工學(xué)碩士論文開(kāi)題報告
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論文題目:仿真虛擬化網(wǎng)絡(luò )的拓撲、配置生成與故障模擬
一、立題依據(包括研究目的、意義、國內外研究現狀和發(fā)展趨勢,需結合科學(xué)研究發(fā)展趨勢來(lái)論述科學(xué)意義;或結合國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展中迫切需要解決的關(guān)鍵科技問(wèn)題來(lái)論述其應用前景。附主要參考文獻目錄)(不少于800字)
研究目的
網(wǎng)絡(luò )通信在當今迅速發(fā)展的信息技術(shù)中占有重要的地位,而使網(wǎng)路的正常運行和網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)質(zhì)量得到保證,需要強大的網(wǎng)絡(luò )管理系統作為支持。網(wǎng)絡(luò )管理在網(wǎng)絡(luò )通信中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。與此同時(shí),伴隨當前虛擬化技術(shù)的成熟以及現代網(wǎng)絡(luò )規模的不斷擴大,面向虛擬網(wǎng)絡(luò )的管理變得日益普遍。虛擬化的網(wǎng)絡(luò )與傳統計算機網(wǎng)絡(luò )相比管理起來(lái)更為復雜,而兩者的一個(gè)重要區別就是,網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)有更為頻繁的變更。要確保虛擬化網(wǎng)絡(luò )的運行和服務(wù)質(zhì)量,就要求一個(gè)能夠滿(mǎn)足對虛擬化網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行管理的網(wǎng)絡(luò )管理方法。論文的研究目的就是對虛擬化網(wǎng)絡(luò )的管理的部分內容進(jìn)行探究和分析。
研究意義
對于網(wǎng)絡(luò )管理來(lái)說(shuō),構造網(wǎng)絡(luò )的拓撲和生成網(wǎng)絡(luò )的基本配置信息,呈現到圖形界面中無(wú)疑是最直觀(guān)地反映網(wǎng)絡(luò )的布局情況和其他一些必要基本信息的方法。而對于網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)變化比較頻繁的虛擬化網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō),能夠不斷獲取其最新、最準確的拓撲信息是非常重要的,也是要比傳統網(wǎng)絡(luò )拓撲獲取更為困難的。解決虛擬化網(wǎng)絡(luò )的準確拓撲呈現問(wèn)題,能夠完成對按需的虛擬化網(wǎng)絡(luò )提供拓撲呈現和網(wǎng)絡(luò )配置信息的生成,這將會(huì )極大地方便對虛擬化網(wǎng)絡(luò )的管理和分析。而對網(wǎng)絡(luò )故障的模擬研究,會(huì )對網(wǎng)絡(luò )可能面臨的問(wèn)題進(jìn)行仿真預測,從而為進(jìn)一步的故障處理提供參考。
國內外研究現狀和發(fā)展趨勢
網(wǎng)絡(luò )管理由純粹的人工維護到計算機輔助的自動(dòng)化管理,人們對網(wǎng)絡(luò )管理的需求逐漸明晰和深入,網(wǎng)絡(luò )管理系統向復雜化、專(zhuān)業(yè)化和綜合化方向發(fā)展。管理功能是提供給用戶(hù)使用的,隨著(zhù)用戶(hù)對網(wǎng)絡(luò )管理認識的深化,網(wǎng)絡(luò )管理經(jīng)驗的增強,以及為適應現代網(wǎng)絡(luò )管理新業(yè)務(wù)的需求,新的管理功能不斷涌現,原有的管理功能也在不斷深化,管理內容越來(lái)越細致,不論是基本管理功能,還是輔助管理功能,其管理精細化程度都將越來(lái)越高?傊,網(wǎng)絡(luò )管理系統正向著(zhù)綜合化和精細化的方向發(fā)展,網(wǎng)絡(luò )管理系統將是一個(gè)越來(lái)越復雜的系統工程。
