【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信网络，具体涉及一种通信网络震荡分析系统及方法。
技术介绍
1、网络震荡通常发生在具有动态路由协议的网络环境中，由于某个路由器或链路发生故障或链路断开时，网络中的动态路由协议会尝试重新计算最佳路径。这可能导致路径变化和流量重新分配，从而引起网络震荡的产生。本质原因是由于不一致的路由决策和网络拓扑改变过快，当新增或删除路由器、调整链路容量等，动态路由协议可能无法及时适应这些变化，不同的路由器可能根据自己的路由信息选择不同的转发路径。如果这些路由器之间的路由决策不一致，可能导致流量在网络中来回反复地转发，造成网络震荡。
2、为解决网络震荡问题，需要一种能够对通信网络震荡进行分析的系统及方法，以找出通信网络震荡的影响因素，为优化网络设计提高网络鲁棒性打下坚实基础。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术公开了一种通信网络震荡分析系统和方法，通过构建网络震荡分析模块，从数据平面和控制平面互影响角度分析网络震荡影响因素。
2、为达到上述目的，本专利技术实施例第一方面公开了一种通信网络震荡分析系统，所述系统包括：输入模块、干扰模块和网络震荡分析模块；
3、所述输入模块用于输入初始网络配置信息，并将所述初始网络配置信息发送至所述网络震荡分析模块；所述初始网络配置信息包括路由器信息、链路信息、路由策略、网关信息；所述路由器信息包括路由器队列大小、是否为网关等；所述链路信息包括链路的带宽大小等；所述路由策略包括最短路径策略、最小度数策略、拥塞
4、所述干扰模块用于生成网络干扰信息，并将所述网络干扰信息发送至所述网络震荡分析模块；所述网络干扰信息包括随机损坏和恶意损毁。
5、所述网络震荡分析模块包括：网络通信模型、网络震荡随机模型、网络性能评估模型。
6、所述网络通信模型用于构建通信网络，包括数据平面单元、控制平面单元、网络配置单元和流量密度单元；所述数据平面单元用于从数据平面构建初始通信网络；所述控制平面单元用于从控制平面对初始通信网络进行网络负载配置；所述网络配置单元用于根据初始网络配置信息生成不同的网络配置；流量密度单元用于对通信网络中链路的带宽和队列大小进行配置。
7、所述网络震荡随机模型，用于根据网络配置信息和网络干扰信息对通信网络进行处理并生成震荡网络；所述网络震荡随机模型包括：链路状态分类单元和链路状态转移单元；所述链路状态分类单元用于对通信网络中的路由器进行分类；所述链路状态转移单元用于对通信网络中的链路状态转移概率进行计算、对通信网络中所有路由器进行更新。
8、所述网络性能评估模型，用于对震荡网络进行性能评估并生成网络性能数据；包括流级吞吐量实时计算单元、链路级丢包数计算单元、网络震荡持续时间计算单元、网关连通率计算单元、正常链路比例计算单元，所述网络性能数据包括网络流级吞吐量实时数据、链路级丢包数数据、网络震荡持续时间数据、网关连通率数据、正常链路比例数据；所述流级吞吐量实时计算单元用于计算通信网络中网络实时吞吐量变化，所述链路级丢包数计算单元用于计算通信网络中每条链路的丢包数，所述网络震荡持续时间计算单元用于计算通信网络中网络震荡持续时间，所述网关连通率计算单元用于计算通信网络中网关之间的连通率；所述正常链路比例计算单元用于计算通信网络中正常链路比例。
9、本专利技术实施例第二方面公开了一种通信网络震荡分析方法，应用于本专利技术实施例第一方面公开通信网络震荡分析系统所述系统，所述方法包括：
10、s1、利用干扰模块生成网络干扰信息；所述网络干扰信息包括随机损坏和恶意损毁；
11、s2、利用输入模块获取初始网络配置信息；所述初始网络配置信息包括路由器信息、链路信息、路由策略、网关信息等；
12、s3、根据所述初始网络配置信息，利用网络通信模型生成通信网络；
13、s4、基于所述初始网络配置信息，利用网络配置单元生成网络配置信息集；所述网络配置信息集包括若干个网络配置信息；
14、s5、基于所述网络干扰信息，遍历所述网络配置信息集，利用网络震荡随机模型和网络性能评估模型对所述通信网络进行处理，得到网络性能信息；所述网络性能信息表征在不同网络配置信息下的网络性能。
15、作为一种可选的实施方式，所述根据所述初始网络配置信息，利用网络通信模型生成通信网络，包括：
16、s31、利用网络中数据平面单元构建初始通信网络；
17、所述初始通信网络表示为：
18、
19、其中，表示路由器集合，所述表示第个路由器； n表示网络中包含路由器的个数；表示通信链路集合,表示第个链路； m表示网络中包含通信链路的个数。
