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仿真虛擬化網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)�、配置生成與故障模擬

一、立題依據(jù)(包括研究目的、意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，需結(jié)合科學(xué)研究發(fā)展趨勢(shì)來(lái)論述科學(xué)意義;或結(jié)合國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中迫切需要解決的關(guān)鍵科技問(wèn)題來(lái)論述其應(yīng)用前景。附主要參考文獻(xiàn)目錄)(不少于800字)

研究目的

   網(wǎng)絡(luò)通信在當(dāng)今迅速發(fā)展的信息技術(shù)中占有重要的地位，而使網(wǎng)路的正常運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量得到保證，需要強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)作為支持。網(wǎng)絡(luò)管理在網(wǎng)絡(luò)通信中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。與此同時(shí)，伴隨當(dāng)前虛擬化技術(shù)的成熟以及現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，面向虛擬網(wǎng)絡(luò)的管理變得日益普遍。虛擬化的網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相比管理起來(lái)更為復(fù)雜，而兩者的一個(gè)重要區(qū)別就是，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有更為頻繁的變更。要確保虛擬化網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和服務(wù)質(zhì)量，就要求一個(gè)能夠滿足對(duì)虛擬化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理的網(wǎng)絡(luò)管理方法。論文的研究目的就是對(duì)虛擬化網(wǎng)絡(luò)的管理的部分內(nèi)容進(jìn)行探究和分析。

研究意義

   對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理來(lái)說(shuō)，構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浜蜕�成網(wǎng)絡(luò)的基本配置信息，呈現(xiàn)到圖形界面中無(wú)疑是最直觀地反映網(wǎng)絡(luò)的布局情況和其他一些必要基本信息的方法。而對(duì)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)變化比較頻繁的虛擬化網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，能夠不斷獲取其最新、最準(zhǔn)確的拓?fù)湫畔⑹欠浅Ｖ匾�的，也是要比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浍@取更為困難的。解決虛擬化網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確拓?fù)涑尸F(xiàn)問(wèn)題，能夠完成對(duì)按需的虛擬化網(wǎng)絡(luò)提供拓?fù)涑尸F(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)配置信息的生成，這將會(huì)極大地方便對(duì)虛擬化網(wǎng)絡(luò)的管理和分析。而對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的模擬研究，會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)可能面臨的問(wèn)題進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)，從而為進(jìn)一步的故障處理提供參考。

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

   網(wǎng)絡(luò)管理由純粹的人工維護(hù)到計(jì)算機(jī)輔助的自動(dòng)化管理，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理的需求逐漸明晰和深入，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)向復(fù)雜化、專業(yè)化和綜合化方向發(fā)展。管理功能是提供給用戶使用的，隨著用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理認(rèn)識(shí)的深化，網(wǎng)絡(luò)管理經(jīng)驗(yàn)的增強(qiáng)，以及為適應(yīng)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)管理新業(yè)務(wù)的需求，新的管理功能不斷涌現(xiàn)，原有的管理功能也在不斷深化，管理內(nèi)容越來(lái)越細(xì)致，不論是基本管理功能，還是輔助管理功能，其管理精細(xì)化程度都將越來(lái)越高�？傊�，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)正向著綜合化和精細(xì)化的方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)將是一個(gè)越來(lái)越復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

   伴隨虛擬化技術(shù)的成熟及應(yīng)用，許多企業(yè)和單位開(kāi)始嘗試使用虛擬化技術(shù)，因此對(duì)虛擬化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高效的管理的需求變得尤為突出。面對(duì)這一問(wèn)題，一些研究單位和個(gè)人對(duì)虛擬化網(wǎng)絡(luò)的管理中的拓?fù)浞治龅确矫嬉沧龀隽艘恍┭芯俊?br />
二、研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)(說(shuō)明課題的具體研究?jī)?nèi)容，研究目標(biāo)和效果，以及擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。此部分為重點(diǎn)闡述內(nèi)容)(不少于2500字)

   論文擬研究的方向，主要是為了解決在虛擬化網(wǎng)絡(luò)管理中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臉?gòu)建問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)配置信息的生成問(wèn)題，以及對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)故障及其引起的告警信息效果的模擬。以Web技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行研究和編程測(cè)試，以期其用于對(duì)虛擬化網(wǎng)絡(luò)的管理，使管理人員對(duì)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)有更為直觀和具象的認(rèn)識(shí)，方便對(duì)目標(biāo)虛擬網(wǎng)絡(luò)的管理。