伴隨虛擬化技術(shù)的成熟及應用,許多企業(yè)和單位開(kāi)始嘗試使用虛擬化技術(shù),因此對虛擬化網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行高效的管理的需求變得尤為突出。面對這一問(wèn)題,一些研究單位和個(gè)人對虛擬化網(wǎng)絡(luò )的管理中的拓撲分析等方面也做出了一些研究。
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二、研究?jì)热莺湍繕?/strong>(說(shuō)明課題的具體研究?jì)热,研究目標和效果,以及擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。此部分為重點(diǎn)闡述內容)(不少于2500字)
論文擬研究的方向,主要是為了解決在虛擬化網(wǎng)絡(luò )管理中網(wǎng)絡(luò )拓撲的構建問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò )配置信息的生成問(wèn)題,以及對虛擬網(wǎng)絡(luò )可能出現故障及其引起的告警信息效果的模擬。以Web技術(shù)為基礎,對上述問(wèn)題進(jìn)行研究和編程測試,以期其用于對虛擬化網(wǎng)絡(luò )的管理,使管理人員對目標網(wǎng)絡(luò )有更為直觀(guān)和具象的認識,方便對目標虛擬網(wǎng)絡(luò )的管理。
研究?jì)热?/p>
1、按需的虛擬化網(wǎng)絡(luò )拓撲自動(dòng)生成的分析與研究。
網(wǎng)絡(luò )拓撲生成是通過(guò)對現實(shí)網(wǎng)絡(luò )建立模型,然后利用模型生成網(wǎng)絡(luò )拓撲的方法。它與網(wǎng)絡(luò )拓撲發(fā)現是不同的,后者是從一點(diǎn)出發(fā),探測周?chē)W(wǎng)絡(luò )拓撲的方法。在對計算機網(wǎng)絡(luò )的管理研究中,基于真實(shí)網(wǎng)絡(luò )的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )模擬是計算機網(wǎng)絡(luò )研究的一種重要方法。由于網(wǎng)絡(luò )存在多樣性和復雜性,影響網(wǎng)絡(luò )模擬穩定性的重要因素就是所使用的網(wǎng)絡(luò )拓撲模型。用盡量能反映真實(shí)網(wǎng)絡(luò )的模型作為對真實(shí)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的一種抽象,使之作為網(wǎng)絡(luò )模擬的基本輸入,是取得正確結果的必要條件。這部分的主要研究?jì)热,就是建立一個(gè)能夠盡可能準確反映真是網(wǎng)絡(luò )的虛擬網(wǎng)絡(luò )拓撲,為下一步的研究做好準備。
首先,需要獲取一些信息(諸如網(wǎng)絡(luò )包含的路由器數量或交換機數量、路由器包含端口數量、網(wǎng)絡(luò )包含的鏈路的數量、以及網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的最大的出度),來(lái)作為真實(shí)網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵信息。根據這些給定的網(wǎng)絡(luò )的基本信息,進(jìn)行分析,制定一套可行的拓撲生成算法,來(lái)模擬網(wǎng)絡(luò )可能的網(wǎng)絡(luò )拓撲,構建一個(gè)符合給定網(wǎng)絡(luò )信息的虛擬網(wǎng)絡(luò )。這里應該注意構建的虛擬網(wǎng)絡(luò )的拓撲應該滿(mǎn)足:1)具有代表性,即生成的拓撲圖要能夠準確反映網(wǎng)絡(luò )的各個(gè)方面,符合按需給定的條件;2)詳細的網(wǎng)絡(luò )內實(shí)體節點(diǎn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系,這對下一步的研究非常重要。
