一种通信网络震荡分析系统及方法

1.一种通信网络震荡分析方法，其特征在于，所述方法包括：S1、利用干扰模块生成网络干扰信息；所述网络干扰信息包括随机损坏和恶意损毁；S2、利用输入模块获取初始网络配置信息；所述初始网络配置信息包括路由器信息、链路信息、路由策略、网关信息；S3、根据所述初始网络配置信息，利用网络通信模型生成通信网络；S4、基于所述初始网络配置信息，利用网络配置单元生成网络配置信息集；所述网络配置信息集包括若干个网络配置信息；S5、基于所述网络干扰信息，遍历所述网络配置信息集，利用网络震荡随机模型和网络性能评估模型对所述通信网络进行处理，得到网络性能信息；具体地：S51、从所述网络配置信息集中获取任一未被选取的网络配置信息；S52、基于所述任一未被选取的网络配置信息和所述网络干扰信息，利用网络震荡随机模型和网络性能评估模型对所述通信网络进行处理，得到与所述任一未被选取的网络配置信息相对应的网络性能数据，包括：S521、基于所述任一未被选取的网络配置信息和所述网络干扰信息，利用网络震荡随机模型对所述通信网络进行处理，得到震荡网络；S522、利用网络性能评估模型，对所述震荡网络进行处理，得到与所述任一未被选取的网络配置信息相对应的网络性能数据，包括：S5221、利用流级吞吐量实时计算单元，对所述震荡网络进行处理，得到网络流级吞吐量实时数据；所述网络流级吞吐量实时数据表征网络中所有网络流成功转发的数据包数量；具体计算方法为：网络流级吞吐量实时数据计算公式为：其中，F为网络中所有通信流的集合， 为t时刻通信流f i 到达最后一个即第|f i |个路由器的数据包到达速率；S5222、利用链路级丢包数计算单元，对所述震荡网络进行处理，得到链路级丢包数数据；所述链路级丢包数数据表征网络中每条链路丢包数据；具体计算方法为：在时刻t，链路i的丢包数loss i (t)计算公式为:loss i (t)＝L i (t)-B i -Q i其中,L i (t)为时刻链路i负载信息,B i 表示链路i的带宽大小，Q i 表示链路i中路由器的队列大小；S5223、利用网络震荡持续时间计算单元，对所述震荡网络进行处理，得到网络震荡持续时间数据；所述网络震荡持续时间数据表征网络受攻击后时间与网络稳定后时间的差值；S5224、利用网关连通率计算单元，对所述震荡网络进行处理，得到网关连通率数据；所述网关连通率数据表征网络网关连通性；在时刻t，震荡网络中的网关连通率C gate (t)计算具体计算方法如下:其中，C gate (t)表示t时刻网关连通率，G(t)是t时刻的网络，g是G的连通子图，h g 是连通子图g中网关的数量；S5225、利用正常链路比例计算单元，对所述震荡网络进行处理，得到正常链路比例数据；所述正常链路比例数据表征所述震荡网络中处于正常状态的链路数与所述震荡网络中链路总数的比值；在时刻t的正常链路比率Ln(t)计算方法如下:其中，Ln(t)表示时刻t正常链路比例数据，M表示震荡网络中链路总数，L表示震荡网络中的链路集合，l i (t)＝normal表链路l i 在时刻t状态为正常；S5226、对所述网络流级吞吐量实时数据、链路级丢包数数据、网络震荡持续时间数据、网关连通率数据、正常链路比例数据进行整合处理，得到与所述任一未被选取的网络配置信息相对应的网络性能数据；所述网络性能数据包括网络流级吞吐量实时数据、链路级丢包数数据、网络震荡持续时间数据、网关连通率数据、正常链路比例数据；S53、遍历所述网络配置信息集，若所述网络配置信息集中还有未被选取的网络配置信息，则转步骤S51；若所述网络配置信息集中没有未被选取的网络配置信息，则转步骤S54；S54、对与所述网络配置信息集中网络配置信息相对应的所有网络性能数据进行整合处理，得到网络性能信息。 2.根据权利要求1所述的通信网络震荡分析方法，其特征在于，所述根据所述初始网络配置信息，利用网络通信模型生成通信网络，包括：S31、利用数据平面单元构建初始通信网络；S32、根据预设的路由策略，利用控制平面单元对所述初始通信网络进行网络负载配置；S33、利用流量密度单元对初始通信网络中链路的带宽和队列大小进行配置，实现可信的网络初始能力配置，得到通信网络；所述链路带宽为：其中，B i 为链路i的带宽； 为通信流f i 的平均数据包发送速率；α为带宽速率的容忍系数，控制链路带宽相比于正常运行状态的富裕程度；F(i)为通过链路i的通信流集合；所述队列大小为：Q i ＝(1+β)·max{[L i (t)-B i ],t∈T},β≥0其中，Q i 为链路i的队列大小；max{[L i (t)-B i ],t∈T}为时间T内负载超过带宽大小的最大数据剩余长度，β为队列大小的容忍系数，控制队列大小相比于正常运行状态的富裕程度；所述数据剩余长度计算公式为：其中，L i (t)＞B i 为t时刻链路负载L i (t)大于链路带宽B i ，说明队列中有数据包剩余，[L i (t)-B i ]的值为L i (t)-B i ；反之，[L i (t)-B i ]的值为0。 