專利名稱：網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，特別涉及網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著信息化技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的惡意攻擊變得越來越多樣化和復(fù)雜化，這些安全事件極大地威脅了我國(guó)的國(guó)家安全和人民生活，也給廣大企業(yè)造成了嚴(yán)重的損失，網(wǎng)絡(luò)安全形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，由此，網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、評(píng)估和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等技術(shù)逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)。而網(wǎng)絡(luò)安全指數(shù)及指數(shù)體系作為上述技術(shù)的研究基礎(chǔ)和技術(shù)手段具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值，尤其是用于反映宏觀網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的指數(shù)體系研究。 從所反映的網(wǎng)絡(luò)安全特性角度看，網(wǎng)絡(luò)安全指數(shù)可分為可用性指數(shù)、異常性指數(shù)、有效性指數(shù)等，其中的可用性指數(shù)是指用于反映網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信和共享信息的可用程度的一類指數(shù)。由此可見，可用性指數(shù)對(duì)測(cè)度和反映網(wǎng)絡(luò)可用性具有重要意義，本申請(qǐng)僅就網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)展開討論。 近幾年，本領(lǐng)域技術(shù)人員在網(wǎng)絡(luò)可用性相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)做了大量的研究工作，其中具有一定代表性的研究工作包括參考文獻(xiàn)l[陸德波，駱成，陳奇武，周國(guó)華. 一種新的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可用性度量方法.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程.2008(7) :50-52]中提出了一種面向用戶的服務(wù)可用性的度量方法，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供的每個(gè)服務(wù)對(duì)每個(gè)用戶的可用性，加權(quán)計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可用性；參考文獻(xiàn)2[林蓉平，王晟，李樂民. 一種基于運(yùn)行性能的網(wǎng)絡(luò)可用性算法.電子與信息學(xué)報(bào) 2006,28(11) :2140-2143]中提出了一種WDM (Wavelength-DivisionMultiplexing)網(wǎng)絡(luò)可用性的計(jì)算方法；參考文獻(xiàn)3 [Vogt M， Martens R， AndvaagT. Availability modeling of services in IPnetworks. In Proceedings of the FourthInternational Workshop on Design ofReliable Communication Networks(DRCN 2003).Banff, Canada. 2003 :167-172]從服務(wù)運(yùn)行時(shí)間的角度評(píng)估了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可用性；參考文獻(xiàn)4[陳秀真，鄭慶華，管曉宏，等.層次化網(wǎng)絡(luò)安全威脅態(tài)勢(shì)量化評(píng)估方法.軟件學(xué)報(bào)，2006， 17 (4) :885-897 ;王慧瑩，周寧，陳秀真，李建華]和參考文獻(xiàn)5 [網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)分析中服務(wù)可用性評(píng)估方法.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用.2008,44(14) :130-133]提出了一種基于節(jié)點(diǎn)和系統(tǒng)兩個(gè)層次的態(tài)勢(shì)評(píng)估方法，并基于此方法提出了一種針對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可用性的監(jiān)測(cè)評(píng)估方法，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)服務(wù)可用性的評(píng)判以及長(zhǎng)期的記錄，從而為用戶提供服務(wù)可用性態(tài)勢(shì)分析。 總的來看，以上述參考文獻(xiàn)為代表的現(xiàn)有工作主要針對(duì)局域網(wǎng)等中小型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，更側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可用性以及從微觀層面來研究網(wǎng)絡(luò)可用性，其中涉及的用戶、服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、路由、?fù)載、業(yè)務(wù)、故障率等等關(guān)鍵因素在實(shí)際應(yīng)用中很難獲取，常常會(huì)引入一定主觀性因素來計(jì)算，如假設(shè)用戶數(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等，主觀性因素的引入容易對(duì)網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)的客觀性造成影響。此外，中小型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)可用性度量上也存在較大的差異，因此現(xiàn)有方法應(yīng)用于大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有方法應(yīng)用于大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的效果不佳的缺陷，從而提
供一種適合于大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算方法及系統(tǒng)。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了 一種網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算方法，包括 步驟1)、在待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中選擇一定數(shù)量的路由器節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)，并設(shè)置
