基于高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的多路徑數(shù)據(jù)并行傳輸技術(shù)研究

魏育華

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基于高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的多路徑數(shù)據(jù)并行傳輸技術(shù)研究

魏育華

廣州華立科技職業(yè)學(xué)院， 廣東 廣州 511325

現(xiàn)階段，移動(dòng)通信技術(shù)的變革中關(guān)于多路徑數(shù)據(jù)并行傳輸技術(shù)的研究已成為移動(dòng)通信行業(yè)的基本單元。高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)接口普遍應(yīng)用48口或24口的網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，其終端支持同時(shí)多網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)接入網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)數(shù)據(jù)采取多行傳輸模式，高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的多路徑數(shù)據(jù)并行傳輸技術(shù)采取了multi-homing特性的前提下應(yīng)用多條路徑進(jìn)行并行方式的數(shù)據(jù)傳輸。在實(shí)際應(yīng)用中多路徑并行傳輸方式在帶寬、延遲等方面的問題會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的接收端數(shù)據(jù)包亂序、緩沖慢等現(xiàn)象的發(fā)生。數(shù)據(jù)包的亂序會(huì)造成監(jiān)控系統(tǒng)畫面?zhèn)鬏斈：约鞍l(fā)送端設(shè)備工作效率降低。此外，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)并行路徑之間的數(shù)據(jù)流遇到VLAN瓶頸發(fā)生擁塞后會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的整體性能被減弱。

高校網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)；多路徑

引言

高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的并行傳輸技術(shù)進(jìn)行多路徑傳輸時(shí)，用來調(diào)度數(shù)據(jù)的輪詢機(jī)制相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)使得發(fā)送端的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)容易發(fā)生不穩(wěn)定的變化。這種平均方式的數(shù)據(jù)傳輸對(duì)發(fā)送端產(chǎn)生的丟包原因進(jìn)行分析導(dǎo)致并行傳輸?shù)男Ч憩F(xiàn)不佳[1]。本文以分析多路徑數(shù)據(jù)并行傳輸技術(shù)為切入點(diǎn)，對(duì)高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的多路徑數(shù)據(jù)并行傳輸技術(shù)進(jìn)行了研究。

高校監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量需要應(yīng)用并行多路徑數(shù)據(jù)傳輸解決方案，其中對(duì)SCTP（Stream Control Transmission Protocol，流控制傳輸協(xié)議）的改進(jìn)是優(yōu)化多路徑并行傳輸方案的核心內(nèi)容。SCTP的改進(jìn)能夠在具體多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控下高效實(shí)現(xiàn)多路徑數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

1 SCTP傳輸策略改進(jìn)的意義

多路徑數(shù)據(jù)傳送的質(zhì)量評(píng)估與單個(gè)路徑的傳輸能力有著內(nèi)在的聯(lián)系。高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容設(shè)計(jì)中對(duì)于選擇高效數(shù)據(jù)傳輸路徑有著較高的要求。實(shí)現(xiàn)多路徑質(zhì)量評(píng)估中要將數(shù)據(jù)調(diào)度和并行多路數(shù)據(jù)分發(fā)原則作為主要的評(píng)估內(nèi)容。高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)在這個(gè)設(shè)計(jì)的前提下才能保證數(shù)據(jù)到達(dá)接收端的有序性，因此改進(jìn)SCTP的傳輸策略的目的是區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸中的丟包原因，進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)重新傳輸?shù)倪^程以保障高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率。這個(gè)過程中需要高校網(wǎng)絡(luò)管理員測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t秒數(shù)以及丟包率。通常網(wǎng)絡(luò)管理人員需要構(gòu)建NS-2平臺(tái)來測(cè)試發(fā)送端到接收端數(shù)據(jù)的序列順序。

