一种基于流量图的互联网流量分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于流量图的互联网流量分析方法，属于互联网流量分析技术领域。
【背景技术】
[0002]互联网在技术和市场的推动下发展迅速，业务需求驱动着流量的速率、种类迅猛增长。互联网流量分析技术旨在通过挖掘流量特征把握互联网用户的行为特性，有助于科学的网络规划和扩容、差异化业务质量控制以及网络安全和异常检测，对于当前实际网络和业务的管理、规划、安全等都具有明显的现实意义。
[0003]互联网中的流量分析一直是互联网测量领域的热点问题，国内外研究人员进行了长期的研究。大量的研究集中在流量微观特性的分析，基于实际网络中包级别或流级别的数据集观察流量的特征。早期的报告指出数据流量不同于电话流量的泊松分布特性，具有自相似(self-similar)和分形(fractal)特征。后续的研究分别表明单个流中包到达间隔服从Ga_a分布,包长的突发性在汇聚流中显著降低，流的大小呈现重尾(heavy-tailed)特性等。随着流量监测技术和工具的发展，更大时间和空间规模的流量被采集和分析，发现互联网应用所占的流量随着地域的不同有很大不同，并且P2P流量有所减少，而视频流量大幅增加。
[0004]近几年的研究更多地关注各种应用所产生的流量特征，包括Web流量、P2P流量、YouTube流量、在线游戏流量、在线社交网络流量等。此外，移动互联网应用越来越受到关注，通过分析3G蜂窝网络中视频流量特性，发现HLS占整个视频流量的1/3，大部分视频内容以低于255Kbps的速率传送，仅40%的视频被完全下载。
[0005]以上流量分析技术大多从应用流量本身的特征(如端口、指纹、统计特征等)出发，观察互联网流量的微观特性，如包长、包到达时亥|J、包到达时间间隔、包突发数量等，进而建立相应的数学模型。已有技术没有考虑到流量是为网络交互而产生，天然具有多个参与者的特性，而不仅仅是通信双方的问题。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于流量图的互联网流量分析方法，通过从实际流量数据出发建立流量图，准确表征了网络用户的交互行为，在基本流量图中提取重要节点、边进行分析，既易于掌握流量交互的本质规律，又降低了大规模数据分析处理的复杂度。
[0007]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现:
[0008]本发明的一种基于流量图的互联网流量分析方法，具体包括以下几个步骤:
[0009](1)通过网络中的流量监控设备对不同时刻产生的流信息进行采集，采集到的每个流信息对应一条流记录；
[0010](2)根据步骤(1)采集到的流信息建立基本流量图G1，所述基本流量图G1的建图方法如下:
[0011 ] 将流记录中的源主机和目的主机作为节点，将源主机和目的主机之间的流量交互作为边，将所述边上的流量交互总和设为边的权值，所述节点的强度为与它相连的所有边的权值总和；
[0012](3)在所述基本流量图G1的基础上建立核心流量图G2，所述核心流量图G2的建图方法如下:
[0013]计算所述基本流量图G1中每个节点的度，按照度从大到小的顺序将节点进行排序；选取排名靠前的节点作为重要节点，仅保留基本流量图G1中的重要节点和它们之间的边，删除基本流量图G1中的非重要节点和他们之间的边，从而形成核心流量图G2 ;所述核心流量图G2中节点数为基本流量图G1中节点数的；
[0014](4)对比分析不同应用流量所形成的基本流量图和核心流量图的统计特性，可以得出重要节点之间的分布情况，以及重要节点与非重要节点之间的连接性强弱。
[0015]步骤(1)中，每条所述流记录的内容包括发生时间、源和目的IP地址、源和目的端口、包数及字节数和应用类型。
[0016]步骤(1)中，在固定网络中，所述流量监控设备可安装在接入网和骨干网之间的链路上；
[0017]在移动网络中，所述流量监控设备可安装在GPRS网络中SGSN和GGSN之间的链路上；
[0018]通过这些链路的所有流信息均被所述流量监控设备记录和分析。
[0019]步骤⑶中，通过对P^Download、P2PStream、HTTP、Video Stream、IM 不同应用流量的分析，x%可设置为1%到10%。
[0020]步骤(4)中，所述基本流量图和核心流量图的统计特性包括节点数、边数、平均度、最大度/最小度、平均强度、最大强度/最小强度、度分布以及重要节点在基本流量图和核心流量图中度的变化。
[0021]步骤(4)中，对比分析不同应用流量所形成的基本流量图和核心流量图的统计特性，可以得出HTTP、Video Stream、IM中的重要节点之间连接得紧密，与非重要节点之间的连接性弱；而P2PDownload, P2PStream中的重要节点分布均匀，与非重要节点之间的连接性强。
[0022](1)本发明从实际流量数据出发建立流量图，准确表征了网络用户的交互行为，通过图结构易于挖掘全局流量特征；
[0023](2)考虑到网络实际运行机制，在基本流量图中提取重要节点和重要边进行分析，既易于掌握流量交互的本质规律，又降低了大规模数据分析处理的复杂度；
[0024](3)将基本流量图和核心流量图进行对比，有助于挖掘不同应用流量交互的差异。
【附图说明】
[0025]图1为本实施例中的基本流量图G1 ；
[0026]图2为本实施例中的核心流量图G2。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0028]本发明的一种基于流量图的互联网流量分析方法具体包括以下几个步骤:
[0029](1)网络流量数据通过部署于运营商网络中的流量监控设备进行采集。在固定网络中，流量监控设备可部署于接入网和骨干网之间的链路上；而在移动网络中，流量监控设备可部署于GPR