用于采集數(shù)據(jù)的基期和報(bào)告期； 步驟2)、在所述的基期內(nèi)，在各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)上做基于流的數(shù)據(jù)采集，得到包含有包數(shù)、字節(jié)數(shù)在內(nèi)的流記錄； 步驟3)、根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)上獲取的流記錄進(jìn)行字節(jié)數(shù)、包數(shù)和流數(shù)的累加統(tǒng)計(jì)，在達(dá)到指定的統(tǒng)計(jì)持續(xù)時(shí)間后，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果計(jì)算帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)，存儲(chǔ)所得到的上述指標(biāo)； 步驟4)、在所述的報(bào)告期內(nèi)，重復(fù)上述步驟2)、步驟3)的操作，得到報(bào)告期內(nèi)待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)； 步驟5)、由報(bào)告期內(nèi)帶寬空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值除以基期內(nèi)帶寬
空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值得到服務(wù)可用性指數(shù)，由報(bào)告期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)
與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值除以基期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值得到
鏈路可用性指數(shù)，取所述服務(wù)可用性指數(shù)和鏈路可用性指數(shù)中的較小值，得到用于表示網(wǎng)
絡(luò)可用性的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)。 上述技術(shù)方案中，所述的步驟3)包括 步驟3-1)、由字節(jié)數(shù)、包數(shù)和流數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果與時(shí)間的比值分別計(jì)算得到網(wǎng)絡(luò)流量指標(biāo)、包速率指標(biāo)和流速率指標(biāo)； 步驟3-2)、由網(wǎng)絡(luò)流量指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬指標(biāo)、包速率指標(biāo)以及網(wǎng)絡(luò)鏈路最大包速率指標(biāo)計(jì)算帶寬空閑率指標(biāo)，由流速率指標(biāo)計(jì)算服務(wù)空閑率指標(biāo)。 上述技術(shù)方案中，在所述的步驟3-2)中，采用如下公式計(jì)算帶寬空閑率指標(biāo)
<formula>formula see original document page 5</formula><formula>formula see original document page 5</formula> 其中，net表示待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，subnet表示數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的集合，i表示所選取的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；min表示取最小值函數(shù)；Tt(i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)流量指標(biāo)，TMt (i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬指標(biāo)；Pt(i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)包速率指標(biāo)，PMt(i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)鏈路最大包速率指標(biāo)；t = r V b， r表示報(bào)告期，b表示基期，V表示或關(guān)系。 上述技術(shù)方案中，在所述的步驟3-2)中，采用如下公式計(jì)算服務(wù)空閑率指標(biāo)
<formula>formula see original document page 5</formula>
其中，Lt(i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)流速率指標(biāo)。
上述技術(shù)方案中，在所述的步驟5)中，所述的服務(wù)可用性指數(shù)的計(jì)算公式為 = , 其中，SIr(net)表示報(bào)告期內(nèi)帶寬空閑率指標(biāo)，Nt(net)表示報(bào)告期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)，SIb(net)表示基期內(nèi)帶寬空閑率指標(biāo)，Nb(net)表示基期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)。
上述技術(shù)方案中，在所述的步驟5)中，所述的鏈路可用性指數(shù)的計(jì)算公式為 = ~^~^ / ~^~~^ 其中，BIr(net)表示報(bào)告期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)，Nt (net)表示報(bào)告期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)，BIb(net)表示基期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)，Nb(net)表示基期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)。
本發(fā)明提供了一種網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算系統(tǒng)，包括初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、指標(biāo)統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊、網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)計(jì)算模塊；其中， 所述的初始化模塊用于在待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中選擇一定數(shù)量的路由器節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)，并設(shè)置用于采集數(shù)據(jù)的基期和報(bào)告期； 所述的數(shù)據(jù)采集模塊用于在所述的基期和報(bào)告期內(nèi)，在各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)上做基于流的數(shù)據(jù)采集，得到包含有包數(shù)、字節(jié)數(shù)在內(nèi)的流記錄； 所述的指標(biāo)統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊用于根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)上獲取的流記錄進(jìn)行字節(jié)數(shù)、包數(shù)和流數(shù)的累加統(tǒng)計(jì)，在達(dá)到指定的統(tǒng)計(jì)持續(xù)時(shí)間后，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果計(jì)算帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)； 所述的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)計(jì)算模塊用于在得到報(bào)告期內(nèi)的帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)后，由報(bào)告期內(nèi)帶寬空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值除