3.根据权利要求2所述的通信网络震荡分析方法，其特征在于，所述根据预设的路由策略，利用控制平面单元对所述初始通信网络进行网络负载配置；包括：S321、利用控制平面单元对所述初始通信网络中的通信流集合进行计算处理，得到通信流的数据包生成速率；所述通信流表征主机之间通信数据流；所述主机表征所述初始通信网络中任一终端；S322、利用控制平面单元对链路集合进行处理，得到链路负载信息集合；所述链路集合表征所述初始通信网络中的所有链路的集合；所述链路负载信息为：其中，L i (t)表示时刻t的链路i负载信息；q i (t-1)为链路i在t-1时刻其所对应队列中的剩余数据包,F(i)为经过链路i的通信流集合， 为t时刻通信流f k 到达链路i的数据包到达速率；所述t时刻通信流f k 到达链路i的数据包到达速率与t-1时刻数据包到达速、链路带宽及队列大小相关，表示为：其中，y为通信流到达链路i的前一链路， 为t-1时刻通信流f k 到达链路y的数据包到达速率， 为所有流t-1时刻到达链路y的数据包到达速率，L y (t-1)为t-1时刻链路y的负载；B y 为链路y的带宽；S323、利用控制平面单元对所述链路集合进行处理，得到链路权值；具体地，链路i在时刻t的权值w i (t)，所述权值w i (t)表征通信流通过链路i时的拥塞情况，即其中B i 为链路i的带宽，L i (t)为链路i在t时刻的负载大小。 4.根据权利要求1所述的通信网络震荡分析方法，其特征在于，所述基于所述任一未被选取的网络配置信息和所述网络干扰信息，利用网络震荡随机模型对所述通信网络进行处理，得到震荡网络，包括：S5211、根据所述任一未被选取的网络配置信息和所述网络干扰信息，利用链路状态分类单元对所述通信网络中链路状态进行识别，得到链路状态信息集；所述链路状态信息集包括对应于所述通信网络中所有链路的状态信息；所述链路状态信息为正常，或，拥塞，或，过载；S5212、利用链路状态转移单元，计算网络中链路状态转移，得到链路状态转移概率集；所述链路状态转移概率集包括对应于所述通信网络中所有链路的状态转移概率；S5213、根据所述链路状态信息集和所述链路状态转移概率集，链路状态转移单元对所述通信网络中所有链路进行更新，得到震荡网络。 5.一种通信网络震荡分析系统，其特征在于，用于执行如权利要求1～4任一项所述的通信网络震荡分析方法，所述系统包括：输入模块、干扰模块和网络震荡分析模块；所述输入模块用于输入初始网络配置信息，并将所述初始网络配置信息发送至所述网络震荡分析模块；所述初始网络配置信息包括路由器信息、链路信息、路由策略、网关信息；所述干扰模块用于生成网络干扰信息，并将所述网络干扰信息发送至所述网络震荡分析模块；所述网络干扰信息包括随机损坏和恶意损毁；所述网络震荡分析模块包括网络通信模型、网络震荡随机模型、网络性能评估模型；所述网络通信模型用于构建通信网络，包括数据平面单元、控制平面单元、网络配置单元和流量密度单元；所述数据平面单元用于从数据平面构建初始通信网络；所述控制平面单元用于从控制平面对初始通信网络进行网络负载配置；所述网络配置单元用于根据初始网络配置信息生成不同的网络配置；流量密度单元用于对通信网络中链路的带宽和队列大小进行配置；所述网络震荡随机模型用于根据网络配置信息和网络干扰信息对通信网络进行处理并生成震荡网络，包括链路状态分类单元和链路状态转移单元；所述链路状态分类单元用于对通信网络中的链路运行情况进行分类；所述链路状态转移单元用于对通信网络中的链路状态转移概率进行计算、对通信网络中所有链路进行更新；所述网络性能评估模型用于对震荡网络进行性能评估并生成网络性能数据，包括流级吞吐量实时计算单元、链路级丢包数计算单元、网络震荡持续时间计算单元、网关连通率计算单元、正常链路比例计算单元；所述网络性能数据包括网络流级吞吐量实时数据、链路级丢包数数据、网络震荡持续时间数据、网关连通率数据、正常链路比例数据；所述流级吞吐量实时计算单元用于计算通信网络中网络实时吞吐量变化；所述链路级丢包数计算单元用于计算通信网络中每条链路的丢包数；所述网络震荡持续时间计算单元用于计算通信网络中网络震荡持续时间；所述网关连通率计算单元用于计算通信网络中网关之间的连通率；所述正常链路比例计算单元用于计算通信网络中正常链路比例。