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論文題目：模擬虛擬化網路的拓撲、配置生成與故障模擬
一、立題依據(包括研究目的、意義、國內外研究現狀和發展趨勢，需結合科學研究發展趨勢來論述科學意義;或結合國民經濟和社會發展中迫切需要解決的關鍵科技問題來論述其應用前景。附主要參考文獻目錄)(不少於800字)
研究目的
網路通訊在當今迅速發展的資訊科技中佔有重要的地位，而使網路的正常執行和網路的服務質量得到保證，需要強大的網路管理系統作為支援。網路管理在網路通訊中發揮越來越重要的作用。與此同時，伴隨當前虛擬化技術的成熟以及現代網路規模的不斷擴大，面向虛擬網路的管理變得日益普遍。虛擬化的網路與傳統計算機網路相比管理起來更為複雜，而兩者的一個重要區別就是，網路節點有更為頻繁的變更。要確保虛擬化網路的執行和服務質量，就要求一個能夠滿足對虛擬化網路進行管理的網路管理方法。論文的研究目的就是對虛擬化網路的管理的部分內容進行探究和分析。
研究意義
對於網路管理來說，構造網路的拓撲和生成網路的基本配置資訊，呈現到圖形介面中無疑是最直觀地反映網路的佈局情況和其他一些必要基本資訊的方法。而對於網路節點變化比較頻繁的虛擬化網路來說，能夠不斷獲取其最新、最準確的拓撲資訊是非常重要的，也是要比傳統網路拓撲獲取更為困難的。解決虛擬化網路的準確拓撲呈現問題，能夠完成對按需的虛擬化網路提供拓撲呈現和網路配置資訊的生成，這將會極大地方便對虛擬化網路的管理和分析。而對網路故障的模擬研究，會對網路可能面臨的問題進行模擬預測，從而為進一步的故障處理提供參考。
國內外研究現狀和發展趨勢
網路管理由純粹的人工維護到計算機輔助的自動化管理，人們對網路管理的需求逐漸明晰和深入，網路管理系統向複雜化、專業化和綜合化方向發展。管理功能是提供給使用者使用的，隨著使用者對網路管理認識的深化，網路管理經驗的增強，以及為適應現代網路管理新業務的需求，新的管理功能不斷湧現，原有的管理功能也在不斷深化，管理內容越來越細緻，不論是基本管理功能，還是輔助管理功能，其管理精細化程度都將越來越高。總之，網路管理系統正向著綜合化和精細化的方向發展，網路管理系統將是一個越來越複雜的系統工程。
伴隨虛擬化技術的成熟及應用，許多企業和單位開始嘗試使用虛擬化技術，因此對虛擬化網路進行高效的管理的需求變得尤為突出。面對這一問題，一些研究單位和個人對虛擬化網路的管理中的拓撲分析等方面也做出了一些研究。
主要參考文獻
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二、研究內容和目標(說明課題的具體研究內容，研究目標和效果，以及擬解決的關鍵科學問題。此部分為重點闡述內容)(不少於2500字)
論文擬研究的方向，主要是為了解決在虛擬化網路管理中網路拓撲的構建問題、網路配置資訊的生成問題，以及對虛擬網路可能出現故障及其引起的告警資訊效果的模擬。以Web技術為基礎，對上述問題進行研究和程式設計測試，以期其用於對虛擬化網路的管理，使管理人員對目標網路有更為直觀和具象的`認識，方便對目標虛擬網路的管理。
研究內容
1、按需的虛擬化網路拓撲自動生成的分析與研究。