以基期內(nèi)帶寬空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值得到服務(wù)可用性指數(shù)，由報(bào)告期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值除以基期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值得到鏈路可用性指數(shù)，取所述服務(wù)可用性指數(shù)和鏈路可用性指數(shù)中的較小值，得到用于表示網(wǎng)絡(luò)可用性的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 1、本發(fā)明通過計(jì)算網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)能夠有效反映、度量和評(píng)價(jià)大規(guī)模復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)可用性的宏觀態(tài)勢(shì)及其隨時(shí)間的演化和發(fā)展趨勢(shì)。 2、本發(fā)明在定量計(jì)算網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)時(shí)，基于流技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，減小了數(shù)據(jù)的采集量，提高了整個(gè)方法的實(shí)時(shí)性。


圖1為基期內(nèi)3個(gè)路由器的網(wǎng)絡(luò)流量示意圖； 圖2為報(bào)告期內(nèi)計(jì)算得到的網(wǎng)絡(luò)鏈路可用性指數(shù)、服務(wù)可用性指數(shù)的示意 圖3為DDoS攻擊發(fā)生時(shí)段網(wǎng)絡(luò)鏈路可用性指數(shù)、服務(wù)可用性指數(shù)的示意 圖4為Crowd訪問發(fā)生時(shí)段網(wǎng)絡(luò)鏈路可用性指數(shù)、服務(wù)可用性指數(shù)的示意6
圖5為本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)計(jì)算方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明加以說明。 為了便于理解本申請(qǐng)，下面首先就本申請(qǐng)中所涉及到的幾個(gè)概念加以說明。
定義1網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全指標(biāo)(Network Operation Security Indicator)是指會(huì)g夠反映網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)運(yùn)行安全態(tài)勢(shì)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)特征的概念和數(shù)量，本申請(qǐng)中可簡(jiǎn)稱為安全指標(biāo)或指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全指標(biāo)用于反映和度量網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全狀態(tài)及其趨勢(shì)。例如，流量指標(biāo)主要從網(wǎng)絡(luò)流量這一數(shù)據(jù)特征上反映網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)，IP分布指標(biāo)主要從IP地址分布規(guī)律這一數(shù)據(jù)特征上反映網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)。 定義2網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全指數(shù)(Network Operation Security Index)是指能夠反映網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)運(yùn)行安全態(tài)勢(shì)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)特征變化程度的相對(duì)數(shù)，本申請(qǐng)中可簡(jiǎn)稱為安全指數(shù)或指數(shù)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全指數(shù)用于反映和度量網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)在運(yùn)行過程中安全態(tài)勢(shì)的變化量。以流量特征為例，流量指數(shù)主要從網(wǎng)絡(luò)流量的變化程度上來反映網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的變化。
從安全指數(shù)與安全指標(biāo)的上述概念可以知道，安全指數(shù)是安全指標(biāo)在數(shù)量上的變化程度的一種相對(duì)數(shù)，可作為一種測(cè)度方法對(duì)不同質(zhì)的現(xiàn)象數(shù)據(jù)在量上的變化進(jìn)行綜合計(jì)算和度量，因此，安全指數(shù)可用于反映不能直接相加的復(fù)雜數(shù)據(jù)特征現(xiàn)象的綜合變化程度。
定義3基期(Base Period)和報(bào)告期(R印orting Period)。 一個(gè)安全指數(shù)通?？捎善鋵?duì)應(yīng)指標(biāo)在一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)期的指標(biāo)數(shù)量和當(dāng)前考察時(shí)期的指標(biāo)數(shù)量計(jì)算而得，其中，將所選定的基準(zhǔn)時(shí)期稱為基期，將當(dāng)前考察時(shí)期稱為報(bào)告期。 一般地，可選取網(wǎng)絡(luò)相對(duì)穩(wěn)定和安全的時(shí)期作為基期。 定義4網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)(Network Availability Index, NAI)是指用于反映網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信和共享信息的可用程度的一類指數(shù)，主要包括網(wǎng)絡(luò)鏈路可用性指數(shù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可用性指數(shù)。本申請(qǐng)中，網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)主要用于定量反映目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)鏈路和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可用性的變化程度。 參考圖5，在對(duì)諸如互聯(lián)網(wǎng)的待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的可用性指數(shù)進(jìn)行計(jì)算的過程中，首先需要在待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中選擇一定數(shù)量的路由器節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)。所有數(shù)據(jù)采集點(diǎn)形成的集合記為subnet。由于安全指數(shù)的計(jì)算涉及到基期與報(bào)告期，因此還要設(shè)置基期與報(bào)告期的具體時(shí)間，例如，用b表示基期，用r表示報(bào)告期，基期b可設(shè)置為某一天的每個(gè)小時(shí)，報(bào)告期r為后續(xù)每一天的每個(gè)相對(duì)應(yīng)的小時(shí)。由于對(duì)所監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)的計(jì)算需要多次重復(fù)，因此還要在各個(gè)計(jì)算過程間設(shè)置間隔時(shí)間s，如s為60分鐘。