2、虛擬化網(wǎng)絡(luò )的配置信息的生成。
這一部分的研究?jì)热葜饕菍⑸弦徊降耐負浣Y構的實(shí)體信息實(shí)例化。首先根據第一部分的研究分析結果,可以得到一個(gè)對給定信息的虛擬網(wǎng)絡(luò )的初步構建的一個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的連接關(guān)系。通過(guò)進(jìn)一步分析可以得出,在此虛擬網(wǎng)絡(luò )中一種可能的網(wǎng)絡(luò )結構,及其網(wǎng)絡(luò )結構中各節點(diǎn)和連接的關(guān)聯(lián)關(guān)系。
同時(shí),建立各網(wǎng)絡(luò )實(shí)體的信息模型,建立其對應的xsd文件。在xsd文件中,包含對虛擬網(wǎng)絡(luò )建立的模擬實(shí)體的數據結構,能夠描述每一類(lèi)網(wǎng)絡(luò )實(shí)體的配置信息的名稱(chēng)和類(lèi)型。構建一段?擴展樣式表轉換語(yǔ)言(xslt)。作為可擴展樣式表語(yǔ)言(xls)規范的一部分,其可以對XML (標準通用標記語(yǔ)言 的子集)文檔 進(jìn)行轉化。利用這一段擴展樣式語(yǔ)言將包含基本類(lèi)型的xml文件豐富擴展為包含所有實(shí)例詳細配置信息的xml文檔。
然后,基于web service的理論和編程方法,讀取獲得實(shí)例配置文檔,并對其進(jìn)行進(jìn)一步的編程分析處理,建立一種合理的數據結構用于保存這些實(shí)例信息,作為進(jìn)一步呈現拓撲圖的數據來(lái)源。最后,根據實(shí)例信息畫(huà)出虛擬網(wǎng)絡(luò )的拓撲圖進(jìn)行呈現。定義WSDL接口,定義相關(guān)操作,編程實(shí)現網(wǎng)絡(luò )拓撲圖的呈現。需要注意的是網(wǎng)絡(luò )是處于不斷的發(fā)展變化之中,網(wǎng)絡(luò )結構和配置也會(huì )隨之進(jìn)行不斷的更新。網(wǎng)絡(luò )拓撲的管理要求管理系統能夠根據網(wǎng)絡(luò )的變化自動(dòng)更新網(wǎng)絡(luò )拓撲信息,動(dòng)態(tài)的監視網(wǎng)絡(luò )設備的運行情況。
3、被管計算機網(wǎng)絡(luò )的故障模擬。
網(wǎng)絡(luò )管理的一個(gè)重要功能就是使網(wǎng)絡(luò )穩定、可靠的運行;利用網(wǎng)絡(luò )運行信息分析網(wǎng)絡(luò )運行狀態(tài),監控網(wǎng)絡(luò )異常情況,譬如某個(gè)設備突然出現異常流量,某個(gè)節點(diǎn)出現大量丟包等,從而對網(wǎng)絡(luò )故障做出預警;在網(wǎng)絡(luò )發(fā)生故障時(shí),利用網(wǎng)管系統收集信息,對故障點(diǎn)進(jìn)行定位,對網(wǎng)絡(luò )告警產(chǎn)生的可能故障做出一定程度上的判斷,為故障排除提供支持。而計算機網(wǎng)絡(luò )故障是紛繁復雜的,硬件的問(wèn)題、軟件 的漏洞 、病毒 的侵入等都有可能引起網(wǎng)絡(luò )的故障。本課題主要是對被管網(wǎng)絡(luò )可能出現的部分網(wǎng)絡(luò )故障進(jìn)行建模,制定檢測標準,設計告警形式,使模擬的網(wǎng)絡(luò )故障能夠以告警的形式體現出來(lái),能夠在網(wǎng)絡(luò )拓撲圖上呈現出來(lái)。
首先,設計出諸如鏈路斷開(kāi)、鏈路或端口負荷過(guò)大、路由或交換節點(diǎn)損壞等故障模型。然后建立合理的網(wǎng)絡(luò )故障仿真模型,通過(guò)設定端口傳輸數據量、鏈路傳輸數據量、網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)up/down、鏈路鏈接通斷等信息作為模型參數,并給這些作為衡量標準的參數設定標準閾值。對于某種故障類(lèi)型,改變此類(lèi)相關(guān)參數的值,來(lái)影響網(wǎng)絡(luò )的性能標準。然后進(jìn)一步將在網(wǎng)絡(luò )上產(chǎn)生負面的效果體現出來(lái),作為網(wǎng)絡(luò )管理的參考。
