基于本體與SNMP的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估及原型實(shí)現(xiàn)

許永健,徐展琦,郭彥濤,丁 喆,王 凱

( 1.西安電子科技大學(xué) 綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)理論及關(guān)鍵技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710071; 2.通信網(wǎng)信息傳輸與分發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050081 )

10.3969/j.issn.1003-3114.2018.01.03

許永健,徐展琦,郭彥濤，等.基于本體與SNMP的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估及原型實(shí)現(xiàn) [J].無(wú)線電通信技術(shù),2018,44(1):14-18.

[XU Yongjian,XU Zhanqi,GUO Yantiao,et al.Network Status Evaluation and Prototype Implementation Based on Ontology and Simple Network Management Protocol (SNMP)[J].Radio Communications Technology,2018,44(1):14-18.]

基于本體與SNMP的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估及原型實(shí)現(xiàn)

許永健1,徐展琦1,郭彥濤2,丁 喆1,王 凱1

( 1.西安電子科技大學(xué) 綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)理論及關(guān)鍵技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710071; 2.通信網(wǎng)信息傳輸與分發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050081 )

當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性較強(qiáng)、兼容性較差，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的評(píng)估受到極大限制，技術(shù)與市場(chǎng)等因素導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一。本體具有良好的開(kāi)放性與可擴(kuò)展性，能很好地承載知識(shí)的形式化，有助于推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。采用本體理論對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估中的基本概念和評(píng)估方法進(jìn)行總結(jié)歸納，構(gòu)建表示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估的本體模型，并提出一種基于設(shè)備狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估方案，實(shí)現(xiàn)一個(gè)采用本體與簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(Simple Network Management Protocol,SNMP)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估原型系統(tǒng)，以期為本體理論在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估中的應(yīng)用提供參考。

本體；原型系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表示；網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估

TN915.1

A

1003-3114(2018)01-14-5

2017-07-18

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61572391)

NetworkStatusEvaluationandPrototypeImplementationBasedonOntologyandSimpleNetworkManagementProtocol(SNMP)

XU Yongjian1,XU Zhanqi1,GUO Yantao2,DING Zhe1,WANG Kai1

(1.State Key Laboratory of Integrated Service Networks,Xidian University,Xi’an 710071,China; 2.Science and Technology on Information Transmission and Dissemination in Communication Networks Laboratory, Shijiazhuang 050081,China)

Nowadays,the heterogeneity of communication networks is strong while their compatibility is poor,and the network status evaluation is thus limited greatly.The factors like technology and market make it difficult to unify the standards of network status evaluations.The ontology has advantages of good openness and scalability and can support the knowledge formalization well,which helps to promote the unification of standards.With the summary of the basic concepts and evaluation method of the network status evaluation by the ontology theory,the ontology model of the network status evaluation is constructed.On the basis of network device status,the scheme to evaluate the network status is proposed.The prototype system for the network status evaluation is implemented by using ontology and Simple Network Management Protocol (SNMP).It is expected that the efforts in this paper could provide a reference for the application of ontology theory in network status evaluation.

ontology; prototype system; network status representation; network status evaluation

0 引言

良好的底層通信網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是保證高層業(yè)務(wù)可順利開(kāi)展的重要基礎(chǔ)，市場(chǎng)與技術(shù)等因素導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)存在異構(gòu)性與兼容性的問(wèn)題，從而引發(fā)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一。采用基于知識(shí)的方式表示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)可為解決上述問(wèn)題提供契機(jī)。知識(shí)本身所具備的一致性、重復(fù)性與共享性等優(yōu)勢(shì)非常有利于各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的達(dá)成[1]。計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外學(xué)者已深入研究知識(shí)表示，研究人員當(dāng)前使用較多的知識(shí)表示方法主要有基于謂詞邏輯、基于本體、基于產(chǎn)生式和基于語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)等[2]。以上幾種知識(shí)表示方法各有利弊，其中本體是共享概念模型明確的形式化規(guī)范說(shuō)明[3]。本體具有良好的開(kāi)放性、可擴(kuò)展性和可推理性，可以很好地完成知識(shí)的概念化與形式化，逐漸成為業(yè)界廣泛使用的知識(shí)表示方式之一。