在上述準(zhǔn)備完成后，就可以開始實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)相關(guān)信息的采集。為了減少網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的采集量，方便后續(xù)對(duì)可用性指數(shù)的實(shí)時(shí)計(jì)算，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)并沒有采用基于原始報(bào)文的數(shù)據(jù)采集方法，而是采用基于流的數(shù)據(jù)采集方法(基于流的數(shù)據(jù)采集方法也被稱為流技術(shù))。當(dāng)前具有代表性的流技術(shù)主要包括InMon、 HP和FoundryNetworks等公司的sFlow， Cisco公司的NetFlow， Juniper公司的J-Flow，華為公司的NetStream等。本申請(qǐng)可采用上述現(xiàn)有技術(shù)中的任何一種。但無論是上述何種流技術(shù)，其處理過程都大致相同，包括首先對(duì)流經(jīng)路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)按預(yù)定策略進(jìn)行采樣；然后對(duì)采樣獲取到的IP數(shù)據(jù)報(bào)文按各自不同的流記錄對(duì)象進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并形成各自不同格式的流記錄；最后，路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將生成的流記錄發(fā)送給相關(guān)流處理設(shè)備進(jìn)行后續(xù)的記錄和分析。基于流的數(shù)據(jù)采集技術(shù)所采集的流數(shù)據(jù)的相關(guān)信息(也被稱為流記錄)包括源/目的IP地址、源/目的端口、協(xié)議類型、流開始/結(jié)束時(shí)間、包數(shù)、字節(jié)數(shù)等。與基于原始報(bào)文的數(shù)據(jù)采集方法需要處理采集點(diǎn)上通過的所有數(shù)據(jù)相比，基于流的數(shù)據(jù)采集方法只需要對(duì)采集點(diǎn)上通過的數(shù)據(jù)做采樣即可，明顯減小了數(shù)據(jù)采集量。需要說明的是，無論是基期還是報(bào)告期，數(shù)據(jù)相關(guān)信息的采集過程相同。 在得到與流數(shù)據(jù)有關(guān)的信息后，就可以利用這些信息實(shí)現(xiàn)對(duì)帶寬空閑率、服務(wù)空閑率、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)等相關(guān)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。在統(tǒng)計(jì)過程中，需要分別對(duì)各個(gè)采集點(diǎn)上獲取的流記錄進(jìn)行字節(jié)數(shù)、包數(shù)和流數(shù)的累加統(tǒng)計(jì)，如果統(tǒng)計(jì)時(shí)間已經(jīng)達(dá)到前面所設(shè)定的計(jì)算時(shí)間間隔s，那么開始后續(xù)的指標(biāo)計(jì)算過程，否則繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集、統(tǒng)計(jì)的工作。在指標(biāo)計(jì)算過程中，由流記錄中的字節(jié)數(shù)、包數(shù)和流數(shù)可計(jì)算網(wǎng)絡(luò)流量指標(biāo)、包速率指標(biāo)和流速
率指標(biāo)，然后由上述指標(biāo)可進(jìn)一步計(jì)算帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)。其中， 所述帶寬空閑率指標(biāo)(Bandwidth Idleness Indicator,BI)的計(jì)算方法如下面的
公式(1)所示:
r 、乂 ^^e^w":w" (、' 其中，net表示網(wǎng)絡(luò)對(duì)象，即由路由器組成的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集合，subnet為網(wǎng)絡(luò)對(duì)象net的子集，表示在指數(shù)計(jì)算中所選取的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(即流數(shù)據(jù)采集點(diǎn))的集合，i表示所選取的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；min表示取最小值函數(shù)；Tt(i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)流量指標(biāo)，單位為bps (bits per second) ，TMt(i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬指標(biāo)，如2. 5Gbps ;Pt(i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)包速率指標(biāo)，單位為卯s (packets per second) ，PMt (i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)鏈路最大包速率指標(biāo)，如5Mpps ;t = r V b， r表示報(bào)告期，b表示基期，V表示或關(guān)系。根據(jù)前文所述s時(shí)間內(nèi)各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)的流記錄字節(jié)數(shù)和包數(shù)累加和的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可計(jì)算Tt(i)和Pt(i)。 所述服務(wù)空閑率指標(biāo)(Service Idleness Indicator, SI)的計(jì)算方法如公式(2)
所示
=〉.- 0 = r v Z ) 其中，Lt(i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)流速率指標(biāo)，單位為lps (links persecond)，根據(jù)前文所述s時(shí)間內(nèi)各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)的流記錄、流數(shù)累加和的統(tǒng)計(jì)結(jié)果易計(jì)算出Lt(i)。