研究?jī)?nèi)容

1、按需的虛擬化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥詣?dòng)生成的分析與研究。

   網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖�成是通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)建立模型，然后利用模型生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆椒�。它與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)是不同的，后者是從一點(diǎn)出發(fā)，探測(cè)周圍網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆椒āＴ趯?duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理研究中，基于真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模擬是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究的一種重要方法。由于網(wǎng)絡(luò)存在多樣性和復(fù)雜性，影響網(wǎng)絡(luò)模擬穩(wěn)定性的重要因素就是所使用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ�。用盡量能反映真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的模型作為對(duì)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的一種抽象，使之作為網(wǎng)絡(luò)模擬的基本輸入，是取得正確結(jié)果的必要條件。這部分的主要研究?jī)?nèi)容，就是建立一個(gè)能夠盡可能準(zhǔn)確反映真是網(wǎng)絡(luò)的虛擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�，為下一步的研究做好�?zhǔn)備。

   首先，需要獲取一些信息(諸如網(wǎng)絡(luò)包含的路由器數(shù)量或交換機(jī)數(shù)量、路由器包含端口數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)包含的鏈路的數(shù)量、以及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的最大的出度)，來(lái)作為真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵信息。根據(jù)這些給定的網(wǎng)絡(luò)的基本信息，進(jìn)行分析，制定一套可行的拓?fù)渖�成算法，�?lái)模擬網(wǎng)絡(luò)可能的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�，�?gòu)建一個(gè)符合給定網(wǎng)絡(luò)信息的虛擬網(wǎng)絡(luò)。這里應(yīng)該注意構(gòu)建的虛擬網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋺?yīng)該滿足：1)具有代表性，即生成的拓?fù)鋱D要能夠準(zhǔn)確反映網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)方面，符合按需給定的條件;2)詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實(shí)體節(jié)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這對(duì)下一步的研究非常重要。

2、虛擬化網(wǎng)絡(luò)的配置信息的生成。

   這一部分的研究?jī)?nèi)容主要是將上一步的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的實(shí)體信息實(shí)例化。首先根據(jù)第一部分的研究分析結(jié)果，可以得到一個(gè)對(duì)給定信息的虛擬網(wǎng)絡(luò)的初步構(gòu)建的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系。通過(guò)進(jìn)一步分析可以得出，在此虛擬網(wǎng)絡(luò)中一種可能的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中各節(jié)點(diǎn)和連接的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

   同時(shí)，建立各網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的信息模型，建立其對(duì)應(yīng)的xsd文件。在xsd文件中，包含對(duì)虛擬網(wǎng)絡(luò)建立的模擬實(shí)體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠描述每一類網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的配置信息的名稱和類型。構(gòu)建一段?擴(kuò)展樣式表轉(zhuǎn)換語(yǔ)言(xslt)。作為可擴(kuò)展樣式表語(yǔ)言(xls)規(guī)范的一部分，其可以對(duì)XML (標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語(yǔ)言 的子集)文檔 進(jìn)行轉(zhuǎn)化。利用這一段擴(kuò)展樣式語(yǔ)言將包含基本類型的xml文件豐富擴(kuò)展為包含所有實(shí)例詳細(xì)配置信息的xml文檔。

   然后，基于web service的理論和編程方法，讀取獲得實(shí)例配置文檔，并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的編程分析處理，建立一種合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于保存這些實(shí)例信息，作為進(jìn)一步呈現(xiàn)拓?fù)鋱D的數(shù)據(jù)來(lái)源。最后，根據(jù)實(shí)例信息畫出虛擬網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D進(jìn)行呈現(xiàn)。定義WSDL接口，定義相關(guān)操作，編程實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的呈現(xiàn)。需要注意的是網(wǎng)絡(luò)是處于不斷的發(fā)展變化之中，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和配置也會(huì)隨之進(jìn)行不斷的更新。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓芾硪�求管理系統(tǒng)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的變化自動(dòng)更新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔�，�?dòng)態(tài)的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行情況。

3、被管計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的故障模擬。

   網(wǎng)絡(luò)管理的一個(gè)重要功能就是使網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行;利用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行信息分析網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)異常情況，譬如某個(gè)設(shè)備突然出現(xiàn)異常流量，某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)大量丟包等，從而對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障做出預(yù)警;在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，利用網(wǎng)管系統(tǒng)收集信息，對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行定位，對(duì)網(wǎng)絡(luò)告警產(chǎn)生的可能故障做出一定程度上的判斷，為故障排除提供支持。而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)故障是紛繁復(fù)雜的，硬件的問(wèn)題、軟件 的漏洞 、病毒 的侵入等都有可能引起網(wǎng)絡(luò)的故障。本課題主要是對(duì)被管網(wǎng)絡(luò)可能出現(xiàn)的部分網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行建模，制定檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)告警形式，使模擬的網(wǎng)絡(luò)故障能夠以告警的形式體現(xiàn)出來(lái)，能夠在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D上呈現(xiàn)出來(lái)。

