一种基于顶点覆盖和弱顶点覆盖的探针部署方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于基于探针的网络流量检测技术，是一种能够实现对数据网的网络层的 全面检测的探针部署方法。
【背景技术】
[0002] 针对网络流量监测的业务需求，可W使用化tFlow的探测方式。在网络中某一节点 设置探针可W得到与运一节点相联的所有链路上的流量。因此，为了得到网络中所有链路 的网络流量，一般可W通过在某些交换节点（路由器)配置监测器实现，我们要考虑的问题 是:在网络哪些节点上设置监测器，才能使得在可W得到每一条链路流量的条件下，所需流 量监测器数目最小。
[0003] 通过探针，实现对数据网的网络层对业务的全面监测。若是全覆盖，不仅成本高， 而且在测量时也会产生大量测量数据，造成噪声。在η个网元组成的网络中，测量k个网元间 的流量特征，需要从η个中挑出k个网元，另外，考虑到流向问题，还需考虑k个节点的排列组 合，测量方案就需要C(n，k)P化，k)。若是按照此全覆盖的测量方式和方案造成的时间复杂 度为阶乘级的，空间复杂度也很庞大。围绕着业务监测的需要出发，研究如何部署适量的探 针W满足不同的业务监测需求，W解决部署位置和部署容量的问题。
[0004] 为了解现有技术的发展状况，对已有的论文和专利进行了检索、比较和分析，筛选 出如下与本发明相关度比较高的技术信息：
[0005] 技术方案1:专利号为CN103138833A的《基于流量监测的P0N中网络编码配对关系 管理方法》专利，设及通信技术领域，主要通过Ξ步完成:第一，0LT建立起存在双向数据传 输的0NU对的网络编码连接关系，当化T检测到此0NU对的双向数据流交互后，即可开始网络 编码过程;第二，0LT基于0NU标识符统计所有存在双向数据传输的0NU对，并采用一定的算 法，将双向数据流量大小转化为对应的影响因子;第S，0LT实时监控影响因子的变化情况， 如果当未参与网络编码0NU对的影响因子IFn大于参与网络编码0NU对的影响因子I化时，贝U 拆除I巧对应的网络编码对，同时为I化对应的0NU对建立网络编码连接。
[0006] 技术方案2:专利号为CN102781014A的《基于无线传感器网络和3G网络的智能流量 监测方法》专利，设及传感器采集的流量数据与无处传感器网络信息的无缝连接技术、 802.15.4协议与TCP/IP协议之间协议转换技术。数据采集模块采集不同流体介质、管径等 动态变化的参数，采集的参数值通过异步传输方式传送至无线传感器网络的ZigBee无线通 信模块，再传输至微处理器模块进行参数的处理和运算，最后通过3G网关传输至上位机监 控中屯、，实现远距离流量监测、管理。
[0007] 技术方案3:专利号为CN103036741A的《流量监测基线的确定方法及装置》专利，设 及一种流量监测基线的确定方法及装置，在直角坐标平面内确定预设周期内的历史流量数 据图，所述直角坐标平面内的第一坐标轴表示所述预设周期内的时间，所述直角坐标平面 内的第二坐标轴表示所述历史流量数据;根据所述历史流量数据图与所述第一坐标轴和所 述第二坐标轴围成的区域，在所述坐标平面内确定基线绘制区域;在所述基线绘制区域内， 接收用户根据所述历史流量数据图触发的鼠标事件;根据所述鼠标事件在所述基线绘制区 域内的坐标位置，确定流量监测基线值。该装置包括:第一处理模块、第二处理模块、接收模 块和第Ξ处理模块。