Tim Bass在1999年提出網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)感知(Cyberspace Situational Awareness，CSA)概念[4]，網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)指網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前狀態(tài)和未來(lái)可能的變化趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外研究人員在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)研究與本體在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)中的應(yīng)用已取得一些研究成果。范志煜等利用知識(shí)的共享特性，以本體作為知識(shí)表述工具，將本體應(yīng)用于態(tài)勢(shì)估計(jì)領(lǐng)域，并以具體戰(zhàn)場(chǎng)為例構(gòu)建態(tài)勢(shì)估計(jì)的本體結(jié)構(gòu)[5]。任維武提出一種合作式本體模型，可以用于多種分布式入侵檢測(cè)系統(tǒng)的協(xié)同工作，提高網(wǎng)絡(luò)對(duì)各類(lèi)攻擊的抵抗性[6]。阻礙大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)的核心問(wèn)題就是網(wǎng)絡(luò)管理數(shù)據(jù)的異構(gòu)性。為解決該問(wèn)題，Kyriakopoulos K G等人以本體作為知識(shí)表示工具，通過(guò)精煉各類(lèi)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)管理的數(shù)據(jù)與信息，實(shí)現(xiàn)一種基于本體的網(wǎng)絡(luò)管理工具FlowStats[7]。卓瑩等提出基于拓?fù)淞髁客诰虻木W(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)感知模型[8]，在保證準(zhǔn)確性、時(shí)效性和可擴(kuò)展性前提下，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)可視化方案。同時(shí)該方案實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)態(tài)勢(shì)量化評(píng)估，可以提供整體網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的管控能力，可為高層提供決策支持。Song Yuqian等人針對(duì)小型家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提出一種本體驅(qū)動(dòng)的監(jiān)控方法[9]，幫助普通用戶診斷并解決家庭中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可能存在的問(wèn)題，可減少運(yùn)維開(kāi)支和提高用戶滿意度。王慧強(qiáng)等通過(guò)深入研究網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)[10](Network Situation Awareness System,NSAS)，提出NSAS框架并探討實(shí)現(xiàn)NSAS框架的相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)，分析NSAS未來(lái)的發(fā)展方向，可提高網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急能力。張小彬等人總結(jié)了評(píng)估網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的方法，主要包括基于網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估、基于仿真的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估以及基于理論分析的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估等三種方法[11]。

目前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的相關(guān)研究主要集中在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域，鮮有針對(duì)底層通信網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)研究，而業(yè)界尚未達(dá)成判定通信網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中狀態(tài)優(yōu)劣的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。本體在該領(lǐng)域的研究與應(yīng)用目前也尚未統(tǒng)一，有待更深入的研究探討。針對(duì)上述情況，本文提出一種基于設(shè)備狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估方法，并利用本體理論總結(jié)與歸納網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估中所涉及的概念及評(píng)估方法，構(gòu)建表示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估的本體模型，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估的研究與本體在該領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，具有一定的參考價(jià)值。

1 原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文所設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估原型系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表示模塊和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估模塊兩部分組成，主要功能是監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的整體運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)狀態(tài)的評(píng)估。具體功能如下：

① 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表示模塊：采用本體編輯工具Protégé軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估的建模，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估本體模型，涵蓋網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)相關(guān)概念的表示及概念間關(guān)系的設(shè)定；

② 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估模塊：參考網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表示模塊所構(gòu)建的本體模型，采用SNMP++開(kāi)發(fā)包與MFC編程實(shí)現(xiàn)，通過(guò)SNMP中定義的相關(guān)操作完成相關(guān)設(shè)備參數(shù)的獲取，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)與網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的評(píng)估。