研究目標和效果
本課題的研究目標對應研究?jì)热莘譃槿糠郑?/p>
首先,根據給定網(wǎng)絡(luò )的一些基本信息,構建生成出一個(gè)符合標準的虛擬網(wǎng)絡(luò ),表現出其基本的一種節點(diǎn)關(guān)聯(lián)關(guān)系,建立一個(gè)簡(jiǎn)單的對應的虛擬網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構。
然后,根據上一步建立的簡(jiǎn)單拓撲結構,以及寫(xiě)定的網(wǎng)絡(luò )中實(shí)體的信息模型,并根據寫(xiě)定的映射關(guān)系,隨機產(chǎn)生出一個(gè)包含有網(wǎng)絡(luò )實(shí)體詳細配置信息的實(shí)例文檔。最后,以實(shí)例文檔作為數據源,編程實(shí)現包含詳細配置信息的虛擬網(wǎng)絡(luò )的拓撲圖,并呈現出來(lái)。保證能夠產(chǎn)生一個(gè)包含虛擬網(wǎng)絡(luò )完備的拓撲結構圖,并可以體現出網(wǎng)絡(luò )中實(shí)體的詳細配置信息
另外,還要模擬被管計算機網(wǎng)絡(luò )的的網(wǎng)絡(luò )故障,通過(guò)仿真模型產(chǎn)生出相對應的可能引起的網(wǎng)絡(luò )告警效果。制定出幾種可能的網(wǎng)絡(luò )故障,通過(guò)建立一個(gè)仿真模型,仿真出這些故障可能引起的網(wǎng)絡(luò )狀況,及體現在網(wǎng)絡(luò )中產(chǎn)生的負面效果。并將這些效果在上述建立的網(wǎng)絡(luò )拓撲圖中呈現出來(lái)。
擬解決問(wèn)題
1、首先,解決的問(wèn)題是對目標網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行虛擬化的建模問(wèn)題。這里主要需要研究制定一個(gè)網(wǎng)絡(luò )拓撲生成算法。要求該算法能夠根據給定網(wǎng)絡(luò )的少量基本信息,如網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)數量(n)、網(wǎng)絡(luò )中連接數量(m)、網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)的最大出度(p),成功地構建一個(gè)具有一定代表性,能夠正確表示此網(wǎng)絡(luò )的虛擬網(wǎng)絡(luò ),并生成其網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。
2、生成虛擬網(wǎng)絡(luò )的配置信息。這部分主要是能夠編寫(xiě)一段?擴展樣式表轉換語(yǔ)言,利用虛擬網(wǎng)絡(luò )的信息模型,自動(dòng)、隨機的生成一組信息模型的實(shí)例,這些實(shí)例具備完備的配置信息。并且,對于這些配置信息而言,其某些表示關(guān)聯(lián)和包含關(guān)系的關(guān)鍵字段必須是合法的,符合第一個(gè)問(wèn)題中所生成拓撲結構中的網(wǎng)絡(luò )實(shí)體關(guān)聯(lián)、包含關(guān)系;而對于其他的字段,則可以是隨機生成的對應類(lèi)型的數據。
3、被管網(wǎng)絡(luò )故障的模擬。這里要解決的主要問(wèn)題是,建立一個(gè)故障仿真模型。模型的輸入參數為模擬數種的故障類(lèi)型;中間部分根據故障的類(lèi)型來(lái)對設定的模型參數進(jìn)行修改;最后,輸出網(wǎng)絡(luò )的告警信息,作為故障產(chǎn)生的效果。
三、研究方案設計及可行性分析(包括:研究方法,技術(shù)路線(xiàn),理論分析、計算、實(shí)驗方法和步驟及其可行性等)(不少于800字)