計(jì)算網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可用性的傳統(tǒng)方法往往依賴于網(wǎng)絡(luò)終端服務(wù)能力的獲取和量化，而
8絡(luò)數(shù)據(jù)的角度來定量計(jì)算網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可用性。眾所周知，網(wǎng)絡(luò)的存在意義在于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及信
息的共享，而這些服務(wù)信息往往以流傳輸?shù)姆绞絹韺?shí)現(xiàn)共享，流的數(shù)量越多表明共享的服
務(wù)量越大，因此，流的數(shù)量可以有力地反映網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)量，而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)量又與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)空閑
率成反比關(guān)系，因此，在上述公式中通過單位時(shí)間內(nèi)的流數(shù)來定量計(jì)算服務(wù)空閑率指標(biāo)。
所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)的計(jì)算方法如下面的公式(3)所示
_/V,= (勵(lì)wW ^ we/，Z = r v 6) ( 3 ) 上述公式表示用采集點(diǎn)的個(gè)數(shù)來代表或計(jì)算網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。公式中的各個(gè)符號(hào)已經(jīng)在前文中做了說明。 在得到上述的帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)后，考察這些指標(biāo)是在基期時(shí)間內(nèi)得到的還是在報(bào)告期時(shí)間內(nèi)得到的，如果是在基期時(shí)間內(nèi)得到的，則存儲(chǔ)上述指標(biāo)，如果是在報(bào)告期內(nèi)得到的，則需要利用所得到的上述指標(biāo)進(jìn)一步計(jì)算網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)。 所述網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)的計(jì)算方法如下面的公式(4)所示 NAI (net) = min {LAI (net) ， SAI (net)} (4) 其中，LAI (net)表示網(wǎng)絡(luò)鏈路可用性指數(shù)，SAI (net)表示網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可用性指數(shù)。 鏈路可用性指數(shù)(Link Availability Index,LAI)是指用于反映網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信可
用程度的一類指數(shù)。由于網(wǎng)絡(luò)總體的帶寬空閑率是度量網(wǎng)絡(luò)鏈路可用性的核心因素和主成
分因素，因此，本申請(qǐng)中考慮用網(wǎng)絡(luò)總體帶寬空閑率指標(biāo)來計(jì)算鏈路可用性指數(shù)LAI。然而，
網(wǎng)絡(luò)總體帶寬空閑率指標(biāo)的變化又取決于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個(gè)體帶寬空閑率兩個(gè)因素，
而不同時(shí)期網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的變化并不能反映網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)本質(zhì)特征的變化，所以應(yīng)在相同網(wǎng)絡(luò)規(guī)模
的條件下來考察個(gè)體帶寬空閑率的變化，因此本申請(qǐng)中用網(wǎng)絡(luò)對(duì)象報(bào)告期與基期的平均個(gè)
體帶寬空閑率指標(biāo)的相對(duì)數(shù)來計(jì)算鏈路可用性指數(shù)，其計(jì)算公式如下面的公式(5)所示
H〃 A ，") (5)乂("")/仏("") 服務(wù)可用性指數(shù)(Service Availability Index, SAI)是指用于反映網(wǎng)絡(luò)共享信息的可用程度的一類指數(shù)。 與鏈路可用性指數(shù)計(jì)算同理，本申請(qǐng)中用網(wǎng)絡(luò)對(duì)象報(bào)告期與基期的平均個(gè)體服務(wù)空閑率指標(biāo)的相對(duì)數(shù)來計(jì)算服務(wù)可用性指數(shù)，其計(jì)算公式如下面的公式(6)所示 = A/〉 : / :( 利用上述鏈路可用性指數(shù)和服務(wù)可用性指數(shù)的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)公式(4)可以很容易地得到整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)。 通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)的定義及其定量計(jì)算方法的分析，可以看出 1)、如果選取網(wǎng)絡(luò)正常行為的一個(gè)具有代表性的時(shí)期作為基期，那么指數(shù)的大小
可以反映出網(wǎng)絡(luò)可用性的變化程度，即能夠刻畫出網(wǎng)絡(luò)在可用性上的安全態(tài)勢(shì)； 2)、以基期的網(wǎng)絡(luò)行為作為統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可用性指數(shù)能夠度量和評(píng)價(jià)不同安全事件對(duì)網(wǎng)絡(luò)可用性的安全影響； 3)、可用性指數(shù)能夠從宏觀上反映網(wǎng)絡(luò)的可用性隨時(shí)間的演化和發(fā)展趨勢(shì)。
本發(fā)明還提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)計(jì)算系統(tǒng)，包括初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、 指標(biāo)統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊、網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)計(jì)算模塊；其中， 所述的初始化模塊用于在待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中選擇一定數(shù)量的路由器節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)的 采集點(diǎn)，并設(shè)置用于采集數(shù)據(jù)的基期和報(bào)告期； 所述的數(shù)據(jù)采集模塊用于在所述的基期和報(bào)告期內(nèi)，在各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)上做基于 流的數(shù)據(jù)采集，得到包含有包數(shù)、字節(jié)數(shù)在內(nèi)的流記錄； 所述的指標(biāo)統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊用于根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)上獲取的流記錄進(jìn)行字節(jié)數(shù)、 包數(shù)和流數(shù)的累加統(tǒng)計(jì)，在達(dá)到指定的統(tǒng)計(jì)持續(xù)時(shí)間后，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果計(jì)算網(wǎng)絡(luò)流量指標(biāo)、 包速率指標(biāo)和流速率指標(biāo)，并由上述指標(biāo)計(jì)算帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié) 點(diǎn)數(shù)指標(biāo)； 所述的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)計(jì)算模塊用于存儲(chǔ)基期內(nèi)得到的帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空 閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)；在得到報(bào)告期內(nèi)的帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)
