一种基于网络流量模型的多业务流量生成系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及网络流量计算领域，尤其设及一种基于网络流量模型的多业务流量生 成系统。
【背景技术】
[0002] 随着=网融合的快速发展，在同一种网络中同时传输许多种业务的需求不断增 加，由于各种网络应用业务层出不穷，一些安全性的问题也必须随之不断地进行升级，运就 对现有的网络维护和规划提出了新的技术要求。在网络维护和规划的过程中，我们需要测 试网络承载多种业务的能力，流量发生器能够进行人为控制从而产生流量，因此它是测试 网络的一种十分重要的工具。采用流量发生器能够获取某些特定环境下的一些网络参数， 比如时延、丢包率等等。
[0003] 目前流行的流量发生器有很多，W开源为主，但大多数都只是为了测试某一方面 而开发，它们或者只能产生简单的TCP/UDP流量，或者只能产生某种单一的业务流量。比较 有代表性的是 了6、？〇33；[0]1_邑6]1、11日巧〇〇]1、化1396。、1]0?邑6]1、肿66]1、化1116313、0-口6等。
[0004] F*aul E.McKenney等人研究开发了TG(traffic generator)，运种流量发生器支持 TCP和UDP两种协议应用程序的测试，而且支持多播，能够设置TTL，Qo S，To S等一些网络参 数，它的缺点是不能产生多重数据流，而且流量模型比较简单。
[000引 Vinay R化eiro等人研究开发了泊松流量发生器(Poisson_gen)，运种流量发生器 只能产生泊松模型的数据流。对于早期的公共电话交换网来说，其网络应用比较单一，数据 传输量比较小，泊松模型能较好的描述实际呼叫的到达过程，对网络流量的模拟起到了积 极地作用。通过近年来的研究表明，随着网络应用的多样化，导致在某些通信环境下，网络 通信流量的分布具有自相似性。因此，传统的泊松模型在许多实际场合已经不再适用。
[0006] 目前比较流行的一些流量生成工具只能产生简单的TCP/UDP流量，或者只能产生 某种比较单一的业务流量，不能产生多种业务流量，并且有的流量发生器还没有日志记录， 不便于信息统计。运就无法满足测试网络对多业务承载能力的工作需要。
【发明内容】
[0007] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于网 络流量模型的多业务流量生成系统。
[0008] 为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于网络流量模型的多业务流量 生成系统，包括：
[0009] 建立流量模块，用于根据网络流量业务的属性和生成规律，选取相应的网络流量 模型进行建模，产生具有自相似性或多重分形特性的网络流量；
[0010] 改进小波运算模块，用于基于多分形小波模型设计网络流量的生成算法，并选取 适当的函数，对多分形小波模型进行改进；
[0011] 验证流量运行模块，用于通过方差时间法和多重分形谱检测网络流量模型的自相 似性，从而验证网络流量模型的稳定性和可靠性。
[0012] 所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，优选的，所述建立流量模块中 的网络流量业务包括：
[0013] HTTP业务模块，用于通过ON-OFF模型模拟HTTP业务客户端；
[0014] 视频业务模块，用于通过多分形小波模型进行视频业务建模；
[0015] 语音业务模块，用于通过生产者消费者模式的缓冲区模型进行语音业务建模。
[0016] 所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，优选的，所述改进小波运算模 块包括：
[0017] 为了确保合成的序列是非负的，需要对小波系数做如下限制：
[0018] I 心一 YM，其中化k和Wj,k分别是小波变换的尺度系数和小波系数，下标 j是尺度，下标k为某尺度下的元素序号，取值范围为k=0，l，...，2^，
[0019] 为了表征流量的分形特性，需定义小波能量衰减为尺度的函数，具体如下：
[0020] 设Aik为区间[-1刊]上的随机变量，贝IJ由上式得：
[0021 ] Wj,k=Aj,k*Uj,k，
[0022]其中，A^k为具有对称分布的0分布，
[0025] 所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，优选的，所述改进小波运算模 块还包括：
[0026] 通过多分形小波模型产生流量序列：
[0027] 设j=0,计算大尺度的系数化,0,建立起信号的全局均值；
[0028] 在形成树状图每一层的尺度j上，产生随机变量Aj,k，选Aj,k为对称分布的0分布，并 通过(3.4)式计算Wj,k，对于k = 0,1,,2^-1.