1.1 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表示模塊

為構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估本體，需要對(duì)其中基本概念進(jìn)行抽取。表1列出網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估中重要概念的集合，梳理所涉及概念間的關(guān)系。本文選取網(wǎng)絡(luò)、狀態(tài)與評(píng)估方法三大概念為基本節(jié)點(diǎn)，其余概念可作為三大概念的一部分；另一方面，概念間關(guān)系分為is-a關(guān)系與is-part-of關(guān)系兩類(lèi)。在完成網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估本體中概念的提取與梳理后，使用斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物信息研究中心開(kāi)發(fā)的Protégé本體構(gòu)造工具建立本體。

表1 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估本體概念及關(guān)系梳理

概念上級(jí)概念關(guān)系概念I(lǐng)D網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估Thingis?aNetworkStatusEvaluation網(wǎng) 絡(luò)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估is?part?ofNetwork狀 態(tài)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估is?part?ofStatus評(píng)估方法網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估is?part?ofNetworkStatusEvaluationMethod網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng) 絡(luò)is?part?ofNetworkDevice網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng) 絡(luò)is?part?ofNetworkTopology網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)狀 態(tài)is?aNetworkStatus設(shè)備狀態(tài)狀 態(tài)is?aDeviceStatus基于理論分析評(píng)估方法is?aBaseonTheoreticalAnalysis基于網(wǎng)絡(luò)測(cè)量評(píng)估方法is?aBaseonNetworkMeasurement基于設(shè)備狀態(tài)評(píng)估方法is?aBaseonDeviceStatus基于網(wǎng)絡(luò)仿真評(píng)估方法is?aBaseonNetworkSimulation概念上級(jí)概念關(guān)系概念I(lǐng)D設(shè)備類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備is?part?ofDeviceType設(shè)備參數(shù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備is?part?ofDeviceParameter優(yōu)先級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備is?part?ofDevicePriority節(jié) 點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋓s?part?ofTopologyNode鏈 接網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋓s?part?ofTopologyLink網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)優(yōu)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)is?aNetworkStatusGood網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)中網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)is?aNetworkStatusModerate網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)差網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)is?aNetworkStatusBad設(shè)備狀態(tài)優(yōu)設(shè)備狀態(tài)is?aDeviceStatusGood設(shè)備狀態(tài)中設(shè)備狀態(tài)is?aDeviceStatusModerate設(shè)備狀態(tài)差設(shè)備狀態(tài)is?aDeviceStatusBad

1.2 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估模塊

通信設(shè)備的狀態(tài)很大程度上受到硬件條件的限制，諸如內(nèi)存、CPU等硬件的狀態(tài)均可直接反映設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，同時(shí)設(shè)備狀態(tài)將直接影響網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。因此，本文以“設(shè)備參數(shù)決定設(shè)備狀態(tài)，設(shè)備狀態(tài)決定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)”為設(shè)計(jì)思路，提出一種基于設(shè)備狀態(tài)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估方法。首先給出以下定義：

①DS={DS1,DS2,DS3,···,DSn}表示設(shè)備狀態(tài)(Device Status)分為n個(gè)狀態(tài)；

②NS={NS1,NS2,NS3···,NSm}表示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)(Network Status)分為m個(gè)狀態(tài)；

③TD={TD1,TD2,TD3,···,TDn}表示設(shè)定設(shè)備狀態(tài)轉(zhuǎn)換(Threshold of Device Status Transaction)的n個(gè)閾值條件；

④TN={TN1,TN2,TN3,···,TNm}表示設(shè)定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變換(Threshold of Network Status Transaction) 的m個(gè)閾值條件；

