基于Petri网方法的网络流量分析及仿真研究

论文摘要

计算机网络在当今世界发挥了越来越重要的作用。过去对于网络流量的研究以泊松模型为基础,但是随着技术的发展,人们发现网络中流量的突发与结团现象越来越明显,流量表现出了自相似的特性,传统的建模方法不再适用。本文以自相似性为前提,使用Petri网方法对网络流量进行了以下两个方面的研究: (1) 建模与理论分析。使用Petri网分别建立了无限缓冲区的IP层网络模型(模型1)和有限缓冲区的以太网模型(模型2),并对模型进行了基于不变量和基于可达性的分析; (2) 实验仿真。针对本文所使用模型的特殊性,编写Petri网仿真软件,首先对不同参数下ON/OFF流量源模型的性能作了比较,然后对前述的两种网络模型进行了仿真研究,使用统计的方法,近似地得出了模型1的缓冲区平均队长以及模型2的网络利用率等重要性能指标,在一定程度上弥补了理论分析的不足。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 论文研究的背景
• 1.2 网络流量研究的现状
• 1.3 Petri网简介
• 1.4 Petri网在网络流量方面的研究现状
• 1.5 论文的主要工作及研究内容安排
• 2 Petri网
• 2.1 Petri网简介
• 2.1.1 Petri网的基本概念
• 2.1.2 Petri网的运行
• 2.1.3 Petri网的基本性质
• 2.1.4 随机Petri网
• 2.1.5 Petri网示例
• 2.2 Petri网的分析方法
• 2.2.1 基本Petri网的分析方法
• 2.2.2 随机Petri网的分析方法
• 2.3 本章小结
• 3 网络流量建模
• 3.1 随机过程基础
• 3.1.1 随机过程的几个基本概念
• 3.1.2 随机过程的分类
• 3.1.3 泊松过程
• 3.1.4 马尔可夫链
• 3.1.5 随机过程在网络流量建模及Petri网分析中的应用
• 3.2 自相似随机过程
• 3.2.1 基本概念
• 3.2.2 长相关过程
• 3.2.3 重尾分布
• 3.2.4 自相似性、长相关性和重尾性的关系
• 3.2.5 Hurst参数的估计
• 3.3 自相似信息流的建模
• 3.3.1 分形布朗运动
• 3.3.2 分形ARIMA过程
• 3.3.3 混沌映射法
• 3.3.4 M／G／∞模型
• 3.3.5 ON／OFF模型
• 3.4 本章小结
• 4 网络流量的Petri网模型及其分析
• 4.1 网络流量的Petri网建模
• 4.1.1 模型的基本单位
• 4.1.2 具有无限缓冲区的IP层网络模型
• 4.1.3 具有有限缓冲区的以太网模型
• 4.2 对模型的分析
• 4.2.1 对模型1的分析
• 4.2.2 对模型2的分析
• 4.2.3 对模型分析结果的总结
• 4.3 本章小结
• 5 对网络流量Petri网模型的仿真研究
• 5.1 广义非马尔可夫随机Petri网仿真软件的开发
• 5.1.1 广义非马尔可夫随机Petri网仿真软件的总体设计
• 5.1.2 仿真软件设计中使用的关键技术—多线程
• 5.1.3 广义非马尔可夫随机Petri网仿真软件的实现
• 5.2 对ON／OFF流量源的仿真研究
• 5.2.1 ON／OFF流量源自相似性的验证
• 5.2.2 在不同参数下对ON／OFF流量源模型的研究
• 5.3 对无限缓冲区IP层网络模型的研究
• 5.4 对有限缓冲区以太网模型的仿真研究
• 5.5 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献