基于动态配流调度的计算机网络性能可靠性研究

在深入探讨网络中的故障机理的基础上，综合运用可靠性工程、网络性能评价、运筹学、测试技术建立网络性能可靠性分析架构模型；对网络业务性能指标进行分析和筛选，选取在网络中普遍可抽取、可量化，并能综合反映网络业务性能的指标作为网络性能可靠性评价指标的基础，深入分析网络故障与网络性能降级之间关系，建立网络业务性能可靠性评价体系。运用仿真算法建立网络的动态配流模型，深入研究网络故障引起的网络流量动态调整所导致的网络性能的变化，总结一般规律，找到稳定性判据及网络"雪崩"故障的临界条件；搭建计算机网络可靠性验证平台，设计网络性能监测装置和故障模拟装置，实时监测网络参数的动态变化，得到真实的网络业务流特征，为网络性能可靠性分析理论和分析方法提供有力的数据支持。

本项目在深入探讨网络中的故障机理的基础上，综合运用可靠性工程、网络性能评价、运筹学、测试技术建立网络性能可靠性分析架构模型；对网络业务性能指标进行分析和筛选，选取在网络中普遍可抽取、可量化，并能综合反映网络业务性能的指标作为网络性能可靠性评价指标的基础，深入分析网络故障与网络性能降级之间关系，建立网络业务性能可靠性评价体系。运用仿真算法建立网络的动态配流模型，深入研究网络故障引起的网络流量动态调整所导致的网络性能可靠性的变化，总结一般规律；搭建计算机网络可靠性验证平台，设计网络性能监测装置和故障模拟装置，实时监测网络参数的动态变化，得到真实的网络业务流特征，为网络性能可靠性分析理论和分析方法提供有力的数据支持。. 利用随机Petri网的模块化和层次化建模的优势，建立了准确的网络交换机系统模型。模型不仅准确地描述了软、硬件内在故障机理，而且更加深刻地揭示了交换机的软硬件故障之间的传递过程。在此基础上，考虑余度交换机系统中故障监控表决装置有限的监控覆盖率影响，建立了余度交换机系统的可靠性模型，为网络性能可靠性分析提供坚实的基础。. 针对当前网络流量模型中物理意义不明确和数学形式复杂的问题，提出基于阈值优化的网络流量模型，采用粒子群算法(PSO)对阈值进行优化，根据优化阈值将网络流量分解为高突发性流量（a流）和稳定性好的流量（b流）。基于阈值优化的网络流量模型既精确描述网络流量特征、又简化了流量模型的计算，为网络性能可靠性分析和评价提供了必要的准备。. 以以太网为研究对象，在深入研究以太网故障机理的基础上，建立了以太网延迟时间可靠性及网络吞吐量可靠性测度指标，分析了以太网组网参数、协议参数对网络性能可靠性的影响，为以太网的优化设计提供了有益的指导。. 以典型的机载网络系统AFDX（Avionics Full Duplex Switched Ethernet）为分析对象，针对当前网络可靠性研究领域中的共性问题，在深入分析AFDX故障机理及性能退化规律的基础上，综合运用可靠性工程、网络性能评价、概率论和数理统计等有关理论，建立AFDX性能可靠性分析框架体系，将网络设备的固有可靠性分析、拓扑可靠性分析与网络的性能评价有机的结合在一起，解决了传统网络可靠性分析与网络性能评价相互割裂的问题，更加准确地描述了网络设备失效对网络性能降