⑤Pa={Pa1,Pa2,Pa3,···,Pak}表示選取的k個(gè)設(shè)備參數(shù)(Device Parameter)；

⑥Pr={Pr1,Pr2,Pr3,···,Prl,}表示設(shè)定l個(gè)設(shè)備優(yōu)先級(jí)(Device Priotity)；

FG-NET數(shù)據(jù)庫(kù)包含82個(gè)人，共1002幅人臉圖像，每人平均約12幅人臉圖像，年齡跨度是0～69歲，每個(gè)人的樣本年齡分布較MORPH數(shù)據(jù)集更加分散。實(shí)驗(yàn)采用留一法，即依次選擇一幅圖像作為測(cè)試圖像，剩余1001幅圖像作為訓(xùn)練集。每幅人臉圖像均轉(zhuǎn)為灰度圖像，且剪裁至，提取的Mean-BIF特征為21008維，采用PCA對(duì)特征向量降至1000維。如表2所示，本方法能夠有效的實(shí)現(xiàn)跨年齡的人臉進(jìn)行識(shí)別，且優(yōu)于多數(shù)算法。另外，還提取了采用最大池化的BIF和LBP特征與Mean-BIF進(jìn)行比較，三種特征均降維至430維，并采用RCA和KR-RCA對(duì)特征空間分類(lèi)作為比較，如圖4和圖5所示。

⑦Tp={Tp1,Tp2,Tp3,···,Tpn-1}表示設(shè)定n-1個(gè)設(shè)備參數(shù)閾值(Threshold of Device Parameter)；

⑧Tq={Tq1,Tq2,Tq3,···,Tqm-1}表示設(shè)定m-1個(gè)設(shè)備數(shù)量閾值(Threshold of Device Quantity)。

圖1給出評(píng)估方法中設(shè)備狀態(tài)和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，Si表示設(shè)備狀態(tài)或者網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)有n種，其中i∈[1,n]；Ti,j表示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)或者設(shè)備狀態(tài)從i狀態(tài)轉(zhuǎn)向j狀態(tài)的閾值條件，其中i∈[1,n]，j∈[1,n]。結(jié)合上述定義可知：設(shè)備參數(shù)Pa和設(shè)備參數(shù)閾值Tp決定設(shè)備狀態(tài)DS，而網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)NS則取決于設(shè)備狀態(tài)DS和設(shè)備數(shù)量閾值Tq。

網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估模塊選取的設(shè)備參數(shù)為CPU使用率與內(nèi)存使用率，即k=2。選取CPU使用率和內(nèi)存使用率這兩個(gè)參數(shù)的原因在于以下兩點(diǎn)：

① 在實(shí)際工程中，項(xiàng)目需求側(cè)重點(diǎn)不同，設(shè)備的核心考核指標(biāo)不相同[12]，標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一，而基本網(wǎng)元中路由器與交換機(jī)中均有CPU與內(nèi)存，同時(shí)在SNMP中也有CPU與內(nèi)存的相關(guān)參數(shù)定義，可以直接使用。

圖1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移示意圖

② CPU使用率與內(nèi)存使用率可以直接反映一臺(tái)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)時(shí)狀態(tài)。以華為BTS3900 GSM產(chǎn)品為例，經(jīng)過(guò)大量測(cè)試，設(shè)備CPU使用率閾值為70%，超過(guò)70%設(shè)備將進(jìn)行限流處理。

假設(shè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與設(shè)備狀態(tài)均分為優(yōu)、中、差三個(gè)等級(jí)，即n和m分別取3；閾值判斷條件根據(jù)不同的實(shí)際設(shè)備單獨(dú)設(shè)定；鑒于不同設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的影響大小不同，設(shè)定兩級(jí)優(yōu)先級(jí)，將設(shè)備分為一般設(shè)備與關(guān)鍵設(shè)備，即l=2。鑒于設(shè)備狀態(tài)分為三級(jí)，采用華為BTS3900 GSM產(chǎn)品為例，可以選取Tp2=70%作為一級(jí)設(shè)備狀態(tài)劃分閾值，另增設(shè)Tp1=30%作為另一級(jí)設(shè)備狀態(tài)劃分閾值，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)不同設(shè)備設(shè)置不同參數(shù)閾值。網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的劃分標(biāo)準(zhǔn)中將Tq1=30%和Tq2=50%作為設(shè)備數(shù)量閾值條件。此外，通過(guò)CPU使用率與內(nèi)存使用率可進(jìn)一步獲得CPU使用率峰值與內(nèi)存使用率峰值，充分發(fā)掘出所采集數(shù)據(jù)的使用價(jià)值，從另一個(gè)維度對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行考量。具體的設(shè)備狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：

