虛擬化網(wǎng)絡(luò)中的異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺設(shè)計與改進(jìn)

余騫

摘 要： 受異常大數(shù)據(jù)區(qū)域參數(shù)波動大的影響，市面上現(xiàn)存的虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺可應(yīng)用性和穩(wěn)定性不高，與虛擬化網(wǎng)絡(luò)連接成功率較低。為此，設(shè)計新型虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺。該平臺由虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊、挖掘模塊和虛擬層組成。虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊利用SDN控制器對虛擬化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，保證其中的大數(shù)據(jù)能夠被流暢、安全、穩(wěn)定地挖掘和傳輸。挖掘模塊先對虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊傳輸來的大數(shù)據(jù)進(jìn)行整流和濾波，再利用報警電路挖掘出其中的異常大數(shù)據(jù)，進(jìn)而搭建出異常大數(shù)據(jù)區(qū)域，并對其進(jìn)行完整存儲。軟件給出虛擬層的功能圖，以及平臺對異常大數(shù)據(jù)的挖據(jù)代碼。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可知，所設(shè)計的平臺擁有較高的可應(yīng)用性和穩(wěn)定性，且與虛擬化網(wǎng)絡(luò)連接的成功率較高。

關(guān)鍵詞： 虛擬化網(wǎng)絡(luò)； 異常大數(shù)據(jù)區(qū)域； 挖掘平臺； SDN

中圖分類號： TN915?34； TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）06?0053?04

Abstract： A new abnormal big data area mining platform in virtualization network was designed due to the big fluctuation of abnormal big data area parameters， low applicability and stability of existing virtualization network abnormal big data area mining platform and low success rate of the virtualization network connection. The platform is composed of virtualization network control module， mining module and virtual layers. SDN controller is used in the virtualization network control module to control the virtualization network to ensure smooth， security and stable mining and transmission of the big data. The mining module is used to rectify and filter the big data coming from the virtualization network control module， and then employs the alarm circuit to excavate the abnormal big data for establishment of the abnormal big data area and their entire storage. The software is adopted to generate the function diagram of the virtual layer and the mining code of the abnormal big data. The verification result from experiment shows that the platform has high applicability， high stability and high success rate of connection with virtualization network.

Keywords： virtualization network； abnormal big data area； mining platform； SDN

0 引 言

虛擬化網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，使當(dāng)今社會逐漸成為一個依靠網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)生存的社會。虛擬化網(wǎng)絡(luò)中各種各樣的數(shù)據(jù)形成了大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)更進(jìn)一步提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生存能力。然而，虛擬化網(wǎng)絡(luò)中異常大數(shù)據(jù)的存在，為大數(shù)據(jù)的有效獲取帶來了難度[1?3]。為了解決上述問題，產(chǎn)生了虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺。怎樣利用該平臺實(shí)現(xiàn)異常大數(shù)據(jù)的有效挖掘，為用戶提供最為有用的大數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域需要重點(diǎn)研究的問題[4?6]。