20、所述初始通信网络的邻接矩阵表示为
21、
22、其中，表示初始通信网络的邻接矩阵，表示初始通信网络中路由器和路由器之间的连接关系；如果路由器和路由器之间有链接，则邻接矩阵为，否则为；
23、所述初始通信网络中通信流的集合为：
24、，
25、其中，所述表征主机间通信流的总数；所述主机表征初始通信网络中任一终端；所述通信流主机之间通信数据流；
26、可将流定义为其所经过的所有路由器和链路组成元组的序列：
27、，
28、其中，所述和表示为沿着流所经过的第个路由器和链路,表示为流所经历的最后一个路由器和链路；
29、s32、根据预设的路由策略，利用控制平面单元对所述初始通信网络进行网络负载配置；
30、s33、利用流量密度单元对初始通信网络中链路的带宽和队列大小进行配置，实现可信的网络初始能力配置，得到通信网络。
31、作为一种可选的实施方式，所述根据预设的路由策略，利用控制平面单元对所述初始通信网络进行网络负载配置，包括：
32、s321、所述控制平面单元对所述初始通信网络中的通信流集合进行计算处理，得到通信流的数据包生成速率；所述通信流表征主机之间通信数据流；所述主机表征所述初始通信网络中任一终端；
33、s322、所述控制平面单元对链路集合进行处理，得到链路负载信息集合；所述链路集合表征所述初始通信网络中的所有链路的集合；所述路由器负载信息集合包括若干个链路负载信息；
34、所述链路负载信息表示为：
35、
36、其中，表示时刻的链路负载信息；为链路在时刻其所对应队列中的剩余数据包,为经过链路的流的集合，为时刻通信流到达链路的数据包到达速率；
37、所述时刻通信流到达链路的数据包到达速率与时刻数据包到达速、链路带宽及队列大小相关，表示为：
38、
39、其中，为通信流到达链路的前一链路，为时刻通信流到达链路的数据包到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通信网络震荡分析系统，其特征在于，所述系统包括：输入模块、干扰模块和网络震荡分析模块；
2.一种通信网络震荡分析方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的通信网络震荡分析系统，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的通信网络震荡分析方法，其特征在于，所述根据所述初始网络配置信息，利用网络通信模型生成通信网络，包括：
4.根据权利要求3所述的通信网络震荡分析方法，其特征在于，所述根据预设的路由策略，利用控制平面单元对所述初始通信网络进行网络负载配置；包括：
5.根据权利要求2所述的通信网络震荡分析方法，其特征在于，所述基于所述网络干扰信息，遍历所述网络配置信息集，利用网络震荡随机模型和网络性能评估模型对所述通信网络进行处理，得到网络性能信息，包括：
6.根据权利要求5所述的通信网络震荡分析方法，其特征在于，所述基于所述任一未被选取的网络配置信息和所述网络干扰信息，利用网络震荡随机模型和网络性能评估模型对所述通信网络进行处理，得到与所述任一未被选取的网络配置信息相对应的网络性能数据，包括：
7.根据权利要
8.根据权利要求6所述的通信网络震荡分析方法，其特征在于，所述利用网络性能评估模型，对所述震荡网络进行处理，得到与所述任一未被选取的网络配置信息相对应的网络性能数据；包括：
...【技术特征摘要】
1.一种通信网络震荡分析系统，其特征在于，所述系统包括：输入模块、干扰模块和网络震荡分析模块；
2.一种通信网络震荡分析方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的通信网络震荡分析系统，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的通信网络震荡分析方法，其特征在于，所述根据所述初始网络配置信息，利用网络通信模型生成通信网络，包括：
4.根据权利要求3所述的通信网络震荡分析方法，其特征在于，所述根据预设的路由策略，利用控制平面单元对所述初始通信网络进行网络负载配置；包括：
5.根据权利要求2所述的通信网络震荡分析方法，其特征在于，所述基于所述网络干扰信息，遍历所述网络配置信息集，利用网络震荡随机模型和网络性能评估模型对所述通信网...
【专利技术属性】
技术研发人员：束妮娜，杨方，单洪，牛钊，常超，余静波，张翼飞，卢彦丰，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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