[發明專利]一種自適應的突發流量檢測裝置及其檢測方法

有效

• 申請號: 201410109575.7
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103888315B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 趙耀;丁偉偉;林榮恒;徐若晨;閆丹鳳;鄒華
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L12/26
• 分類號: H04L12/26;H04L12/24
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司11018
• 代理人: 夏憲富

技術領域

本發明涉及一種自適應的突發流量檢測裝置及其檢測方法，屬于計算機網絡的技術領域。

背景技術

隨著計算機網絡的發展，網絡帶寬和設備的傳輸速度也越來越高。因此，網絡傳輸速度變得越來越快，這樣就顯得負載均衡技術越發顯示出其重要性。一般來說，負載均衡技術可以使得網絡運轉良好。但是，當傳輸失敗的事件發生時，網絡很可能會變得擁塞，甚至影響整個網絡的正常工作。所謂突發事件，是指在某個維度上(包括時間、空間等)聚集了大量的事件。突發流量總是伴隨著系統或網絡存在著潛在的問題。所以突發流量檢測方法作為保證網絡正常工作的方法之一，顯得尤為重要。

目前，突發流量檢測方法大多是基于變長窗口數據聚合等自適應技術。這類方法可以較好地處理突發流量檢測問題，但是，其大都使用固定的閾值，使得方法本身不具有普遍性。于是產生了基于自適應閾值的自適應突發流量檢測方法。

下面介紹兩種現有技術的自適應突發流量檢測方法：

第一種是基于遷移小波變換樹的突發流量檢測：文獻《Efficient Elastic Burst Detection in Data Streams》(刊于SIGKDD 2003，Washington，D.C，USA(2003)，pp.336–345)提出了用遷移小波變換樹來檢測突發流量的方法。該方法基于滑動窗口的聚集檢測方法，對原有的成型的小波樹結構進行改進，加入了與小波樹結構相同的冗余部分。該方法利用這種遷移小波變換樹來索引不同窗口長度的數據聚集結果。當數據流中產生了一次數據聚集，并超過了預先設定的該層的最小閾值，則需要檢測遷移小波變換樹的對應的下層窗口直到找到發生的位置，以此判斷突發流量是否產生。

第一種方法雖然解決了小波變換樹僅有最頂層包含所有信息，然而不便于檢測任意子序列的問題進行改進，得到了遷移小波變換樹。但是，由于該方案基于經驗數據，適合于網絡參數恒定的網絡。當網絡環境急劇變化或者網絡負載變化極大時，該方法不再簡便高效。

第二種是基于歷史情況的突發流量檢測：文獻《Research on Auto-adaptive Traffic-aware Abnormal Detection Method》(刊于IEEC 2009，Ternopil，Ukraine，pp.445-449)提出了通過聚集函數對突發流量進行檢測的方法。通過變長窗口數據聚合的形式，累積一定時間長度的初始數據，填充到根據初始數據時間長度決定的窗口中，作為突發檢測的基礎狀態。當有新數據到來時，利用新到達的數據更新原有窗口中的數據并使窗口長度保持不變。此時，根據聚集的窗口數據對突發狀態進行檢測。在檢測中，用到的閾值參數等，通過實驗和經驗得到。

第二種方法與本發明申請的突發流量檢測部分較為接近，在窗口中累積了設定時間長度的數據后，通過新來的數據更新窗口并檢測突發。但是，其在檢測過程中使用的閾值等參數，決定于根據實際測試的網絡環境中得到的數據流量，不能自適應改變；且在使用之前，需要事先設置一個固定的閾值，所以不能靈活地適應于網絡參數變動劇烈的情況。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種自適應的突發流量裝置及其檢測方法，本發明很好地解決了上述現有技術的兩種缺陷：第一種方案基于經驗數據而只適宜網絡參數恒定的網絡，但若網絡環境急劇變化或負載變化極大時，該技術就暴露其較大缺陷：檢測數值很不準確。第二種方案的檢測閾值等參數也不能自適應改變，且在使用之前就要事先設置固定閾值，不能靈活地適應于網絡參數變動劇烈的情況。而且，本發明裝置的結構簡單、實用。檢測方法簡便和計算工作量少、能夠實時對網絡變化作出快速反應和容易實現。總之，本發明能實現下述發明目的：

(A)無需設定網絡參數，免配置：本發明是根據網絡狀況自動累積網絡數據，并使用對累積的速率數據進行檢測處理，再將檢測結果作為判斷網絡是否存在突發流量的依據。

(B)本發明能夠工作于在負載變化大、網絡參數變化劇烈的網絡環境中，快速、高效地檢測突發流量。還可以根據網絡狀況自動設置檢測閾值，且在網絡參數變化劇烈時，也可根據當前網絡狀況的變化，對檢測閾值進行自適應地調整，實現高效的突發流量檢測。

為了達到上述目的，本發明提供了一種自適應的突發流量檢測裝置，其特征在于：該裝置設有順序連接的三個模塊：數據收集模塊、數據處理與存儲模塊和流量檢測模塊，其中：