研究方案設計
1.研究方法
針對本課題的研究?jì)热莺吞匦,達到研究目標和完成畢業(yè)論文,采用如下的研究方法:
(1)理論知識準備:采用文獻調查法,利用學(xué)校圖書(shū)館、網(wǎng)上相關(guān)學(xué)術(shù)數據庫等資源,來(lái)進(jìn)一步了解具體的網(wǎng)絡(luò )管理中,關(guān)于拓撲生成和故障仿真等課題的研究現狀和一些技術(shù)細節;
(2)改進(jìn)技術(shù)和主要研究點(diǎn)確定:以生成虛擬網(wǎng)絡(luò )拓撲結構和自動(dòng)生成虛擬網(wǎng)絡(luò )中配置信息為主要研究點(diǎn),輔以網(wǎng)絡(luò )故障的模擬仿真研究;
(3)技術(shù)調研:對課題中涉及的拓撲生成的圖論相關(guān)基本原理,以及配置信息自動(dòng)生成技術(shù)進(jìn)行學(xué)習,然后針對具體的技術(shù)方案進(jìn)行技術(shù)調研,確定實(shí)現方式;
(4)設計技術(shù)方案:在理論準備和技術(shù)調研的基礎上,確定基于web service理論確定技術(shù)實(shí)現方案;
(5)實(shí)現并測試:理論與實(shí)踐相結合,根據設計出的技術(shù)方案,對需要改進(jìn)的關(guān)鍵部分進(jìn)行仿真,驗證方案的可行性;
(6)完成論文:整理文獻資料、代碼和數據等,完成論文。
2、技術(shù)路線(xiàn)
(1)按需虛擬網(wǎng)絡(luò )拓撲結構生成服務(wù),分析目前現有的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構生成工具的原理,建立網(wǎng)絡(luò )拓撲生成算法;
(2)網(wǎng)絡(luò )配置信息生成服務(wù),研究擴展樣式表轉換語(yǔ)言自動(dòng)生成擴展信息的方法,根據固定數據模型,生成一組具體數據;
(3)故障模擬服務(wù),分析研究幾種常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò )故障,進(jìn)一步分析故障可能引起的對應網(wǎng)絡(luò )告警信息,模擬網(wǎng)絡(luò )故障;
(4)對上述提出的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行編程仿真實(shí)現。
總的來(lái)說(shuō),在網(wǎng)絡(luò )管理范疇內研究現有的拓撲生成和配置信息生成技術(shù)方法,結合本課題具體情況,提出相應的實(shí)現技術(shù),并豐富細節,最后基于web service理論編程實(shí)現;根據故障仿真理論,提出本課題適用的仿真模型。
可行性分析
近年來(lái),網(wǎng)絡(luò )管理技術(shù)的不斷豐富和發(fā)展,為本課題的研究奠定了堅實(shí)的理論背景和相關(guān)技術(shù)支持。比如,web service理論在網(wǎng)絡(luò )管理中的應用,使網(wǎng)絡(luò )管理中的一些功能的開(kāi)發(fā)實(shí)現變得簡(jiǎn)單易行。同時(shí)XML在網(wǎng)絡(luò )管理中也有很多應用,其中XML schema作為網(wǎng)絡(luò )接口的大數據量的傳輸載體,就可以應用到本項目中來(lái)存儲網(wǎng)絡(luò )配置信息。
總的來(lái)說(shuō),在此基礎上,根據上述實(shí)驗方案進(jìn)行設計研究,思路是清晰的,研究方法是可行的。
四、本研究課題可能的創(chuàng )新之處(不少于500字)
本課題研究主要是為了解決在虛擬化網(wǎng)絡(luò )管理中網(wǎng)絡(luò )拓撲的構建問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò )配置信息的生成問(wèn)題,以及對虛擬網(wǎng)絡(luò )可能出現故障及其引起的告警信息效果的模擬。本課題為實(shí)現此目標,在策略思想和關(guān)鍵技術(shù)上的創(chuàng )新點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)。