網路拓撲生成是通過對現實網路建立模型，然後利用模型生成網路拓撲的方法。它與網路拓撲發現是不同的，後者是從一點出發，探測周圍網路拓撲的方法。在對計算機網路的管理研究中，基於真實網路的進行網路模擬是計算機網路研究的一種重要方法。由於網路存在多樣性和複雜性，影響網路模擬穩定性的重要因素就是所使用的網路拓撲模型。用盡量能反映真實網路的模型作為對真實網路環境的一種抽象，使之作為網路模擬的基本輸入，是取得正確結果的必要條件。這部分的主要研究內容，就是建立一個能夠儘可能準確反映真是網路的虛擬網路拓撲，為下一步的研究做好準備。
首先，需要獲取一些資訊(諸如網路包含的路由器數量或交換機數量、路由器包含埠數量、網路包含的鏈路的數量、以及網路節點的最大的出度)，來作為真實網路的關鍵資訊。根據這些給定的網路的基本資訊，進行分析，制定一套可行的拓撲生成演算法，來模擬網路可能的網路拓撲，構建一個符合給定網路資訊的虛擬網路。這裡應該注意構建的虛擬網路的拓撲應該滿足：1)具有代表性，即生成的拓撲圖要能夠準確反映網路的各個方面，符合按需給定的條件;2)詳細的網路內實體節點的關聯關係，這對下一步的研究非常重要。
2、虛擬化網路的配置資訊的生成。
這一部分的研究內容主要是將上一步的拓撲結構的實體資訊例項化。首先根據第一部分的研究分析結果，可以得到一個對給定資訊的虛擬網路的初步構建的一個網路節點的連線關係。通過進一步分析可以得出，在此虛擬網路中一種可能的網路結構，及其網路結構中各節點和連線的關聯關係。
同時，建立各網路實體的資訊模型，建立其對應的xsd檔案。在xsd檔案中，包含對虛擬網路建立的模擬實體的資料結構，能夠描述每一類網路實體的配置資訊的名稱和型別。構建一段?擴充套件樣式錶轉換語言(xslt)。作為可擴充套件樣式表語言(xls)規範的一部分，其可以對XML (標準通用標記語言 的子集)文件 進行轉化。利用這一段擴充套件樣式語言將包含基本型別的xml檔案豐富擴充套件為包含所有例項詳細配置資訊的xml文件。
然後，基於web service的理論和程式設計方法，讀取獲得例項配置文件，並對其進行進一步的程式設計分析處理，建立一種合理的資料結構用於儲存這些例項資訊，作為進一步呈現拓撲圖的資料來源。最後，根據例項資訊畫出虛擬網路的拓撲圖進行呈現。定義WSDL介面，定義相關操作，程式設計實現網路拓撲圖的呈現。需要注意的是網路是處於不斷的發展變化之中，網路結構和配置也會隨之進行不斷的更新。網路拓撲的管理要求管理系統能夠根據網路的變化自動更新網路拓撲資訊，動態的監視網路裝置的執行情況。
3、被管計算機網路的故障模擬。
網路管理的一個重要功能就是使網路穩定、可靠的執行;利用網路執行資訊分析網路執行狀態，監控網路異常情況，譬如某個裝置突然出現異常流量，某個節點出現大量丟包等，從而對網路故障做出預警;在網路發生故障時，利用網管系統收集資訊，對故障點進行定位，對網路告警產生的可能故障做出一定程度上的判斷，為故障排除提供支援。而計算機網路故障是紛繁複雜的，硬體的問題、軟體 的漏洞 、病毒 的侵入等都有可能引起網路的故障。本課題主要是對被管網路可能出現的部分網路故障進行建模，制定檢測標準，設計告警形式，使模擬的網路故障能夠以告警的形式體現出來，能夠在網路拓撲圖上呈現出來。
首先，設計出諸如鏈路斷開、鏈路或埠負荷過大、路由或交換節點損壞等故障模型。然後建立合理的網路故障模擬模型，通過設定埠傳輸資料量、鏈路傳輸資料量、網路節點up/down、鏈路連結通斷等資訊作為模型引數，並給這些作為衡量標準的引數設定標準閾值。對於某種故障型別，改變此類相關引數的值，來影響網路的效能標準。然後進一步將在網路上產生負面的效果體現出來，作為網路管理的參考。
研究目標和效果
本課題的研究目標對應研究內容分為三部分：
