号，取值范围为k＝0,1,...,2j-1，
为了表征流量的分形特性，需定义小波能量衰减为尺度的函数，具体如下：
设Aj,k为区间[-1,+1]上的随机变量，则由上式得：
Wj,k＝Aj,k*Uj,k，
其中，Aj,k为具有对称分布的β分布，
通过Uj-1,k=2-12(Uj,2k+Uj,2k+1)Wj-1,k=2-12(Uj,2k-Uj,2k+1)]]>和Wj,k＝Aj,k*Uj,k式，能够得出：
Uj+1,2k=212(1+Aj+1,k)Uj,k,Uj+1,2k+1=212(1-Aj+1,k)Uj,k.]]>4.根据权利要求3所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，其特征在于，所述<...

【专利技术属性】
技术研发人员：房斌，李凯，夏会，郑申海，张洪锁，张琳，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85