高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用多路徑路由進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸在容錯(cuò)性和可靠性方面比單路徑路由有著優(yōu)勢(shì)[2]。選擇多路徑數(shù)據(jù)傳輸路由是提高高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的路由質(zhì)量的重要方法。高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)是由路由功能的散點(diǎn)分布式視頻傳輸組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，視頻數(shù)據(jù)的傳輸需要多個(gè)節(jié)點(diǎn)的共同作用，路由協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下節(jié)點(diǎn)的重要環(huán)節(jié)。結(jié)合高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求對(duì)路由進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)是保障高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸能力和應(yīng)用狀態(tài)的前提和基礎(chǔ)。這個(gè)過程中對(duì)于高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境以及設(shè)備傳輸?shù)穆酚蓞f(xié)議等因素的考量有著必要性。高校監(jiān)控系統(tǒng)分布式控制的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與其傳輸數(shù)據(jù)的帶寬之間的聯(lián)系決定了高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)在其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的安全性和擴(kuò)展性。

科學(xué)合理的傳輸路由協(xié)議在高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用需要采用分布式的路由算法。高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)作為一種沒有中心點(diǎn)的分布式控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，分布式的路由算法與高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)具有內(nèi)在的統(tǒng)一性。一方面，分布式的路由算法自適應(yīng)能力較之普通的路由算法能夠適應(yīng)高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)存在變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化具有明顯的不可預(yù)測(cè)性，因此在路由協(xié)議中要求必須具備自適應(yīng)能力。另一方面，分布式路由算法沒有環(huán)路的特點(diǎn)能夠有效避免帶寬浪費(fèi)和路由報(bào)錯(cuò)等問題的發(fā)生。

此外，高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的一個(gè)基本要求便是路由協(xié)議的無環(huán)路特點(diǎn)。SCTP的改進(jìn)同時(shí)在高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)收發(fā)端的路由計(jì)算中減少了維護(hù)控制這項(xiàng)功能的成本費(fèi)用，在對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用過程中普遍要求成本費(fèi)用的開支在路由控制方面的減少，SCTP的改進(jìn)正是這種模式所要求的技術(shù)變革。高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)在完整性方面的硬性要求需要功能專一性的穩(wěn)定路由協(xié)議。這種專業(yè)穩(wěn)定的路由協(xié)議中包含了大結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性以及實(shí)際應(yīng)用中的安全性等內(nèi)容。

2 多路徑路由協(xié)議的應(yīng)用分析

多路徑路由協(xié)議中路由建立的方式有著根本的不同。主動(dòng)式路由協(xié)議、按需路由協(xié)議和混合路由協(xié)議是路由建立方式的各類型選擇。其中主動(dòng)式路由協(xié)議與表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議的概念具有一致性，在應(yīng)用主動(dòng)式路由協(xié)議中對(duì)于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的單個(gè)節(jié)點(diǎn)都周期性重復(fù)性的進(jìn)行路由分組廣播[3]。這個(gè)過程是以維護(hù)路由表到達(dá)單體節(jié)點(diǎn)的路由時(shí)間，同時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓瘜?duì)路由表進(jìn)行及時(shí)的更新，以保證數(shù)據(jù)包準(zhǔn)時(shí)到達(dá)接收端。這種方式能夠反映出高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息和特點(diǎn)。此外主動(dòng)式的路由協(xié)議是實(shí)際應(yīng)用中其優(yōu)勢(shì)的表現(xiàn)，主要是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的路由信息在更新的過程中其數(shù)據(jù)分組傳輸時(shí)延遲較小，但由于需要路由進(jìn)行報(bào)文的控制而表現(xiàn)出的路由協(xié)議占用率高出線卡頓的現(xiàn)象也較為普遍。

DSDV、FSR、OLSR、TBRPF、LANMAR等協(xié)議方式是主動(dòng)式路由協(xié)議的主要應(yīng)用技術(shù)。按需路由的協(xié)議中其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對(duì)路由信息的維護(hù)具有典型的次要性，數(shù)據(jù)分組傳輸?shù)倪^程中表現(xiàn)有需求的行為時(shí)才會(huì)主動(dòng)查詢路由信息。路由查找和路由維護(hù)兩個(gè)方面的內(nèi)容是按需路由協(xié)議的組成集合。主動(dòng)式路由協(xié)議與按需式路由協(xié)議的區(qū)別在于按需路由協(xié)議的占用率較低，因此能夠保證數(shù)據(jù)及時(shí)到達(dá)接收端。因此按需路由協(xié)議在無線網(wǎng)絡(luò)中采用范圍比有線網(wǎng)絡(luò)所采用的范圍更廣泛。按需式路由協(xié)議有著明顯的缺點(diǎn)。這種缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為數(shù)據(jù)報(bào)文傳送過程中延遲較高、數(shù)據(jù)傳輸慢等。對(duì)于高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性并不適用所需式的路由協(xié)議。