[0008] 技术方案1能实时地根据0NU流量大小特点确定是否适合参与网络编码，从而找到 参与网络编码的最佳网络编码对，提高网络带宽的利用率，进一步减小了网络的拥塞。只是 在流量监测的基础上进行编码，并没有重点研究如何进行流量监测。技术方案2采用有线与 无线相结合的方式，节省了大量用于巡视、抄表的人力物力，提高了自动化程度管理水平， 实现了流量监测的低功耗、低成本、自动化、网络化、智能化。但是该方案的智能流量监测方 法基于无线传感器网络和3G网络，成本较高，且容易造成数据拥塞，并没有考虑优化问题。 技术方案3可W准确确定流量监测基线值，避免误报和漏报。重点在于研究流量检测极限值 的确定，并没有具体的研究流量监测的方法。
【发明内容】
[0009] 本发明正是为了克服上述缺陷而提供的一种基于顶点覆盖和弱顶点覆盖的探针 部署方法。本发明的目的在于研究基于贪屯、策略的探针部署方法，通过对最小顶点覆盖问 题的贪屯、算法进行改进，通过分支限定法的贪屯、策略实现探针部署问题。它可保证算法更 简便，耗时更短，而且使用探针数更少。
[0010] 本发明首先提出基于最小顶点覆盖的探针部署方案，实验表明，该算法能求得最 小顶点覆盖的最优解，但其计算复杂度高，花费时间长，并不能应用到大规模问题中。而且 最小顶点覆盖的最优解并不一定是网络流量监测探针部署的最优解。为此在最小顶点覆盖 的探针部署方案的基础上加 W改进，提出了基于最小弱顶点覆盖的探针部署方案，与基于 最小顶点覆盖的部署方案相比，本方案使用的探针数更少，而且算法更简单，耗时更短，是 一种更优秀的网络流量监测探针部署方案。
[0011] 本发明是通过如下技术方案来实现的：
[0012] -种基于顶点覆盖和弱顶点覆盖的探针部署方法，本发明特征在于，包括:确定测 试探针的数量及所述测试探针在网络中的部署位置。
[0013] 在基于定点覆盖的探针部署方法中，确定测试探针的数量及所述测试探针在网络 中的部署位置的步骤为：
[0014] S1.对网络中所有节点的度排序，得到同时满足前k-1个节点的度的和小于链路数 和前k个节点的度的和大于链路数条件的k;
[0015] S2.将原图数据构造成一个解空间树的节点，利用定界策略判断是否有解，如果无 解将k加1，重新进入S2，如果有可能有解则插入到优先队列中；
[0016] S3.若优先队列不为空，那么便从优先队列中取出第一个可行的节点，进入S4,如 果优先队列为空则将k加1，重新进入S2;
[0017] S4.判断当前节点是否满足解的条件，如果满足便输出解退出，如果不满足便进入 S5；
[0018] S5.检查当前节点是否可W扩展，不能扩展的话便进入S3继续循环，如果能扩展的 话则扩展，然后验证扩展到左右节点是否有解，将有解的扩展节点插入到优先队列中，然后 进入S3继续循环。
[0019] 在基于最小弱顶点覆盖的探针部署方法中，确定测试探针的数量及所述测试探针 在网络中的部署位置的步骤为：
[0020] S1.先删除所有度为1的节点，即删除关联矩阵中所有行元素之和为1的行；
[0021 ] S2.选取一个包含的链路数目最多的节点，记为Vi;
[0022] S3.删去关联矩阵中VI对应的行及该行中值为1的元素所在的列;然后在剩下的关 联矩阵中再依次删除所有行元素之和不超过1的其他行及运些行中值为1的元素所对应的 列，直到不能再删除新的行和列为止；
[0023] S4.重复S2，S3的操作，直到所有的链路都被包含到。
[0024] 在确定测试探针的数量及所述探针在网络中的部署位置之前，所述方法还包括： 使用最优队列和空间树来建立模型；在建立模型之后，确定测试探针的数量及所述探针在 网络模型中的部署位置。
[0025] 本发明中，使用最优队列和空间树来建立模型，包括：
[0026] 用一个优先队列维护当前可行的节点，每个节点维护着该节点情