面向多层虚拟网络的故障探测与定位技术研究

Multilayer virtual networks are mainly used to improve Internet reliability and facilitate a rapid deployment of new services. However, in order for overlay services to adapt to dynamic network conditions in a timely manner, efficient diagnosis of performance problems is required. Existing overlay diagnosis approaches assume extensive knowledge about the network and require invasive monitoring sensors or active measurements. The overall goal of this project is to develop a multilayer network fault detection and localization architecture. In this project, we will resolve the existing problems in the mathematical model building, fault information collection and general algorithm design for fault detection and localization research in term of fault localization model, probing signal acquisition, computing methods of localization, network control overhead and network size, and improve the management ability of existing heterogeneous network. In the aforementioned system, we focus on eliminating the adverse effects on heterogeneous network coexistence, dynamically changing network environment, constrained relationship and the complexity of user demand, improving the accuracy, timeliness and universal type of network failure detection and localization, satisfying the failure management requirement for different networks and ensuring the authenticity and validity of failure detection and localization result.

多层虚拟网络的使用提高了网络的可靠性并有利于新服务的快速部署，然而为了虚拟网络服务能够及时适应动态的网络环境变化，需要提供高效的网络管理与故障诊断方法。目前的虚拟网络的故障诊断方法对网络做了大量假设，同时需要侵入性的监测传感器或者主动测试。本项目的总体研究目标是提出一个面向多层网络的故障探测与定位体系结构，从故障定位模型、探测信息获取、定位计算方法、网络控制开销、网络规模等多个角度入手，解决现有网络故障探测与定位研究在数学模型建立、故障信息收集、通用算法设计方面存在的问题，增强对现有异构互联网络的管理能力。在上述体系中，消除异构网络共存、环境动态多变、约束关系与用户需求复杂等不利影响，提高网络故障探测与定位计算的精确性、时效性与通用型，满足不同网络的故障管理要求，确保探测与定位结果真实有效。

多层虚拟网络的出现提高了网络的可靠性以及服务的灵活性，但与此同时对高效的网络管理与故障诊断提出了严峻挑战。考察网络故障探测与定位中的故障定位模型、探测信息获取、定位计算方法、网络开销控制等因素成为该领域的关键问题。.首先，本项目研判故障探测与定位需求的合理性，探究探测数据特征以及度量信息的有效性；借助复杂网络理论建立了多层网络的故障传播模型，并对其故障传播过程进行了刻画。.其次，提出了一系列面向新型高动态多层网络的故障探测信息获取技术，兼顾探测信息获取的效率、探测代价等因素；针对SDN的组网模式以及高动态网络行为，提出了基于双向转发检测的自建模算法；优化了非确定环境下探测信息的预处理与故障定位技术；在网络功能虚拟化环境下，设计了兼具故障诊断正确率高与假阳性率低等优点的信息获取方案。.同时，研究了包括网络虚拟化环境、大规模网络环境等不同网络背景下的故障定位计算技术。并设计与实现了应用原型系统，对所有研究成果的性能进行验证。