CN101710867B - 一种网络可靠性监测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网络可靠性监测方法，该方法包括：各节点分布式动态感知网络拓扑的变化；计算网络破坏度、网络连通系数和节点重要度，并计算网络综合抗毁测度，所述网络综合抗毁测度是所述网络破坏度、网络连通系数和节点重要度的线性加权组合；根据所述网络破坏度、网络连通系数和网络综合抗毁测度，判定网络的损毁状况，根据所述网络损毁状况，采用相应的可靠性策略对网络进行调整。

Description

一种网络可靠性监测方法和装置

技术领域

本发明属于网络技术领域，尤其涉及一种网络可靠性的监测方法。

背景技术

随着信息技术的不断发展以及对人类生活各个方面影响力的日益加深，网络基础设施已经成为关系国计民生的战略资源，网络生存性、可靠性的重要性也日益凸现。近年来，尽管大量的人力、物力被投入到网络的管理、维护环节，但如何在军事打击、恐怖袭击以及自然灾害等极端环境下提高网络的抗毁能力、可靠运行；如何应对平时环境下针对网络设备的恶意攻击和侵害所造成的网络节点设备、链路毁坏，成为网络必须面对的问题。这两类破坏事件与日常设备、线路故障最为本质的区别在于以下三个方面：

1、不具备长期或短期的统计规律性，突发性强，难以预测；

2、多点并发，在时间与空间分布上呈现出完全不同的特性；

3、破坏作用更加强烈、持久。

现有的网络管理技术主要面向平时故障模型，基本设计思想与实现机制都不足以解决上述问题。

目前，关于如何提高网络抗毁性能的研究正逐渐引起国内外研究者的重视，研究主要集中在：抗毁网络模型、抗毁网络设计和网络抗毁性评估三个方面。其中抗毁网络模型和抗毁网络设计的研究涉及到图论、概率论、算法分析、优化理论等诸多方面，综合性很强，能对通信网络的设计和建设起到指导性作用。网络抗毁性评估的研究多是围绕抗毁性测度以及通信网络优化等方面展开。

对网络性能的评估，人们通常是依据网络拓扑结构，节点的路由协议等方面进行。抗毁性、可靠性是评估网络性能因素中最直观和最重要的。关于网络抗毁性(invulnerability)尚没有公认的定义，由于学科背景和研究层次划分的差异出现了许多重叠、交叉、相近的概念，诸如：可靠性(reliability)、生存性(survivability)和可用性(availability)等等。在通信网络领域通常将可靠性划分为拓扑层、部件层、业务层，分别对应于抗毁性、生存性和有效性，即在通信领域一般认为抗毁性是指网络拓扑结构的可靠性，不涉及网络节点和链路的可靠性。结合通信领域的常识，此处将网络的抗毁性描述为：网络中出现选择性攻击或者随机性攻击(包括部件的随机故障)时，网络维持或恢复其性能到一个可接受程度的能力。

网络拓扑的抗毁性评估一直是个十分棘手的问题，目前已有的定量评估指标多是基于图论从网络连通性的角度进行描述，例如，连通度(connectivity)、粘聚度(cohesion)指标，指的是至少需要破坏几个节点或几条边才能中断部分节点之间的通信，上述指标只考虑了网络拓扑被破坏的难易程度，却未考虑网络所遭受的破坏程度。再如，完整度(integrity)、粘连度(tenacity)指标，虽然考虑了网络被破坏的容易程度，还同时考虑了网络被破坏后最大连通片的规模以及连通片的数目，相较之下是一个更为细致的抗毁性测度，但研究表明关于完整度和粘连度的计算问题均为NP完全问题。本发明公开一种新的定量网络拓扑抗毁测度，其综合考虑了网络拓扑受损后的破坏度、连通性以及节点重要度等因素，是一种合理、科学、计算快速简单并实用的综合网络抗毁测度。

