面向SNMP的网络运行状态监测数据采集与管理技术研究

论文摘要

随着网络规模化、多样化的发展趋势,网络已成为一个多厂商设备共存、设备数量众多、技术复杂多变的混合网络。在此环境下,网络的安全管理面临着严峻挑战,特别是,基于SNMP的网络监测中,数据采集很难兼顾所有的网络设备,需要优化的选取监测点,以实现有效的网络监测;此外,监测数据管理工作中与设备相关的大量特定操作、复杂的操作流程、频繁的重复模式,使得数据管理效率很低,操作十分繁琐。通过使用数据配置模板,可将特定操作、操作流程、重复模式进行保存和复用,以此实现简易和高效的数据管理操作。然而,本文研究发现,监测点的选取在部分流量覆盖率的条件下,会有多个选取方案都满足优化要求;数据配置模板中的数据因为静态、单一的索引方式并未得到充分的复用。因此,本文基于网络节点度的高可变性和知识管理等理论,提出了新的研究思路和解决方案。主要工作如下:1.设计了基于覆盖率的网络流量有效监测点选取算法。通过引入关键点识别的思想,综合权衡监测的成本与效果,提出了具有实用价值的监测点选取方案,实现了部分流量覆盖率条件下监测点的最优选取。通过仿真实验,证明了算法的有效性,从代表性和重要程度分析,所选监测点不仅覆盖效果好,对网络的分割能力也很强;2.设计了基于本体的监测数据配置模板机制。针对当前数据配置模板的不足,提出“有针对性的数据复用”思想,将管理操作与数据配置模板统一作为知识,利用本体构建了管理数据知识库,提出了管理知识有效获取、发现和复用的整套机制,满足了数据管理操作精细化、定制化的需求;3.设计开发了适用于SNMP网络监测的数据管理本体。依据数据复用的应用需求,通过对SNMP网络监测管理数据知识内涵的深入研究,基于Protégé设计开发了网络监测数据管理本体,为监测数据管理中的知识获取、发现与复用奠定了基础;4.设计实现了面向任务特征的监测数据管理原型系统。基于Struts架构,利用语义Web应用程序框架Jena及查询推理引擎Pellet,设计实现了具有特征关联、模板自动生成等功能的监测数据管理原型系统,验证了基于本体的数据配置模板理论的可行性和有效性。通过上述工作,使监测数据的采集与管理研究得到了进一步的补充和扩展,为实现优化的网络监测方案设计及简易和高效的监测数据管理工作提供了重要的技术支撑。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 网络安全现状
• 1.1.2 基于SNMP 的网络监测技术
• 1.1.3 基于SNMP 的网络监测面临的挑战
• 1.2 研究目标、内容及创新点
• 1.3 论文框架结构
• 第二章 网络监测点选取与数据配置模板技术的研究现状
• 2.1 监测点选取与数据配置模板技术在网络监测中的作用
• 2.2 网络监测点选取技术
• 2.2.1 网络监测数据采集技术简介
• 2.2.2 网络测量视角的监测点选取
• 2.2.3 安全检测视角的监测点选取
• 2.2.4 网络科学为网络监测点选取提供的依据
• 2.3 数据配置模板技术
• 2.3.1 数据管理技术简介
• 2.3.2 典型网络监测软件数据配置模板技术分析
• 2.3.3 管理信息层面的数据配置模板研究
• 2.3.4 应用层面的数据配置模板研究
• 2.3.5 知识层面的数据配置模板研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于覆盖率的网络流量有效监测点选取算法
• 3.1 管理资源限制的网络监测点选取
• 3.2 网络中的关键点及其在监测点选取中的应用
• 3.2.1 基于连通性的关键点的定义
• 3.2.2 监测成本限制及确保覆盖率问题的形式化描述
• 3.2.3 启发式算法的设计
• 3.3 仿真实验及结果分析
• 3.3.1 实验工具平台介绍
• 3.3.2 实验数据源说明
• 3.3.3 实验结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于本体的网络监测数据知识表达和智能化管理
• 4.1 数据配置模板存在的问题及解决方案
• 4.1.1 网络监测数据管理面临的问题
• 4.1.2 数据配置模板在监测数据管理中存在的问题
• 4.1.3 基于案例配置模式的数据复用
• 4.2 知识管理在网络监测数据管理中的应用
• 4.2.1 本体技术概述
• 4.2.2 网络监测数据管理中的知识类型
• 4.2.3 基于本体的网络监测数据管理知识表示与知识库构建
• 4.2.4 网络监测数据管理知识的发现与组合
• 4.2.5 基于本体的网络监测数据智能化管理框架
• 4.3 网络监测数据管理本体的设计
• 4.3.1 网络监测管理数据的知识结构
• 4.3.2 本体设计与开发工具平台Protégé简介
• 4.3.3 网络监测数据管理本体的设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于本体的网络监测数据管理原型系统的设计与实现
• 5.1 语义应用管理平台Jena 与推理机Pellet 简介
• 5.2 原型系统框架与业务流转机制设计
• 5.2.1 系统框架
• 5.2.2 业务流转机制设计
• 5.3 原型系统关键功能模块的设计与实现
• 5.3.1 本体的持久化
• 5.3.2 监测任务特征间的语义关联查询
• 5.3.3 监测任务特征的展现形式
• 5.3.4 模板数据的自动填充
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 主要工作总结
• 6.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 附录 监测数据管理本体的OWL 编码化表示
• 作者简介 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