1、首先,對于網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的生成,這里要研究的是根據網(wǎng)路的一組簡(jiǎn)單信息,模擬生成出一個(gè)網(wǎng)絡(luò )可能的拓撲結構,這是非常有創(chuàng )新意義的。這里需要提出一個(gè)能夠根據這些簡(jiǎn)單信息生成網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的算法,這一算法與現有的網(wǎng)絡(luò )拓撲生成算法是有很大不同的。
2、在網(wǎng)絡(luò )配置信息的生成過(guò)程中,是根據基本的信息模型,自動(dòng)生成一組符合信息模型的網(wǎng)絡(luò )配置信息數據,并且這些數據的關(guān)鍵字段都具有關(guān)聯(lián)關(guān)系上的真實(shí)性和有效性。這里自動(dòng)生成一組網(wǎng)絡(luò )配置信息,破除了網(wǎng)絡(luò )配置信息生成的局限性,降低了生成的復雜性,是虛擬網(wǎng)絡(luò )配置信息的生成變得簡(jiǎn)單,充實(shí)而且準確。
3、故障信息的模擬中,可以根據故障,設定了一套衍生規則邏輯,來(lái)影響網(wǎng)絡(luò )的運行效果。這一套邏輯,需要將模擬故障轉化成負面的效果,體現在網(wǎng)絡(luò )中。這需要建立新的仿真模擬的邏輯,提出合理有效的參數比較判斷方法。
4、使用面向接口的方法編程仿真,更具靈活性。
綜上所述,本課題的研究?jì)热菰谒枷牒完P(guān)鍵技術(shù)上主要有這四點(diǎn)創(chuàng )新之處。
五、研究基礎與工作條件(1.與本項目相關(guān)的研究工作積累基礎 2.包括已具備的實(shí)驗條件,尚缺少的實(shí)驗條件和擬解決途徑)(不少于500字)
1、研究工作積累基礎
本人所在實(shí)驗室研究組的主要研究?jì)热轂閣eb service接口技術(shù)在網(wǎng)絡(luò )管理中的應用,在學(xué)習過(guò)程中,我在充分了解、學(xué)習了WSDL接口的定義,XML scheme信息模型的定義,有充分的理論知識儲備。
另外,本人在研究組的網(wǎng)絡(luò )管理原型系統構建的項目中,承擔過(guò)一些涉及網(wǎng)絡(luò )拓撲構建,網(wǎng)絡(luò )配置信息呈現,以及網(wǎng)絡(luò )故障告警信息的模擬檢測和呈現工作。具備進(jìn)行課題研究仿真的實(shí)踐經(jīng)驗。
對如何進(jìn)行原型系統開(kāi)發(fā)進(jìn)行了深入的學(xué)習,學(xué)習了開(kāi)發(fā)時(shí)所需要用到的編程語(yǔ)言,比如java、JSP、XML等語(yǔ)言,為將來(lái)的課題模擬的開(kāi)發(fā)工作打下了一定的基礎。
所以,對于本課題的提出研究?jì)热莺头较,本人具備研究和建立原型系統進(jìn)行仿真驗證的能力。
2、已具備的實(shí)驗條件及缺少的實(shí)驗條件和擬解決途徑
本課題研究,需要查找網(wǎng)絡(luò )拓撲生成和故障仿真的相關(guān)資料和論文,學(xué)校的圖書(shū)館和網(wǎng)絡(luò )資料數據庫為此提供強大的支持。另外,對于課題需要仿真的工作,本人可以利用所在實(shí)驗室研究組的服務(wù)器資源,進(jìn)行實(shí)驗環(huán)境的仿真構建和仿真原型系統的開(kāi)發(fā),本人所在研究組具備相關(guān)研究所用的仿真硬件環(huán)境。同時(shí),實(shí)驗室研究組的老師和同學(xué)們,也可以為本課題研究的內容做一些支持和幫助。
但是由于之前缺乏一些對網(wǎng)絡(luò )拓撲生成算法相關(guān)圖論知識的深入學(xué)習,需要進(jìn)一步的了解和學(xué)習。本人有決心和能力做好這方面的學(xué)習和研究。
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