節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)后，由報(bào)告期內(nèi)帶寬空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值以及基期內(nèi)帶寬空 閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值得到服務(wù)可用性指數(shù)，由報(bào)告期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)與
網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值以及基期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值得到鏈 路可用性指數(shù)，取所述服務(wù)可用性指數(shù)和鏈路可用性指數(shù)中的較小值，得到用于表示網(wǎng)絡(luò) 可用性的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)。 為了進(jìn)一步驗(yàn)證本申請(qǐng)的網(wǎng)絡(luò)可用性定量計(jì)算方法和系統(tǒng)所得到的可用性指數(shù) 的有效性和優(yōu)勢(shì)，本申請(qǐng)中設(shè)計(jì)了三個(gè)應(yīng)用真實(shí)流數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)，為突出指數(shù)的態(tài)勢(shì)展現(xiàn)能 力，所述實(shí)驗(yàn)將以鏈路可用性指數(shù)和服務(wù)可用性指數(shù)的形式進(jìn)行展示。三個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的分 別為 實(shí)驗(yàn)1、在正常行為情況下，揭示網(wǎng)絡(luò)流量、鏈路可用性指數(shù)、服務(wù)可用性指數(shù)之間 的關(guān)系，驗(yàn)證指數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)鏈路、服務(wù)可用性態(tài)勢(shì)的度量能力，以及對(duì)態(tài)勢(shì)演化和趨勢(shì)發(fā)展的 展示能力； 實(shí)驗(yàn)2、在規(guī)模型攻擊情況下，揭示規(guī)模型攻擊事件對(duì)網(wǎng)絡(luò)可用性產(chǎn)生的影響，驗(yàn) 證指數(shù)對(duì)安全事件產(chǎn)生的可用性影響的度量和反映能力； 實(shí)驗(yàn)3、在突發(fā)群體性訪問情況下，揭示規(guī)模型攻擊事件和突發(fā)群體性訪問事件對(duì) 網(wǎng)絡(luò)可用性的不同影響，驗(yàn)證指數(shù)對(duì)不同安全事件產(chǎn)生的可用性影響的度量和評(píng)價(jià)能力。
實(shí)驗(yàn)環(huán)境如下采用曙光服務(wù)器，4個(gè)CPU(Dual-Core AMD 0pteron， 2211MHz， 64bit) ，2GB內(nèi)存，CentOS Linux 5. 264位操作系統(tǒng)。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不失一般性，本實(shí)驗(yàn)采用NetFlow流數(shù)據(jù)，選取某運(yùn)營(yíng)商安徽省3個(gè)出 口路由器節(jié)點(diǎn)上2009-5-15至2009-5-21 —周的NetFlow流數(shù)據(jù)。 參數(shù)設(shè)置令2009-5-15的每一小時(shí)為基期b， 2009_5_17的相應(yīng)時(shí)間段為報(bào)告期 r。為使實(shí)驗(yàn)更具說服力，三個(gè)實(shí)驗(yàn)均選取b為基期，實(shí)驗(yàn)2和實(shí)驗(yàn)3以2009-5-17的網(wǎng)絡(luò) 流數(shù)據(jù)為背景流量。此外，Nt(net) = 3， TMt(i) = 2. 5Gbps， PMt(i) = 5M卯s(t = r V b)。
實(shí)驗(yàn)1正常行為情況下網(wǎng)絡(luò)鏈路、服務(wù)可用性指數(shù)的計(jì)算 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖l和圖2所示，圖l給出了 15日(基期)3個(gè)路由器的網(wǎng)絡(luò)流量，其
10中三條曲線分別表示3個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)流量，圖2給出了 17日(報(bào)告期)網(wǎng)絡(luò)鏈路、
服務(wù)可用性指數(shù)，其中方點(diǎn)線和圓點(diǎn)線分別表示鏈路和服務(wù)可用性指數(shù)(下同)。 從圖1可以看出一天當(dāng)中5時(shí)至7時(shí)的網(wǎng)絡(luò)流量最小，15時(shí)和21時(shí)網(wǎng)絡(luò)流量最
大，3個(gè)路由器的網(wǎng)絡(luò)流量曲線波形相似。 從圖2可以看出a)、報(bào)告期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)鏈路可用性指數(shù)始終保持在1. 0左右，表明網(wǎng) 絡(luò)鏈路可用性較基期幾乎沒有變化，態(tài)勢(shì)平緩，同時(shí)也進(jìn)一步揭示了網(wǎng)絡(luò)流量呈現(xiàn)出以日 為單位周期的高度自相似性；b)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可用性指數(shù)在0.8 1.2，表明網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可用性 較基期有小幅變化，且變差的情況更多一些(小于1的曲線與1圍成的面積大于高于1的 情況)，同時(shí)揭示了同基期同報(bào)告期內(nèi)，相同網(wǎng)絡(luò)對(duì)象的服務(wù)可用性指數(shù)與鏈路可用性指數(shù) 不一定相同。 實(shí)驗(yàn)2DDoS攻擊情況下網(wǎng)絡(luò)鏈路、服務(wù)可用性指數(shù)的計(jì)算 為了與實(shí)驗(yàn)1進(jìn)行對(duì)比，本實(shí)驗(yàn)以17日(報(bào)告期)的流數(shù)據(jù)為背景流量，在此流 量中融入構(gòu)造的隨機(jī)偽造源地址的UDP DDoS(DistributedDenial of Service)攻擊流量， 并將融合后的流數(shù)據(jù)作為報(bào)告期的流數(shù)據(jù)。需要指明的是，上述攻擊的構(gòu)造方法符合安全 實(shí)踐中獲知的典型DDoS攻擊原理，具體方法如下在插入時(shí)段內(nèi)每遇到1條UDP流則添加 1條攻擊流，其中攻擊流的源IP地址隨機(jī)產(chǎn)生，目的IP地址為此期間出現(xiàn)過的若干真實(shí)目 的IP地址，字節(jié)數(shù)為1500與該UDP流的包數(shù)的乘積，其它信息與背景流數(shù)據(jù)一致。不失一 般性，本實(shí)驗(yàn)選取了 17日的8時(shí)、10時(shí)、13時(shí)三個(gè)小時(shí)段作為插入時(shí)段，分別針對(duì)2個(gè)、1個(gè) 和3個(gè)目的IP。 17日DDoS攻擊下網(wǎng)絡(luò)鏈路、服務(wù)可用性指數(shù)計(jì)算的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。 通過圖2和圖3的對(duì)比可以看出DDoS攻擊發(fā)生時(shí)段網(wǎng)絡(luò)鏈路、服務(wù)可用性指數(shù)