在通信网络运营维护中，网络管理员承担着绝大部分网络环境的感知、分析、决策、执行等任务，而人工的分析、决策周期通常以天为单位，在复杂、多变化的网络环境下，即便是经验丰富的管理员，也无法快速完成分析、决策。现有的技术主要通过人工干预的方式实现网络管理，不具备网络环境的实时分析以及管理策略的变更能力，每一次对管理策略的调整，都需要依赖网络管理员对当前网络状态的检测、分析以及基于知识和经验的决策过程。

当网络遭受重大破坏或普通网络故障时，网络拓扑处于激烈变化的情形，人工的反应和干预速度又远远落后于网络拓扑变化的速度，网络也需要管理员“实时”监控网络拓扑的受损情况、评估受损网络的抗毁耐受力，提高网络运行的可靠性。显然，人工无法在毫秒甚至秒级的时间周期内迅速完成上述检测、分析、决策、配置的任务。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种网络可靠性监测方法和装置，能够对网络实时进行可靠性监测，节省人力和时间。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种网络可靠性监测方法，该方法包括：

各节点分布式动态感知网络拓扑的变化；

计算网络破坏度、网络连通系数和节点重要度，并计算网络综合抗毁测度，所述网络综合抗毁测度是所述网络破坏度、网络连通系数和节点重要度的线性加权组合；

根据所述网络破坏度、网络连通系数和网络综合抗毁测度，判定网络的损毁状况，根据所述网络损毁状况，采用相应的可靠性策略对网络进行调整；

其中，所述网络破坏度度量在某一时刻网络拓扑遭受破坏的程度；

所述网络连通系数度量网络受损后网络的连通性。

优选地，所述动态感知网络拓扑的变化包括：

基于Hello协议、Exchange协议和网络拓扑状态信息库动态感知网络拓扑的变化。

优选地，所述基于Hello协议、Exchange协议和网络拓扑状态信息库动态感知网络拓扑的变化包括：

节点启动后，以预先设置的第一间隔周期地发送Hello数据包；

节点接收其他节点的Hello数据包以后，更新该节点的邻居节点列表，并更新该节点的网络拓扑状态信息库；

当网络完成组网并稳定运行之后，各节点以第一间隔的偶数倍为间隔周期地发送Hello数据包，维护各节点的邻居关系；

当节点超过第二间隔没有收到某邻居节点发送的Hello数据包时，判定该节点与该邻居节点之间链路断开，该节点继续等待第二间隔的偶数倍的间隔时间，如果仍没有收到该邻居节点的Hello数据包，则认为该节点与该邻居节点之间的拓扑关系发生变化，更新邻居节点列表和网络拓扑状态信息库，并触发局部更新Exchange协议；

各节点以第三间隔周期地触发Exchange协议，如果节点更新的邻居节点列表和网络拓扑状态信息库的条目数介于第一阈值和第二阈值之间，则触发局部更新Exchange协议，所述第二阈值大于第一阈值，如果节点更新的邻居节点列表和网络拓扑状态信息库的条目数大于第二阈值，则触发全部更新Exchange协议；

各节点根据接收到的Exchange数据包更新各自的网络拓扑信息库，并将更新后的网络拓扑信息库内容填充入Exchange数据包，广播发送至邻居节点。

优选地，所述方法还包括：根据计算得到的网络综合抗毁测度动态调整所述第一间隔、第二间隔和第三间隔。

优选地，所述计算网络破坏度包括：

将网络拓扑状态变化前后减少的网络拓扑状态边数量除以网络拓扑状态变化前的网络拓扑边数量得到的商作为所述网络破坏度。

优选地，所述计算网络连通系数包括：

每个连通分支中的节点数占网络总节点数的比例与该连通分支的平均路径长度的乘积求和，将和与网络拓扑的连通分支数相乘取倒数得到网络连通系数。

优选地，所述计算节点重要度包括：

用“1”减去没有任何节点收缩时网络拓扑图的凝聚度与当前节点收缩后网络拓扑图的凝聚度的商，将所得差作为当前节点的重要度；所述网络拓扑图的凝聚度为网络中的节点数目与节点之间的平均最短跳数乘积的倒数。

