楊哲瀚 長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法的應(yīng)用

楊哲瀚 長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)的高速發(fā)展，大量數(shù)據(jù)流類型的數(shù)據(jù)得以產(chǎn)生。關(guān)于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量的測(cè)量得到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。通過應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量，可有效提升網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與管理質(zhì)量?；诖?，本文從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法的相關(guān)概述出發(fā)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法的應(yīng)用進(jìn)行了分析，以供參考。

數(shù)據(jù)流量測(cè)量 數(shù)據(jù)流 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

隨著近年來基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)鏈路速率得到了大幅度增長(zhǎng)。在此環(huán)境下，單位數(shù)據(jù)包的處理效率得到提升，這在一定程度上增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量難度。因此，高速網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用成為當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)研究工作的重點(diǎn)內(nèi)容之一。本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的梳理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流、網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量方法的評(píng)價(jià)指標(biāo)以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法的應(yīng)用進(jìn)行了如下分析。

1 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法的相關(guān)概述

1.1 數(shù)據(jù)流

數(shù)據(jù)流（data stream）最早是通信領(lǐng)域中常用的概念，指代通信傳輸過程中，所應(yīng)用信息的“數(shù)字編碼信號(hào)序列”。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技的不斷發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了大量的“數(shù)據(jù)流”類型的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)流概念發(fā)生了改變，目前被普遍認(rèn)可的概念為“可被讀取一次或少數(shù)幾次的點(diǎn)的有序序列”。通過研究與實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)中，以近實(shí)時(shí)的方式對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行復(fù)雜分析與預(yù)測(cè)，有利于提升網(wǎng)絡(luò)安全性。

1.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法

網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)管理中的重要組成部分，主要承當(dāng)網(wǎng)絡(luò)流量計(jì)費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)流量安全檢測(cè)等任務(wù)。隨著近年來，以太網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展與應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入超高速發(fā)展時(shí)代。網(wǎng)絡(luò)鏈路速度得到大幅度增加。而基于高速鏈路上的網(wǎng)絡(luò)流量發(fā)生了巨大的改變，呈現(xiàn)出“連續(xù)性”、“實(shí)時(shí)性”、“無限定”等特征。這在一定程度上增加了網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量難度。而基于概率下以“流”為單位的網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量方法（網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法），可在一定程度上滿足網(wǎng)絡(luò)實(shí)際需求，具有重要的應(yīng)用與研究?jī)r(jià)值。

由數(shù)據(jù)流相關(guān)概述可知，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法僅需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)流進(jìn)行一次計(jì)算，并且其所使用的計(jì)算資源與內(nèi)存資源有限，可大大提升計(jì)算準(zhǔn)確性，降低內(nèi)存存量。因此，數(shù)據(jù)流方法具有“有限計(jì)算”、“有限內(nèi)存資源”、“一遍掃描”等特點(diǎn)。該方法在網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)交易數(shù)據(jù)分析中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法的應(yīng)用

2.1 網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量方法應(yīng)用的評(píng)價(jià)指標(biāo)

理想狀態(tài)下，在應(yīng)用高速網(wǎng)絡(luò)測(cè)量技術(shù)時(shí)，需保證測(cè)量技術(shù)滿足以下幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)：其一，實(shí)時(shí)性指標(biāo)，即及時(shí)快速處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的能力；其二，存儲(chǔ)復(fù)雜性指標(biāo)，即可準(zhǔn)確評(píng)估網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流所需存儲(chǔ)的空間能力；其三，準(zhǔn)確性指標(biāo)，即準(zhǔn)確估計(jì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的能力；其四，可拓展性指標(biāo)，即可深化處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的能力；其五，計(jì)算復(fù)雜性指標(biāo)，即準(zhǔn)確評(píng)估網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流所要的處理開銷的能力。但是由于受多種因素影響，目前網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法無法達(dá)到理想效果，其實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、計(jì)算復(fù)雜性等指標(biāo)的量化處理技術(shù)還有待進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法應(yīng)用要求

在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需保障計(jì)算算法滿足以下幾點(diǎn)要求：其一，所需使用的存儲(chǔ)空間要??；其二，保障數(shù)據(jù)信息查詢的準(zhǔn)確性；其三，更新流處理速度要快而準(zhǔn)確。

2.3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法應(yīng)用實(shí)例

通常情況下，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法常應(yīng)用于測(cè)量高速鏈路上的“網(wǎng)絡(luò)流量統(tǒng)計(jì)信息”，包括熵評(píng)估、網(wǎng)絡(luò)流量矩陣評(píng)估、網(wǎng)絡(luò)連接度評(píng)估等。

首先，熵評(píng)估：“熵”作為網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量的重要測(cè)度，對(duì)其的有效評(píng)估，有利于提升網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)質(zhì)量與效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)異常問題的檢測(cè)與管控。應(yīng)用數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法進(jìn)行熵估計(jì)具有一定的適用性。其中以“Alon-Matias-Szegedy頻數(shù)矩估計(jì)算法”為指導(dǎo)思想的數(shù)據(jù)流流量測(cè)量法相對(duì)于抽樣法具有一定的優(yōu)勢(shì)，可降低估計(jì)誤差，但是存在“重尾”現(xiàn)象。而以“網(wǎng)絡(luò)流大小流區(qū)分”為指導(dǎo)思想的數(shù)據(jù)流流量測(cè)量法可改善上述問題，進(jìn)一步提升熵估計(jì)的準(zhǔn)確性。

其次，網(wǎng)絡(luò)流量矩陣評(píng)估：對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量矩陣進(jìn)行有效評(píng)估，有利于提升網(wǎng)絡(luò)管理質(zhì)量，降低網(wǎng)絡(luò)故障發(fā)生概率，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定。應(yīng)用基于“計(jì)數(shù)器數(shù)組”的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量法，可有效提升網(wǎng)絡(luò)流量矩陣評(píng)估精確度。

此外，網(wǎng)絡(luò)連接度評(píng)估：網(wǎng)絡(luò)連接度評(píng)估是網(wǎng)絡(luò)流量測(cè)量與網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控中的主要測(cè)度。應(yīng)用數(shù)據(jù)流方法可有效實(shí)現(xiàn)“主機(jī)連接度”的評(píng)估，并在動(dòng)態(tài)測(cè)量與監(jiān)管中，準(zhǔn)確檢測(cè)出超連接度主機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況。該方法的有效應(yīng)用，也在一定程度上提高了空間利用率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)連接度的評(píng)估。

3 結(jié)論

總而言之，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量方法的有效應(yīng)用對(duì)提升網(wǎng)絡(luò)安全性、穩(wěn)定性，強(qiáng)化數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)能力具有重要現(xiàn)實(shí)意義。由于筆者學(xué)識(shí)有限，因此本文研究多為理論闡述，有待進(jìn)一步的強(qiáng)化與完善。

[1]任高明,夏靖波,柏駿,陳珍.網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流流量測(cè)量新方法[J].西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2015,(42).

[2]周愛平,程光,郭曉軍,梁一鑫.高速網(wǎng)絡(luò)超點(diǎn)檢測(cè)的并行數(shù)據(jù)流方法[J].軟件學(xué)報(bào),2016,(27).