目前，市面上現(xiàn)存的虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺，由于受到異常大數(shù)據(jù)區(qū)域參數(shù)波動大特質(zhì)的影響，均都或多或少地存在一些問題，如文獻(xiàn)[7]基于3D技術(shù)設(shè)計出的虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺，其通過構(gòu)建映射3D虛擬大數(shù)據(jù)區(qū)域，并利用計算機(jī)軟件設(shè)計了挖掘算法，實(shí)現(xiàn)了平臺與虛擬化網(wǎng)絡(luò)的有效連接，以及對異常大數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確挖掘。但3D技術(shù)的使用較為復(fù)雜，導(dǎo)致整個平臺的可應(yīng)用性較低。文獻(xiàn)[8]設(shè)計了一種使用專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件，進(jìn)行異常大數(shù)據(jù)挖掘的虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺，該平臺的專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件是基于權(quán)函數(shù)設(shè)計的，并通過多種輔助方法對異常大數(shù)據(jù)進(jìn)行評估，進(jìn)而構(gòu)建異常大數(shù)據(jù)區(qū)域。整個平臺的穩(wěn)定性較高，但可應(yīng)用性偏低。文獻(xiàn)[9]設(shè)計基于WBT的虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺，該平臺利用WBT對虛擬化網(wǎng)絡(luò)中的大數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，并將挖掘出的異常大數(shù)據(jù)實(shí)時更新于數(shù)據(jù)庫中。該系統(tǒng)與虛擬化網(wǎng)絡(luò)連接成功率較高，但穩(wěn)定性仍需進(jìn)一步提升。文獻(xiàn)[10]設(shè)計基于網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)的虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺，該平臺經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對虛擬化網(wǎng)絡(luò)中異常大數(shù)據(jù)準(zhǔn)確挖掘，其優(yōu)勢在于大數(shù)據(jù)復(fù)雜度對平臺的影響不大。但其價格昂貴，對平臺管理人員技術(shù)水平的要求也較高，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣使用。

以上虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺的缺陷主要在于：平臺的可應(yīng)用性和穩(wěn)定性不高，與虛擬化網(wǎng)絡(luò)連接成功率較低。為了改進(jìn)以上缺陷，設(shè)計一種新型的虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺。

1 虛擬化網(wǎng)絡(luò)中的異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺設(shè)計

所設(shè)計的虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺由虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊、挖掘模塊和虛擬層組成，其中，虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊和挖掘模塊是平臺的硬件實(shí)現(xiàn)端，虛擬層則為軟件實(shí)現(xiàn)端。

1.1 虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊設(shè)計

為了實(shí)現(xiàn)對虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域的有效挖掘，首先需要對虛擬化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，保證大數(shù)據(jù)能夠被流暢、安全、穩(wěn)定地挖掘和傳輸。為此，虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺設(shè)計了虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊。

虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊選取SDN控制器作為其核心控制設(shè)備，該設(shè)備是一種能夠?qū)μ摂M化網(wǎng)絡(luò)中大數(shù)據(jù)進(jìn)行隔離控制的控制器，其應(yīng)用OPENFLIW技術(shù)，搭建大數(shù)據(jù)傳輸通道，通過控制大數(shù)據(jù)傳輸流量，實(shí)現(xiàn)對虛擬化網(wǎng)絡(luò)的整體控制。SDN控制器的使用，能夠大力增強(qiáng)虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺與虛擬化網(wǎng)絡(luò)的連接成功率。經(jīng)虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊控制后的虛擬化網(wǎng)絡(luò)，擁有較強(qiáng)的兼容性，并能夠?yàn)樘摂M化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺提供多種挖掘通道。圖1是虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊控制原理圖。

由圖1可知，虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊分為計算端和控制端，計算端和控制端經(jīng)由固定接口（圖1中的接口1）相連接，保證虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺的整體連貫性，增強(qiáng)其可應(yīng)用性。SDN控制器中的控制算法由計算端提供，控制端則與SDN控制器一同直接作用于虛擬化網(wǎng)絡(luò)。

控制端對虛擬化網(wǎng)絡(luò)的控制表現(xiàn)在參數(shù)重置，即為虛擬化網(wǎng)絡(luò)注入符合平臺挖掘需求的參數(shù)，圖1中的接口2便是平臺專門用來為控制端輸入網(wǎng)絡(luò)參數(shù)重置標(biāo)準(zhǔn)的；而SDN控制器對虛擬化網(wǎng)絡(luò)的控制則表現(xiàn)為參數(shù)重置后的大數(shù)據(jù)流量分流，即將虛擬化網(wǎng)絡(luò)中不同類型的大數(shù)據(jù)區(qū)分開，并傳送到挖掘模塊中，便于挖掘模塊實(shí)施穩(wěn)定的異常大數(shù)據(jù)挖掘工作。