[0029] 在形成树状图每一层的尺度j上，由
计算出在尺度j+1上的U化化和Uj+i,2k+i，k = 0，l，. . .
[0030] 重复执行上述步骤，直到达到最小尺度jmin = n为止，所述n为正整数。
[0031] 所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，优选的，所述改进小波运算模 块还包括：
[0032] 平移因子由下式计算：
[0033] kj+i = 2kj+kj'
[0034] 在树状图中，左半部分的k/=0,右半部分的k/=l，将kj用二进制的形式进行表 示：
[0036]则合成的离散时间序列由下式表示：
其中Uo,0是最大尺度的系数，为模型的初始 值，Un,k是最细尺度n下面的尺度系数，为模型的输出值；
[003引其中，Aj,k为具有对称分布的0分布，其表不如下：
[0039] Aj,k * P(pj,pj),
[0042] Pj为j尺度下e分布的参数，屯为相邻两小波系数的方差比。
[0043] 所述的基于网络流量模型的多业务流量生成系统，优选的，所述验证流量运行模 块包括：
[0044] 设有时间序列X={Xi，i > 1}，把X分成大小为m的子块，取每一块的平均值，
[004引对连续的m值有：
[0047] 然后取X(m)化)的方差v曰パx(m ))，取对数log(v曰r(x(m)))/logm，接着用最小二乘法 拟合Iog(Var(Xfml))-Iog m曲线，能够得到一个斜率为-如勺曲线，由于化rst参数H=l-e/2， 因此能够求得序列的化rst参数，进而得知序列的自相似程度；
[0048] 对网络流量多重分形性质的检测利用多重分形谱和化Ider指数;Holder指数表示 某一点X上的突发程度，区间[x，x+Ax]内事件发生的个数近似为（Ax)U;因此，如果a<l， 表示在X周围区间的所有尺度内都有突发性，即含有自相似性，而当a>l时，表示随着区间 的缩小，突发事件变得稀疏，
[0049] 定义在单位区间[0，1]上，解析度为N = 2D的概率变量y的取样，为了检验是否有分 形行为存在，求不同q值和解析度下的部分和
其中，q e R，n从0开始的正整数
[0051] 如果Sm(q)在对数图上的一段区间内是m原线性函数，那么被观察序列在运一区间 内，存在多重分形的特性，或者说是多重分形的，
[0052] 利用最小二乘区域的方法，解等式
[0053] log Sm(Q) a T(Q)Iog m+C其中，C是常量
[0054] 由此便能够得到速率函数T(q)，进而能够求出多重分形谱函数f (a);多重分形的 区间能够通过观察部分和函数增量的线性区间而确定。
[0055] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0056] (1)本流量生成器重点在于模拟真实网络的业务流量，通过本流量生成器，用户能 够发送自定义的IP、TCP、UDP包，模拟不同业务的流量生成和发送过程，产生具有自相似特 性或多重分形特性的网络流量。
[0057] (2)传统的网络流量生成器或网络测试仪发送数据包的模式很简单，通常按照均 匀、随机、突发等模式，产生的流量模型也多是传统的流量模型，如泊松模型，而本流量生成 器则是按照一定的模型模拟不同业务流如HTTP业务、视频业务、语音业务等的生成过程，产 生具有自相似性或多重分形特性的业务流，更好地模拟了真实网络环境下的网络流量。
[0058] (3)本流量生成器不仅仅局限于上述=种模型，能够按照任意输出序列发送业务 流，即给定任意序列，在带宽和平台发送数据包的能力范围内，本流量生成器都能够实现发 送数据包的功能。
[0059] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0060] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解，其中：
[0061] 图1是本发明总体流程图；
[0062] 图2是本发明尺度系数运算过程图；
[0063] 图3是本发明不同尺度系数的生成图；
[0064] 图4是本发明语音流传输示意图；
[0065] 图5是本发明两状态语音源模型；
[0066] 图6是本发明N个语音源共用缓冲区模型。
【具体实施方式】
[0067] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[006引在本发明的描述中，需要理解的是，术语"纵向"、"横向