Усовик Сергей Викторович. Идентификация трафика корпоративной телекоммуникационной сети с пакетной коммутацией

Краткое описание

Усовик Сергей Викторович. Идентификация трафика корпоративной телекоммуникационной сети с пакетной коммутацией;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)»], 2021

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
(национальный исследовательский университет)
На правах рукописи
Усовик Сергей Викторович
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТРАФИКА КОРПОРАТИВНОЙ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ С ПАКЕТНОЙ КОММУТАЦИЕЙ
Специальность 05.13.15 - Вычислительные машины, комплексы и
компьютерные сети
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель кандидат технических наук Андреев Арк Михайлович
Москва 2022 
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
I'ЛАВА 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТРАФИКА В СОВРЕМЕННЫХ КОРПОРАТИВНЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЯХ С ПАКЕТНОЙ КОММУТАЦИЕЙ И СУЩЕСТВУЮЩИЕ МЕТОДЫ ЕЕ РЕШЕНИЯ 13
1.1. Состояние современных корпоративных телекоммуникационных сетей с
пакетной коммутацией и направления их развития 13
1.2. Актуальные задачи в области проектирования, эксплуатации и управления
корпоративными сетями и современные методы их решения 20
1.3. Место и роль решения задачи идентификации трафика в современной
корпоративной сети с пакетной коммутацией 30
1.4. Постановка задачи идентификации трафика при осуществлении
управления функционированием корпоративной телекоммуникационной сети с пакетной коммутацией 35
1.5. Существующие методы идентификации трафика корпоративной сети с
пакетной коммутацией и их оценка 40
1.6. Постановка научной задачи 41
1.7. Выводы по главе 1 43
1 ТІАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТРАФИКА
КОРПОРАТИВНОЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ С ПАКЕТНОЙ КОММУТАЦИЕЙ 44
2.1. Описание трафика сетей с пакетной коммутацией 44
2.2. Математическая модель трафика корпоративных сетей с пакетной
коммутацией 47
2.2.1. Постановка задачи разработки модели трафика корпоративной сети с
пакетной коммутацией 47
2.2.2. Обзор существующих моделей трафика сетей с пакетной коммутацией .. 50 
Стр.
2.2.3. Модели трафика телекоммуникационных сетей, основанные на
свойствах случайных марковских процессов 61
2.3. Математическая модель трафика корпоративной сетей с пакетной
коммутацией на основе скрытых марковских моделей 72
2.4. Выводы по главе 2 91
I2IABA3. АНАЛИЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПРЕДЛОЖЕННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТРАФИКА КОРПОРАТИВНОЙ СЕТИ С ПАКЕТНОЙ КОММУТАЦИЕЙ 93
3.1. Применение предложенной математической модели для описания
протоколов, применяемых в корпоративных телекоммуникационных сетях 93
3.2. Классификация трафика протоколов, используемых в корпоративных
телекоммуникационных сетях 98
3.2.1. Классификация на основе числа компонент модели трафика
корпоративных телекоммуникационных сетей 98
3.2.2. Классификация на основе значений параметров А и ві = (pi, Лі) модели
трафика корпоративных телекоммуникационных сетей 100
3.3. Исследование индивидуальных особенностей трафика сетевых устройств
и пользователей корпоративной телекоммуникационной сети с пакетной коммутацией 108
3.3.1. Анализ влияния загруженности канала передачи информации на
параметры модели трафика 109
3.3.2. Анализ интервалов времени поступления пакетов потоков сетевых
протоколов с использованием предложенной модели трафика 113
3.4. Выводы по главе 3 116
12IAEA 4. АЛГОРИТМЫ И МЕТОДЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТРАФИКА КОРПОРАТИВНОЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ С ПАКЕТНОЙ
КОММУТАЦИЕЙ 117
4.1. Порядок решения задачи идентификации трафика 117 
Стр.
4.2. Применение идентификации в структурном анализе трафика
корпоративных телекоммуникационных сетей с пакетной коммутацией 119
4.3. Разделение трафика корпоративных телекоммуникационных сетей с
пакетной коммутацией 122
4.4. Задача обнаружения изменения свойств трафика корпоративной
телекоммуникационной сети с пакетной коммутацией 126
4.4.1. Структурная модель наблюдаемого трафика корпоративных
телекоммуникационных сетей передачи данных 127
4.4.2. Постановка задачи обнаружения разладки наблюдаемого процесса
поступления трафика в условиях априорной неопределенности 130
4.5. Последовательное обнаружение момента изменения свойств (разладки) трафика корпоративной телекоммуникационной сети с пакетной коммутацией 132 4.5.1. Определение минимального объема данных наблюдений для
применения алгоритма поиска разладки 133
4.5.2. Скорейшее обнаружение момента разладки в условиях априорной неопределенности относительно параметров модели трафика 138
4.6. Обзор существующих алгоритмов классификации трафика корпоративной
сети с пакетной коммутацией 153
4.7. Алгоритм идентификации трафика корпоративной
телекоммуникационной сети с пакетной коммутацией 163
4.8. Выводы по главе 4 166
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ 167
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Список литературы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате исследований решена задача идентификации трафика в современных корпоративных телекоммуникационных сетях с пакетной коммутацией. Задача заключается в разработке математической модели сетевого трафика, анализе и исследовании ее свойств, в создании алгоритма и описании методов идентификации трафика.
При выполнении диссертации получены следующие основные результаты:
1. Сформулирована задача идентификации трафика корпоративной телекоммуникационной сети с пакетной коммутацией.
2. Произведена оценка существующих методов идентификации трафика корпоративной сети с пакетной коммутацией.
3. По результатам сравнительного анализа существующих моделей трафика сетей передачи данных предложена модель, основанная на скрытой марковской модели и обладающая новизной в части определения числа скрытых состояний. Модель ориентирована на использование в полностью автоматических системах анализа, мониторинга и классификации трафика, а также управления сетевыми ресурсами.
4. На основе предложенной модели описан алгоритм классификации
трафика протоколов, используемых в корпоративных телекоммуникационных сетях. Точность проведения классификации достигает 90 %, полнота
классификации достигает 80 %.
5. Проведен анализ влияния загруженности канала передачи информации на параметры модели трафика и исследованы индивидуальные особенности трафика сетевых устройств и пользователей корпоративных телекоммуникационных сетей с пакетной коммутацией.
6. На основе предложенной модели трафика решена задача обнаружения изменения свойств трафика телекоммуникационной сети с пакетной коммутацией. Предложен алгоритм последовательного обнаружения момента разладки в наблюдениях трафика сетей передачи данных. Определен минимальный объем обрабатываемых данных для применения указанного алгоритма, а также разработан алгоритм скорейшего обнаружения момента разладки в условиях априорной неопределенности относительно параметров модели трафика.
7. Представлен порядок решения задачи идентификации трафика сети с пакетной коммутацией. На основании этого порядка разработан и представлен алгоритм идентификации трафика корпоративной телекоммуникационной сети с пакетной коммутацией.
Результаты исследований опубликованы в шести периодических и научно-технических изданиях, входящих в Перечень ВАК РФ, в которых рекомендуются публикации основных результатов диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук и доктора наук. По результатам исследований был получен патент на полезную модель № 94785 «Устройство анализа сетевого трафика».