1.2 挖掘模塊設(shè)計

挖掘模塊分為預(yù)處理端和存儲器端，同時，虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺還為挖掘模塊設(shè)計了報警電路和緩沖電路，用來改進(jìn)用戶使用體驗(yàn)、增強(qiáng)平臺穩(wěn)定性。挖掘模塊的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

由圖2可知，在虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺中，挖掘模塊所進(jìn)行的工作主要包括：異常報警、異常大數(shù)據(jù)挖掘、異常大數(shù)據(jù)區(qū)域的搭建與存儲。

1.2.1 預(yù)處理端設(shè)計

當(dāng)虛擬化網(wǎng)絡(luò)中的大數(shù)據(jù)由虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊分流傳入挖掘模塊，挖掘模塊隨即調(diào)用預(yù)處理端進(jìn)行大數(shù)據(jù)的預(yù)處理，其首先對大數(shù)據(jù)進(jìn)行整流和濾波，再利用報警電路篩選其中的異常大數(shù)據(jù)，進(jìn)而將虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)挖掘出來。預(yù)處理端的報警電路見圖3。

由圖3可知，當(dāng)虛擬化網(wǎng)絡(luò)中大數(shù)據(jù)接受整流和濾波操作后，會形成較為清晰的電路信號。把該電路信號依次輸入到報警電路中，電路中的控制器會根據(jù)軟件的預(yù)設(shè)算法對其進(jìn)行挖掘，若其中存在異常大數(shù)據(jù)，報警電路便會經(jīng)由警報器發(fā)出警報，警報燈也會同時亮起。此時，挖掘模塊會調(diào)用軟件代碼收集異常大數(shù)據(jù)，并將匯總后的異常大數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯Χ恕?/p>

1.2.2 存儲端設(shè)計

存儲端進(jìn)行異常大數(shù)據(jù)區(qū)域的搭建工作，并對搭建好的異常大數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行完整存儲。為了減弱存儲端的瞬時存儲壓力，挖掘模塊在存儲端內(nèi)加入了緩沖器，圖4是緩沖器內(nèi)部電路簡圖。

圖4中的緩沖器電路針對的是簡單虛擬網(wǎng)絡(luò)中異常大數(shù)據(jù)的傳輸緩沖，對復(fù)雜虛擬網(wǎng)絡(luò)來說，應(yīng)該額外設(shè)計功能更為強(qiáng)大的緩沖電路。基于以上因素，在存儲端的設(shè)計中，加入了外設(shè)接口，以應(yīng)對不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異常大數(shù)據(jù)挖掘。

存儲器采用先進(jìn)先出的方式搭建異常大數(shù)據(jù)區(qū)域，最大化地利用了緩沖器功能，所搭建的異常大數(shù)據(jù)區(qū)域較為合理，既縮減了其在存儲器中占用的空間，又能夠有效保護(hù)異常大數(shù)據(jù)不外泄。

2 虛擬化網(wǎng)絡(luò)中的異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺軟

件設(shè)計

2.1 平臺虛擬層功能設(shè)計

虛擬層是虛擬化網(wǎng)絡(luò)中異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺的功能實(shí)現(xiàn)層，能夠?yàn)橛脩籼峁┨摂M化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。虛擬層功能如圖5所示。

由圖5可知，虛擬層能夠?yàn)樘摂M化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺提供的功能有：主機(jī)管理、虛擬機(jī)管理、存儲器管理和網(wǎng)絡(luò)層管理。

主機(jī)管理是平臺管理者為用戶提供在線平臺管理的一種功能，也是平臺對用戶行為進(jìn)行監(jiān)控的有效手段。平臺管理者利用主機(jī)管理對用戶可能造成異常大數(shù)據(jù)的不良行為加以提醒，保障用戶用網(wǎng)安全。

虛擬機(jī)管理是指利用虛擬化網(wǎng)路中的特定服務(wù)，對所設(shè)計的虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺進(jìn)行服務(wù)補(bǔ)充。在這一功能中，用戶能夠自由下載特定屬性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，并將其添加到平臺虛擬層中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