②TD2表示設(shè)備狀態(tài)“中”的判定條件：CPU使用率或內(nèi)存使用率超過(guò)Tp1，且均不超過(guò)Tp2；

③TD3表示設(shè)備狀態(tài)“差”的判定條件：CPU使用率或內(nèi)存使用率超過(guò)Tp2。

鑒于設(shè)備存在優(yōu)先級(jí)，因此網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的劃分標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)復(fù)雜。TN1=30%和TN2=50%作為設(shè)備數(shù)量閾值條件，具體標(biāo)準(zhǔn)如下：

①TN1表示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)“優(yōu)”的判定條件：全部的一般設(shè)備和關(guān)鍵設(shè)備均處于設(shè)備狀態(tài)“優(yōu)”；

②TN2表示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)“中”的判定條件：關(guān)鍵設(shè)備中處于設(shè)備狀態(tài)“中”的設(shè)備數(shù)量不超過(guò)Tq1或者一般設(shè)備中處于設(shè)備狀態(tài)“中”的設(shè)備數(shù)量不超過(guò)Tq2，同時(shí)其余設(shè)備均處于設(shè)備狀態(tài)“優(yōu)”；

③TN3表示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)“差”的判定條件：不符合上述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)“優(yōu)”、“中”判定標(biāo)準(zhǔn)的其他情況。

以上述網(wǎng)絡(luò)評(píng)估狀態(tài)方案為基礎(chǔ)，采用SNMP++開(kāi)發(fā)包及MFC框架編寫(xiě)界面程序，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)評(píng)估模塊。其中SNMP++開(kāi)發(fā)包用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)的獲取，MFC框架主要用于實(shí)現(xiàn)程序界面的編寫(xiě)。網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估模塊中各個(gè)子模塊的功能簡(jiǎn)述如下：

① 底層通信子模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，即管理端與代理端的交互過(guò)程為管理端向代理端發(fā)送請(qǐng)求，而代理端對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)；

② 狀態(tài)評(píng)估子模塊是對(duì)所監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行判定的核心，通過(guò)分析采集到的設(shè)備參數(shù)判定設(shè)備狀態(tài)，再統(tǒng)計(jì)各狀態(tài)的設(shè)備數(shù)量以完成網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的判定；

③ 數(shù)據(jù)存取子模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配置信息的保存、配置信息讀取以及相關(guān)歷史數(shù)據(jù)保存；

④ 用戶界面子模塊負(fù)責(zé)提供人機(jī)交互接口，用于配置文件的錄入重載與具體評(píng)估結(jié)果的展示。

2 原型系統(tǒng)驗(yàn)證

采用本體構(gòu)建工具Protégé中Onto Graf本體圖形化插件，生成構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估本體的示意圖，與最初的本體設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。圖2給出圖形化插件Onto Graf繪制的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估本體關(guān)系圖。與表1相比，所實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估本體涵蓋全部概念節(jié)點(diǎn)，概念間層次關(guān)系符合設(shè)計(jì)。

圖2 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估本體關(guān)系圖

表2給出具體的配置信息，驗(yàn)證采用10臺(tái)PC模擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組網(wǎng)，其中路由器與交換機(jī)各5臺(tái)，監(jiān)控時(shí)間間隔為2 s，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)與設(shè)備狀態(tài)的“優(yōu)”“中”“差”三級(jí)狀態(tài)，在程序中以“良好”“一般”“不佳”代替。

圖3給出T1時(shí)刻程序的截圖，從圖中可知當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)處于“中”狀態(tài)。T1時(shí)刻的網(wǎng)絡(luò)中存在2臺(tái)設(shè)備狀態(tài)為“中”的設(shè)備，2臺(tái)設(shè)備優(yōu)先級(jí)分別為普通節(jié)點(diǎn)與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。此時(shí)，兩種優(yōu)先級(jí)設(shè)備中各有20%的設(shè)備處于狀態(tài)“中”，其余設(shè)備均處于“優(yōu)”。由網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)劃分依據(jù)判定，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)應(yīng)處于“中”，系統(tǒng)的判定為“一般”，與設(shè)計(jì)的預(yù)期結(jié)果一致。