首先，根據給定網路的一些基本資訊，構建生成出一個符合標準的虛擬網路，表現出其基本的一種節點關聯關係，建立一個簡單的對應的虛擬網路的拓撲結構。
然後，根據上一步建立的簡單拓撲結構，以及寫定的網路中實體的資訊模型，並根據寫定的對映關係，隨機產生出一個包含有網路實體詳細配置資訊的例項文件。最後，以例項文件作為資料來源，程式設計實現包含詳細配置資訊的虛擬網路的拓撲圖，並呈現出來。保證能夠產生一個包含虛擬網路完備的拓撲結構圖，並可以體現出網路中實體的詳細配置資訊
另外，還要模擬被管計算機網路的的網路故障，通過模擬模型產生出相對應的可能引起的網路告警效果。制定出幾種可能的網路故障，通過建立一個模擬模型，模擬出這些故障可能引起的網路狀況，及體現在網路中產生的負面效果。並將這些效果在上述建立的網路拓撲圖中呈現出來。
擬解決問題
1、首先，解決的問題是對目標網路進行虛擬化的建模問題。這裡主要需要研究制定一個網路拓撲生成演算法。要求該演算法能夠根據給定網路的少量基本資訊，如網路中節點數量(n)、網路中連線數量(m)、網路中節點的最大出度(p)，成功地構建一個具有一定代表性，能夠正確表示此網路的虛擬網路，並生成其網路拓撲結構。
2、生成虛擬網路的配置資訊。這部分主要是能夠編寫一段?擴充套件樣式錶轉換語言，利用虛擬網路的資訊模型，自動、隨機的生成一組資訊模型的例項，這些例項具備完備的配置資訊。並且，對於這些配置資訊而言，其某些表示關聯和包含關係的關鍵欄位必須是合法的，符合第一個問題中所生成拓撲結構中的網路實體關聯、包含關係;而對於其他的欄位，則可以是隨機生成的對應型別的資料。
3、被管網路故障的模擬。這裡要解決的主要問題是，建立一個故障模擬模型。模型的輸入引數為模擬數種的故障型別;中間部分根據故障的型別來對設定的模型引數進行修改;最後，輸出網路的告警資訊，作為故障產生的效果。
三、研究方案設計及可行性分析(包括：研究方法，技術路線，理論分析、計算、實驗方法和步驟及其可行性等)(不少於800字)
研究方案設計
1.研究方法
針對本課題的研究內容和特性，達到研究目標和完成畢業論文，採用如下的研究方法：
(1)理論知識準備：採用文獻調查法，利用學校圖書館、網上相關學術資料庫等資源，來進一步瞭解具體的網路管理中，關於拓撲生成和故障模擬等課題的研究現狀和一些技術細節;
(2)改進技術和主要研究點確定：以生成虛擬網路拓撲結構和自動生成虛擬網路中配置資訊為主要研究點，輔以網路故障的模擬模擬研究;
(3)技術調研：對課題中涉及的拓撲生成的圖論相關基本原理，以及配置資訊自動生成技術進行學習，然後針對具體的技術方案進行技術調研，確定實現方式;
(4)設計技術方案：在理論準備和技術調研的基礎上，確定基於web service理論確定技術實現方案;
(5)實現並測試：理論與實踐相結合，根據設計出的技術方案，對需要改進的關鍵部分進行模擬，驗證方案的可行性;
(6)完成論文：整理文獻資料、程式碼和資料等，完成論文。
2、技術路線
(1)按需虛擬網路拓撲結構生成服務，分析目前現有的網路拓撲結構生成工具的原理，建立網路拓撲生成演算法;
(2)網路配置資訊生成服務，研究擴充套件樣式錶轉換語言自動生成擴充套件資訊的方法，根據固定資料模型，生成一組具體資料;
(3)故障模擬服務，分析研究幾種常見網路故障，進一步分析故障可能引起的對應網路告警資訊，模擬網路故障;
(4)對上述提出的關鍵技術進行程式設計模擬實現。