AODV、DSR、TORA、ABR、MSR等內(nèi)容是所需式路由協(xié)議的主要表現(xiàn)形式。結(jié)合了主動(dòng)式路由協(xié)議和按需路由協(xié)議的混合式路由協(xié)議是高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的主要選擇協(xié)議?；旌鲜铰酚蓞f(xié)議能夠在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的局部區(qū)域內(nèi)選擇主動(dòng)式路由協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的路由查找中選擇按需式路由協(xié)議。因此能夠有效避免主動(dòng)式路由協(xié)議中占用率高的問題以及按需式路由協(xié)議中的延遲卡頓的問題。

ZRP、CEDAR、SRL等內(nèi)容是混合式路由協(xié)議的主要表現(xiàn)形式。高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中排除選擇單路徑的數(shù)據(jù)并行傳輸是因?yàn)閱温窂降臄?shù)據(jù)并行傳輸技術(shù)占用帶寬的比例較大以及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化不高的性質(zhì)。選擇多路徑并行傳輸技術(shù)能夠有效地利用帶寬資源，從而在減少連接中斷率以及網(wǎng)絡(luò)分隔等難題的解決中達(dá)到整合優(yōu)化的效果。高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)所需要的路由算法占用率不高的同時(shí)要體現(xiàn)出傳輸數(shù)據(jù)快的特點(diǎn)[4]。

因此，依據(jù)有線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議對(duì)新的路由協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)能夠解決傳輸數(shù)據(jù)延遲高的問題?，F(xiàn)階段應(yīng)用普遍的路由協(xié)議需要應(yīng)用相關(guān)的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)對(duì)路由的查找，其中因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)造成的路由失效需要應(yīng)用到這類型技術(shù)手段。

3 結(jié)束語

高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的多路徑數(shù)據(jù)并行傳輸數(shù)據(jù)在適應(yīng)高校網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用，其要求多路徑數(shù)據(jù)并行傳輸?shù)倪^程中實(shí)現(xiàn)丟包少、速率快的特點(diǎn)。因此積極的選擇路由協(xié)議是解決這個(gè)問題的重要方法。

[1]鄭理，蘇偉，郜帥. 基于連接標(biāo)識(shí)的多路徑傳輸[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2017，27（10）：24-27.

[2]付應(yīng)輝，劉必果，束永安. 基于SDN的胖樹數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)多路徑負(fù)載均衡算法研究[J]. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2017，34（9）：147-152.

[3]崔峰，付保紅，吳春梅，等. 基于ANN的多路徑傳輸WSNs數(shù)據(jù)丟包率預(yù)測(cè)[J]. 自動(dòng)化儀表，2017，38（2）：61-64.

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Research on Multi-Path Data Parallel Transmission Technology Based on University Network Monitoring System

Wei Yuhua

Guangzhou Huali Science and Technology Vocational College, Guangdong Guangzhou 511325

At this stage, research on multi-path data parallel transmission technology in the transformation of mobile communication technology has become the basic unit of the mobile communication industry. The network monitoring system interface of the university generally applies 48-port or 24-port network access equipment. The terminal supports simultaneous multi-network interface technology to access the network while the data adopts multi-line transmission mode. The multi-path data parallel transmission technology of the university network monitoring system is adopted. On the premise of the multi-homing feature, multiple paths are used for parallel data transmission. In practical applications, the problems of bandwidth and delay in the multi-path parallel transmission mode may cause the data packet out of order and slow buffering of the receiving end of the network monitoring system. The out-of-order of the data packet will cause the transmission of the monitoring system to be blurred and the working efficiency of the transmitting device to be reduced. In addition, when the data stream between the parallel paths of the network monitoring system transmits data and encounters the congestion of the VLAN bottleneck, the overall performance of the network monitoring system is weakened.

college network; network monitoring system; multipath

TN915.0

A

魏育華（1983—），男，廣東廣州人，碩士，講師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用。