   首先，設(shè)計(jì)出諸如鏈路斷開(kāi)、鏈路或端口負(fù)荷過(guò)大、路由或交換節(jié)點(diǎn)損壞等故障模型。然后建立合理的網(wǎng)絡(luò)故障仿真模型，通過(guò)設(shè)定端口傳輸數(shù)據(jù)量、鏈路傳輸數(shù)據(jù)量、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)up/down、鏈路鏈接通斷等信息作為模型參數(shù)，并給這些作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)閾值。對(duì)于某種故障類型，改變此類相關(guān)參數(shù)的值，來(lái)影響網(wǎng)絡(luò)的性能標(biāo)準(zhǔn)。然后進(jìn)一步將在網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生負(fù)面的效果體現(xiàn)出來(lái)，作為網(wǎng)絡(luò)管理的參考。

研究目標(biāo)和效果

本課題的研究目標(biāo)對(duì)應(yīng)研究?jī)?nèi)容分為三部分：

   首先，根據(jù)給定網(wǎng)絡(luò)的一些基本信息，構(gòu)建生成出一個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的虛擬網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)出其基本的一種節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)的虛擬網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

   然后，根據(jù)上一步建立的簡(jiǎn)單拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及寫定的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)體的信息模型，并根據(jù)寫定的映射關(guān)系，隨機(jī)產(chǎn)生出一個(gè)包含有網(wǎng)絡(luò)實(shí)體詳細(xì)配置信息的實(shí)例文檔。最后，以實(shí)例文檔作為數(shù)據(jù)源，編程實(shí)現(xiàn)包含詳細(xì)配置信息的虛擬網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D，并呈現(xiàn)出來(lái)。保證能夠產(chǎn)生一個(gè)包含虛擬網(wǎng)絡(luò)完備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，并可以體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)中實(shí)體的詳細(xì)配置信息

   另外，還要模擬被管計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的的網(wǎng)絡(luò)故障，通過(guò)仿真模型產(chǎn)生出相對(duì)應(yīng)的可能引起的網(wǎng)絡(luò)告警效果。制定出幾種可能的網(wǎng)絡(luò)故障，通過(guò)建立一個(gè)仿真模型，仿真出這些故障可能引起的網(wǎng)絡(luò)狀況，及體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的負(fù)面效果。并將這些效果在上述建立的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D中呈現(xiàn)出來(lái)。

擬解決問(wèn)題

   1、首先，解決的問(wèn)題是對(duì)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬化的建模問(wèn)題。這里主要需要研究制定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖�成算法。要求該算法能夠根�?jù)給定網(wǎng)絡(luò)的少量基本信息，如網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量(n)、網(wǎng)絡(luò)中連接數(shù)量(m)、網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的最大出度(p)，成功地構(gòu)建一個(gè)具有一定代表性，能夠正確表示此網(wǎng)絡(luò)的虛擬網(wǎng)絡(luò)，并生成其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

   2、生成虛擬網(wǎng)絡(luò)的配置信息。這部分主要是能夠編寫一段?擴(kuò)展樣式表轉(zhuǎn)換語(yǔ)言，利用虛擬網(wǎng)絡(luò)的信息模型，自動(dòng)、隨機(jī)的生成一組信息模型的實(shí)例，這些實(shí)例具備完備的配置信息。并且，對(duì)于這些配置信息而言，其某些表示關(guān)聯(lián)和包含關(guān)系的關(guān)鍵字段必須是合法的，符合第一個(gè)問(wèn)題中所生成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體關(guān)聯(lián)、包含關(guān)系;而對(duì)于其他的字段，則可以是隨機(jī)生成的對(duì)應(yīng)類型的數(shù)據(jù)。

   3、被管網(wǎng)絡(luò)故障的模擬。這里要解決的主要問(wèn)題是，建立一個(gè)故障仿真模型。模型的輸入?yún)��?shù)為模擬數(shù)種的故障類型;中間部分根據(jù)故障的類型來(lái)對(duì)設(shè)定的模型參數(shù)進(jìn)行修改;最后，輸出網(wǎng)絡(luò)的告警信息，作為故障產(chǎn)生的效果。

三、研究方案設(shè)計(jì)及可行性分析(包括：研究方法，技術(shù)路線，理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟及其可行性等