存儲器管理是一項(xiàng)能夠提高平臺對虛擬化網(wǎng)絡(luò)中異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖據(jù)效率的功能。當(dāng)平臺存儲器的內(nèi)存將滿，或存儲器中存在明顯異常的大數(shù)據(jù)時，虛擬層將開啟存儲器管理功能，提醒用戶清理存儲器，并自動處理其中的異常大數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)層管理是一種能夠調(diào)出存儲器中的大數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行異常大數(shù)據(jù)二次挖掘的功能。二次挖掘的周期可由用戶自行設(shè)置。這一功能有效提高了虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺的穩(wěn)定性和可應(yīng)用性。

2.2 異常大數(shù)據(jù)挖掘代碼設(shè)計

軟件所設(shè)計的虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘工作的原理是：先將虛擬化網(wǎng)絡(luò)中異常大數(shù)據(jù)的最大范圍確定出來，將此范圍作為軟件代碼設(shè)計中的輸入值輸入到異常大數(shù)據(jù)區(qū)域中，進(jìn)而產(chǎn)生異常大數(shù)據(jù)的高頻組合和低頻組合。

高頻組合內(nèi)的異常大數(shù)據(jù)主要是警報響起次數(shù)較多的大數(shù)據(jù)，低頻組合則正相反。根據(jù)警報響起次數(shù)進(jìn)行挖掘工作的代碼設(shè)計，能夠有效縮減代碼復(fù)雜度、提高平臺穩(wěn)定性。所設(shè)計的異常大數(shù)據(jù)挖掘代碼為：

T0={maximum0，range input}

if（i=2；T-1；i++）

M=forecast_information（T，least_gain）；

Combination of high frequency and low frequency output；

{

M=aggregate（T，i）； %測試挖掘平臺可行性

The implementation of abnormal large data mining；

T++；

}

T={data least_gain}

{

Output0=T；

Void forecast_information（T，least_gain）

{

Dig according to achieve of reaeh；

Range set；

%第一輪挖掘工作結(jié)束后，重新設(shè)置異常大數(shù)據(jù)范圍

if（12[0]=13[0]）&（1，[1]=13）&（12[i?1]=11[i?1]）&（12[i?2]<1：[i?2]）

{

x=120 013；

if be_Low frequency_aggregate（x，T++）

Delete non high frequency large data else；

%刪除非高頻大數(shù)據(jù)

Accede to N； %將異常大數(shù)據(jù)匯總于區(qū)域N

}

Output N； %輸出匯總區(qū)域N

}

be_Low frequency_aggregate（T；least_gain）

run up to range set（i=i-1）? replace input of M

output TRUE：

output FALSE：

}

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

利用實(shí)驗(yàn)對本文所設(shè)計的虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺的相關(guān)性能進(jìn)行驗(yàn)證?；谠O(shè)計初衷，實(shí)驗(yàn)主要對本文平臺的可應(yīng)用性和穩(wěn)定性，以及其與虛擬化網(wǎng)絡(luò)的連接成功率進(jìn)行驗(yàn)證。

在虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺的可應(yīng)用性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，選取市面上現(xiàn)存的兩種平臺作為實(shí)驗(yàn)的對比量，分別是WBT平臺和網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)平臺。利用三種平臺同時對某一綜合性較強(qiáng)的虛擬化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘。平臺的可應(yīng)用性需要經(jīng)由平臺對異常大數(shù)據(jù)的挖掘能力（挖掘異常大數(shù)據(jù)的容量）來驗(yàn)證。平臺對異常大數(shù)據(jù)的挖掘能力越強(qiáng)，其硬件與軟件間的契合度就越高，平臺的可應(yīng)用性就越高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，在三種平臺中，WBT平臺的挖掘能力最弱，證明其可應(yīng)用性不高；網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)平臺在挖掘時間為120 s之前的挖掘能力較強(qiáng)，但隨著挖掘時間的延長，其挖掘能力并沒有明顯提升，在實(shí)驗(yàn)后期，幾乎沒有異常大數(shù)據(jù)被挖掘出來，平臺的可應(yīng)用性仍待提高；本文平臺挖掘出的異常大數(shù)據(jù)容量始終在平穩(wěn)上升，并能夠?qū)⑻摂M網(wǎng)絡(luò)中的異常大數(shù)據(jù)完全挖掘出來，初步驗(yàn)證了本文平臺擁有較高的可應(yīng)用性。