优选地，所述判定网络的损毁状况包括：

当所述网络破坏度小于或等于第三阈值时，判定网络损坏状况为第四级；否则，判定网络损坏状况为第三级，并执行以下步骤；

当所述网络连通系数小于第四阈值时，判定网络损坏状况为第二级，并执行以下步骤；

当所述网络综合抗毁测度小于第五阈值时，判定网络损坏状况为第一级。

优选地，所述根据网络损毁状况，采用对应的可靠性策略对网络进行调整包括：

当网络损毁状况为第四级时，执行常规的网络可靠性策略；

当网络损毁状况为第三级时，调整网络路由协议的定时器，减小路由协议的定时间隔，加快路由的收敛时间；

当网络损毁状况为第二级时，调整各业务流的优先级，将加急业务的优先级提高；

当网络损毁状况为第一级时，终止网络的一切业务，等待网络恢复。

另一方面，本发明实施例还提供一种网络可靠性监测的装置，包括：

感知单元，用于动态感知网络拓扑的变化；

计算单元，用于计算网络破坏度、网络连通系数和节点重要度，并计算网络综合抗毁测度，所述网络综合抗毁测度是所述网络破坏度、网络连通系数和节点重要度的线性加权组合；

判定单元，用于根据所述网络破坏度、网络连通系数和网络综合抗毁测度，判定网络的损毁状况；

调整单元，用于根据所述网络损毁状况，采用相应的可靠性策略对网络进行调整；

其中，所述网络破坏度度量在某一时刻网络拓扑遭受破坏的程度；

所述网络连通系数度量网络受损后网络的连通性。

通过本发明实施例，可以方便地加入到网络的分层体系结构中并不改变现有网络的路由架构，代替人工完成“实时”的网络拓扑探测、抗毁性分析和可靠性监测任务，使网络管理员得到极大的解放，并尽可能地使网络在极端环境下，最大限度地发挥网络资源的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的网络可靠性监测方法的示意图；

图2是本发明实施例一中的CTI-NRMM网络分布式实施方法；

图3是节点网络抗毁性分析和可靠性策略框架示意图；

图4是自定义协议控制报文格式的示意图；

图5是Hello协议信息报文格式的示意图；

图6是Exchange协议信息报文格式的示意图；

图7是节点网络抗毁性分析过程的示意图；

图8是本发明实施例二提供的一种网络可靠性监测装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种网络可靠性监测方法，如图1所示，该方法包括：

步骤S101：各节点分布式动态感知网络拓扑的变化；

步骤S102：计算网络破坏度、网络连通系数和节点重要度；

步骤S103：计算网络综合抗毁测度，所述网络综合抗毁测度是所述网络破坏度、网络连通系数和节点重要度的线性加权组合；

步骤S104：根据所述网络破坏度、网络连通系数和网络综合抗毁测度，判定网络的损毁状况，根据所述网络损毁状况，采用相应的可靠性策略对网络进行调整。

其中，动态感知网络拓扑的变化可以包括：基于Hello协议、Exchange协议和网络拓扑状态信息库动态感知网络拓扑的变化。

其中，基于Hello协议、Exchange协议和网络拓扑状态信息库动态感知网络拓扑的变化可以具体采用如下步骤：

步骤S201：节点启动后，以预先设置的第一间隔周期地发送Hello数据包；

步骤S202：节点接收其他节点的Hello数据包以后，更新该节点的邻居节点列表，并更新该节点的网络拓扑状态信息库；

步骤S203：当网络完成组网并稳定运行之后，各节点以第一间隔的偶数倍为间隔周期地发送Hello数据包，维护各节点的邻居关系；

步骤S204：当节点超过第二间隔没有收到某个邻居节点发送的Hello数据包时，判定该节点与该邻居节点之间链路断开，该节点继续等待第二间隔的偶数倍的间隔时间，如果仍没有收到该邻居节点的Hello数据包，则认为该节点与该邻居节点之间的拓扑关系发生变化，更新邻居节点列表和网络拓扑状态信息库，并触发局部更新Exchange协议；