較網(wǎng)絡(luò)正常行為情況均明顯下降，表明指數(shù)能夠及時(shí)和有效地反映DDoS攻擊事件對(duì)網(wǎng)絡(luò)
可用性的影響，且可通過指數(shù)的大小來度量其影響的程度。 實(shí)驗(yàn)3Crowd訪問情況下網(wǎng)絡(luò)鏈路、服務(wù)可用性指數(shù)的計(jì)算 為與實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2進(jìn)行對(duì)比，本實(shí)驗(yàn)仍以17日(報(bào)告期)的流數(shù)據(jù)為背景流量， 在此流量中融入構(gòu)造的Crowd訪問流量。其中Crowd訪問流量的構(gòu)造方法同樣符合其基本 原理，具體方法如下在插入時(shí)段內(nèi)每5條流添加10條訪問流，其中訪問流的源IP地址為 該環(huán)境下出現(xiàn)過的真實(shí)IP地址，目的IP地址為此期間出現(xiàn)過的若干真實(shí)目的IP地址，包 數(shù)為l，字節(jié)數(shù)為120，其它信息與背景流數(shù)據(jù)一致。不失一般性，本實(shí)驗(yàn)選取了 17日的7 時(shí)、9時(shí)、11時(shí)三個(gè)小時(shí)段作為插入時(shí)段，分別針對(duì)2個(gè)、1個(gè)和3個(gè)目的IP。
17日Crowd訪問下網(wǎng)絡(luò)鏈路、服務(wù)可用性指數(shù)計(jì)算的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。
通過圖3和圖4的對(duì)比可以看出Crowd訪問發(fā)生時(shí)段網(wǎng)絡(luò)鏈路可用性指數(shù)變化 很小，而服務(wù)可用性指數(shù)顯著下降，表明Crowd訪問事件對(duì)服務(wù)可用性影響較大，而DDoS攻 擊事件對(duì)網(wǎng)絡(luò)鏈路和服務(wù)可用性均有影響，但對(duì)服務(wù)可用性的影響明顯小于Crowd訪問事 件，由此可見，指數(shù)具備對(duì)Crow-d訪問事件的反映能力，且通過指數(shù)的對(duì)比和計(jì)算能夠評(píng) 價(jià)和度量不同安全事件對(duì)網(wǎng)絡(luò)可用性的不同影響。 綜上所述，本申請(qǐng)?zhí)岢龅木W(wǎng)絡(luò)可用性定量計(jì)算方法和系統(tǒng)所得到的網(wǎng)絡(luò)可用性指 數(shù)是可行有效的。 最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算方法，包括步驟1)、在待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中選擇一定數(shù)量的路由器節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)，并設(shè)置用于采集數(shù)據(jù)的基期和報(bào)告期；步驟2)、在所述的基期內(nèi)，在各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)上做基于流的數(shù)據(jù)采集，得到包含有包數(shù)、字節(jié)數(shù)在內(nèi)的流記錄；步驟3)、根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)上獲取的流記錄進(jìn)行字節(jié)數(shù)、包數(shù)和流數(shù)的累加統(tǒng)計(jì)，在達(dá)到指定的統(tǒng)計(jì)持續(xù)時(shí)間后，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果計(jì)算帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)，存儲(chǔ)所得到的上述指標(biāo)；步驟4)、在所述的報(bào)告期內(nèi)，重復(fù)上述步驟2)、步驟3)的操作，得到報(bào)告期內(nèi)待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)；步驟5)、由報(bào)告期內(nèi)帶寬空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值除以基期內(nèi)帶寬空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值得到服務(wù)可用性指數(shù)，由報(bào)告期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值除以基期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值得到鏈路可用性指數(shù)，取所述服務(wù)可用性指數(shù)和鏈路可用性指數(shù)中的較小值，得到用于表示網(wǎng)絡(luò)可用性的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算方法，其特征在于，所述的步驟3) 包括步驟3-l)、由字節(jié)數(shù)、包數(shù)和流數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果與時(shí)間的比值分別計(jì)算得到網(wǎng)絡(luò)流量指 標(biāo)、包速率指標(biāo)和流速率指標(biāo)；步驟3-2)、由網(wǎng)絡(luò)流量指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬指標(biāo)、包速率指標(biāo)以及網(wǎng)絡(luò)鏈路最大包速率 指標(biāo)計(jì)算帶寬空閑率指標(biāo)，由流速率指標(biāo)計(jì)算服務(wù)空閑率指標(biāo)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算方法，其特征在于，在所述的步驟 3-2)中，采用如下公式計(jì)算帶寬空閑率指標(biāo)<formula>formula see original document page 2</formula>其中，net表示待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，subnet表示數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的集合，i表示所選取的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)； min表示取最小值函數(shù)；Tt(i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)流量指標(biāo)，TMt(i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn) i的網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬指標(biāo)；Pt(i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)包速率指標(biāo)，PMt(i)表示t時(shí)期節(jié) 點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)鏈路最大包速率指標(biāo)；t = r V b， r表示報(bào)告期，b表示基期，V表示或關(guān)系。