表2 系統(tǒng)配置信息

IP類(lèi)型優(yōu)先級(jí)CPU使用率閾值設(shè)定內(nèi)存使用率閾值設(shè)定192．168．0．1路由器普通節(jié)點(diǎn)30603060192．168．0．2交換機(jī)普通節(jié)點(diǎn)30603060192．168．0．3交換機(jī)普通節(jié)點(diǎn)30603060192．168．0．4路由器普通節(jié)點(diǎn)30603060192．168．0．5交換機(jī)普通節(jié)點(diǎn)30603060192．168．0．6路由器關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)30703070192．168．0．7路由器關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)30703070192．168．0．8交換機(jī)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)30703070192．168．0．9路由器關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)30703070192．168．0．10交換機(jī)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)30703070監(jiān)控時(shí)間間隔2s

圖3 評(píng)估模塊運(yùn)行結(jié)果(T1時(shí)刻)

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)基于本體與SNMP的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估原型系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成狀態(tài)表示和狀態(tài)評(píng)估兩大模塊的功能劃分。通過(guò)分析各類(lèi)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估方法和將本體引入網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)評(píng)估領(lǐng)域，完成網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)表示模塊的設(shè)計(jì)與構(gòu)建；采用SNMP++開(kāi)發(fā)包實(shí)現(xiàn)底層通信、設(shè)備參數(shù)獲取以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的評(píng)估，利用MFC完成該模塊的界面編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)評(píng)估模塊。

[1] 崔亞輝.語(yǔ)義網(wǎng)的起源與發(fā)展[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā),2009,24(5): 186-187.

[2] 周洲.基于本體的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)研究[D].重慶: 重慶大學(xué),2011.

[3] Studer R,Benjamins V R,Fensel D.Knowledge Engineering: Principles and Methods[J].Data & Knowledge Engineering,1998,25(1-2): 161-197.

[4] Bass T.Multisensor Data Fusion for Next Generation Distributed Intrusion Detection Systems[C]∥ Proceedings of the Iris National Symposium on Sensor & Data Fusion,Mary Land,USA.1999: 24-27.

[5] 范志煜,肖兵,沈薇薇.態(tài)勢(shì)估計(jì)本體的知識(shí)表示[J].空軍預(yù)警學(xué)院學(xué)報(bào),2011,25(1): 20-24.

[6] 任維武.用于分布式入侵檢測(cè)系統(tǒng)的合作式本體模型[D].吉林: 吉林大學(xué),2013.

[7] Kyriakopoulos K G,Parish D J,Whitley J N.FlowStats: An Ontology Based Network Management Tool[C]∥ International Conference on Computing Technology & Information Management.Barcelona,Spain.IEEE,2015:13-18.

[8] 卓瑩.基于拓?fù)淞髁客诰虻木W(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)感知技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙: 國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué),2010.

[9] Song Y,Keeney J,Conlan O,et al.An Ontology-driven Approach to Support Wireless Network Monitoring for Home Area Networks[C]∥ International Conference on Network and Service Management.Paris,France.IEEE,2011:1-7.

[10] 王慧強(qiáng),賴積保,朱亮,等.網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)研究綜述[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2006,33(10): 5-10.

[11] 張小彬,楊進(jìn),嚴(yán)博.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法綜述[J].軟件導(dǎo)刊,2015(1): 47-49.

[12] 王健，張敏鋒，周曉，等.光網(wǎng)絡(luò)評(píng)估及案例分析[M].北京：人民郵電出版社，2015.

許永健(1991—)，男，碩士研究生，主要研究方向：網(wǎng)絡(luò)管理；

徐展琦(1962—)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：光網(wǎng)絡(luò)、寬帶衛(wèi)星網(wǎng)、SDN/NFV；

郭彥濤(1964—)，男，博士，研究員，主要研究方向：通信與信息系統(tǒng)。