總的來說，在網路管理範疇內研究現有的拓撲生成和配置資訊生成技術方法，結合本課題具體情況，提出相應的實現技術，並豐富細節，最後基於web service理論程式設計實現;根據故障模擬理論，提出本課題適用的模擬模型。
可行性分析
近年來，網路管理技術的不斷豐富和發展，為本課題的研究奠定了堅實的理論背景和相關技術支援。比如，web service理論在網路管理中的應用，使網路管理中的一些功能的開發實現變得簡單易行。同時XML在網路管理中也有很多應用，其中XML schema作為網路介面的大資料量的傳輸載體，就可以應用到本專案中來儲存網路配置資訊。
總的來說，在此基礎上，根據上述實驗方案進行設計研究，思路是清晰的，研究方法是可行的。
四、本研究課題可能的創新之處(不少於500字)
本課題研究主要是為了解決在虛擬化網路管理中網路拓撲的構建問題、網路配置資訊的生成問題，以及對虛擬網路可能出現故障及其引起的告警資訊效果的模擬。本課題為實現此目標，在策略思想和關鍵技術上的創新點主要有以下幾點。
1、首先，對於網路拓撲結構的生成，這裡要研究的是根據網路的一組簡單資訊，模擬生成出一個網路可能的拓撲結構，這是非常有創新意義的。這裡需要提出一個能夠根據這些簡單資訊生成網路拓撲結構的演算法，這一演算法與現有的網路拓撲生成演算法是有很大不同的。
2、在網路配置資訊的生成過程中，是根據基本的資訊模型，自動生成一組符合資訊模型的網路配置資訊資料，並且這些資料的關鍵欄位都具有關聯關係上的真實性和有效性。這裡自動生成一組網路配置資訊，破除了網路配置資訊生成的侷限性，降低了生成的複雜性，是虛擬網路配置資訊的生成變得簡單，充實而且準確。
3、故障資訊的模擬中，可以根據故障，設定了一套衍生規則邏輯，來影響網路的執行效果。這一套邏輯，需要將模擬故障轉化成負面的效果，體現在網路中。這需要建立新的模擬模擬的邏輯，提出合理有效的引數比較判斷方法。
4、使用面向介面的方法程式設計模擬，更具靈活性。
綜上所述，本課題的研究內容在思想和關鍵技術上主要有這四點創新之處。
五、研究基礎與工作條件(1.與本專案相關的研究工作積累基礎 2.包括已具備的實驗條件，尚缺少的實驗條件和擬解決途徑)(不少於500字)
1、研究工作積累基礎
本人所在實驗室研究組的主要研究內容為web service介面技術在網路管理中的應用，在學習過程中，我在充分了解、學習了WSDL介面的定義，XML scheme資訊模型的定義，有充分的理論知識儲備。
另外，本人在研究組的網路管理原型系統構建的專案中，承擔過一些涉及網路拓撲構建，網路配置資訊呈現，以及網路故障告警資訊的模擬檢測和呈現工作。具備進行課題研究模擬的實踐經驗。
對如何進行原型系統開發進行了深入的學習，學習了開發時所需要用到的程式語言，比如java、JSP、XML等語言，為將來的課題模擬的開發工作打下了一定的基礎。
所以，對於本課題的提出研究內容和方向，本人具備研究和建立原型系統進行模擬驗證的能力。
2、已具備的實驗條件及缺少的實驗條件和擬解決途徑
本課題研究，需要查詢網路拓撲生成和故障模擬的相關資料和論文，學校的圖書館和網路資料資料庫為此提供強大的支援。另外，對於課題需要模擬的工作，本人可以利用所在實驗室研究組的伺服器資源，進行實驗環境的模擬構建和模擬原型系統的開發，本人所在研究組具備相關研究所用的模擬硬體環境。同時，實驗室研究組的老師和同學們，也可以為本課題研究的內容做一些支援和幫助。
但是由於之前缺乏一些對網路拓撲生成演算法相關圖論知識的深入學習，需要進一步的瞭解和學習。本人有決心和能力做好這方面的學習和研究。