然而，由于本文平臺檢測出的異常大數(shù)據(jù)均高于其他兩平臺，為了確定其挖掘出的大數(shù)據(jù)是否完全屬于異常大數(shù)據(jù)，在穩(wěn)定性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，引入“挖掘準(zhǔn)確率”這一概念，進(jìn)一步驗(yàn)證本文平臺的可應(yīng)用性，并同時確定出平臺的穩(wěn)定性高低。

在虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺的穩(wěn)定性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，選取三種差異性較大的虛擬化網(wǎng)絡(luò)，利用本文平臺對其進(jìn)行異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘，本文平臺的挖掘準(zhǔn)確率曲線如圖7所示。

由圖7可知，本文平臺的三條準(zhǔn)確率曲線波動范圍相差不大，且準(zhǔn)確率始終維持在[90%，98%]范圍內(nèi)，證明本文平臺對不同種類虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域的挖掘較高且較為恒定，驗(yàn)證了本文平臺擁有較高的可應(yīng)用性和穩(wěn)定性。虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺與虛擬化網(wǎng)絡(luò)的成功連接，是平臺進(jìn)行異常大數(shù)據(jù)準(zhǔn)確挖掘的前提條件。連接成功率不佳的平臺，縱使擁有再高的可應(yīng)用性和穩(wěn)定性，其設(shè)計也是不成功的，因?yàn)檫@種平臺往往存在較大的硬件問題，無法實(shí)現(xiàn)用戶的長遠(yuǎn)需求。圖8描述的是本文平臺與穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中三種虛擬化網(wǎng)絡(luò)的連接成功率曲線。

由圖8可知，本文平臺與虛擬化網(wǎng)絡(luò)3的連接最為成功；其與虛擬化網(wǎng)絡(luò)1的連接波動較大，但仍維持在90%以上；其與虛擬化網(wǎng)絡(luò)2的連接，則隨著挖掘時間的增長而增大，最終實(shí)現(xiàn)完全成功連接。針對這種情況，可以利用軟件設(shè)計給出的網(wǎng)絡(luò)層管理功能，對其進(jìn)行二次挖掘，以提高平臺的各項(xiàng)性能。以上結(jié)果能夠驗(yàn)證，本文平臺與虛擬化網(wǎng)絡(luò)的連接成功率較高。

4 結(jié) 論

本文設(shè)計新型虛擬化網(wǎng)絡(luò)異常大數(shù)據(jù)區(qū)域挖掘平臺，該平臺由虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊、挖掘模塊和虛擬層組成。虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊利用SDN控制器對虛擬化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，保證其中的大數(shù)據(jù)能夠被流暢、安全、穩(wěn)定地挖掘和傳輸。挖掘模塊先對虛擬化網(wǎng)絡(luò)控制模塊傳輸來的大數(shù)據(jù)進(jìn)行整流和濾波，再利用報警電路挖掘出其中的異常大數(shù)據(jù)，進(jìn)而搭建出異常大數(shù)據(jù)區(qū)域，并對其進(jìn)行完整存儲。軟件給出虛擬層的功能圖，以及平臺對異常大數(shù)據(jù)的挖據(jù)代碼。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可知，所設(shè)計的平臺擁有較高的可應(yīng)用性和穩(wěn)定性，且與虛擬化網(wǎng)絡(luò)連接的成功率較高。

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