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算方法，其特征在于，在所述的步驟 3-2)中，采用如下公式計(jì)算服務(wù)空閑率指標(biāo)<formula>formula see original document page 2</formula>其中，Lt(i)表示t時(shí)期節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)流速率指標(biāo)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算方法，其特征在于，在所述的步驟5)中，所述的服務(wù)可用性指數(shù)的計(jì)算公式為其中，SIJnet)表示報(bào)告期內(nèi)帶寬空閑率指標(biāo)，Njnet)表示報(bào)告期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)，SIb(net)表示基期內(nèi)帶寬空閑率指標(biāo)，Nb(net)表示基期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算方法，其特征在于，在所述的步驟5)中，所述的鏈路可用性指數(shù)的計(jì)算公式為其中，BIJnet)表示報(bào)告期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)，Njnet)表示報(bào)告期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)，BIb(net)表示基期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)，Nb(net)表示基期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)。
7. —種網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，包括初始化模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、指標(biāo)統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊、網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)計(jì)算模塊；其中，所述的初始化模塊用于在待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中選擇一定數(shù)量的路由器節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)，并設(shè)置用于采集數(shù)據(jù)的基期和報(bào)告期；所述的數(shù)據(jù)采集模塊用于在所述的基期和報(bào)告期內(nèi)，在各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)上做基于流的數(shù)據(jù)采集，得到包含有包數(shù)、字節(jié)數(shù)在內(nèi)的流記錄；所述的指標(biāo)統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊用于根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)上獲取的流記錄進(jìn)行字節(jié)數(shù)、包數(shù)和流數(shù)的累加統(tǒng)計(jì)，在達(dá)到指定的統(tǒng)計(jì)持續(xù)時(shí)間后，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果計(jì)算帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)；所述的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)計(jì)算模塊用于在得到報(bào)告期內(nèi)的帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)后，由報(bào)告期內(nèi)帶寬空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值除以基期內(nèi)帶寬空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值得到服務(wù)可用性指數(shù)，由報(bào)告期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值除以基期內(nèi)服務(wù)空閑率指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)間的比值得到鏈路可用性指數(shù)，取所述服務(wù)可用性指數(shù)和鏈路可用性指數(shù)中的較小值，得到用于表示網(wǎng)絡(luò)可用性的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)定量計(jì)算方法，包括在待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中選擇一定數(shù)量的路由器節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)的采集點(diǎn)，并設(shè)置用于采集數(shù)據(jù)的基期和報(bào)告期；在基期內(nèi)，在各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)上做基于流的數(shù)據(jù)采集，得到包含有包數(shù)、字節(jié)數(shù)在內(nèi)的流記錄；根據(jù)各個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)上獲取的流記錄進(jìn)行字節(jié)數(shù)、包數(shù)和流數(shù)的累加統(tǒng)計(jì)，在達(dá)到指定的統(tǒng)計(jì)持續(xù)時(shí)間后，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果計(jì)算帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)，存儲(chǔ)所得到的上述指標(biāo)；在報(bào)告期內(nèi)，重復(fù)上述步驟的操作，得到報(bào)告期內(nèi)待監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的帶寬空閑率指標(biāo)、服務(wù)空閑率指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)指標(biāo)；由報(bào)告期內(nèi)和基期內(nèi)的前述指標(biāo)，得到用于表示網(wǎng)絡(luò)可用性的網(wǎng)絡(luò)可用性指數(shù)。
文檔編號(hào)H04L12/26GK101714929SQ20091023841
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者云曉春, 張永錚, 賀彥宏, 郭莉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所