步骤S205：各节点以第三间隔周期地触发Exchange协议，如果节点更新的邻居节点列表和网络拓扑状态信息库的条目数介于第一阈值和第二阈值之间，则触发局部更新Exchange协议，所述第二阈值大于第一阈值，如果节点更新的邻居节点列表和网络拓扑状态信息库的条目数大于第二阈值，则触发全部更新Exchange协议；

步骤S206：各节点根据接收到的Exchange数据包更新各自的网络拓扑信息库，并将更新后的网络拓扑信息库内容填充入Exchange数据包，广播发送至邻居节点。

优选地，还可以根据计算得到的网络综合抗毁测度动态调整所述第一间隔、第二间隔和第三间隔。

以下以一个具体的实施例详细说明本发明的具体实现。

提出一种新的综合网络抗毁测度——网络抗毁率EFF(G)，该测度全面考虑了网络拓扑受损后的破坏度、连通性以及节点重要度，该测度可用于一般通信网络的定量抗毁性评估；并针对网络遭受重大破坏或普通网络故障时，网络拓扑处于激烈变化的情形，提出一种完整的以提高网络可靠性的监测机制——CTI-NRMM(Cognitive Topology and Invulnerability evalutaiton basedNetwork Reliability Monitor Mechanism，CTI-NRMM)，该机制分布式部署，实时动态探测网络拓扑，结合定量的网络抗毁性分析结果，自适应地调整网络探测行为，同时选择网络可靠运行策略，使网络能够自适应环境的变化，提高极端环境下网络运行的可靠性。

为了达到上述目的，本发明提出的CTI-NRMM部署在网络中的各个节点，每个节点配置一个可靠性策略库，使网络运行能够根据网络损毁的状况动态选择可靠性策略，使网络具备动态自适应网络拓扑环境变化的能力。而网络管理人员则通过配置、管理和调整可靠性策略库来实现对网络资源的分配(如附图2所示)。该机制将使网络管理员能够从繁重的监控任务中解脱出来，而把更多的时间和精力用于制定、调整管理策略，使网络管理员的知识和经验得到更加充分的发挥。

各节点的CTI-NRMM包括三个模块(如附图3所示)：

网络拓扑的动态感知；

网络抗毁性分析；

依据抗毁性分析结果，和预先配置的网络可靠性策略库，动态选择策略，调整网络运行。

为应对网络拓扑激烈变化，所述步骤A用于实时探测、收集全网络的拓扑信息，为确保网络体系结构层次的清晰性，CTI-NRMM机制的网络拓扑探测行为独立于路由协议，包括以下内容：

A1、Hello协议；

A2、Exchange协议；

A3、网络拓扑状态信息库。

由这两个基本协议和一个网络拓扑状态信息库共同实现拓扑的实时探测与动态更新。在协议的运行中，为及时跟上网络拓扑变化的速度，协议参数需要依据网络抗毁性计算结果自适应调整。

为快速评估网络的抗毁性，所述步骤B包括以下内容：

B1、定义网络破坏度D，度量在某一时刻网络拓扑遭受破坏的程度，即表示某一条边中断后对原有的网络造成多大的破坏影响；

B2、定义网络连通系数C，度量网络受损后网络的连通性；

B3、定义节点重要度Im_i，度量本节点在网络中的重要程度；

B4、定义网络的综合抗毁测度——网络抗毁率EFF(G_i)，并依据攻击模式分别定义网络的节点容错度量f_fn、边容错度量f_fe、节点抗攻击度量f_an、边抗攻击度量f_ae，度量当前网络的抗攻击能力；

B5、各节点依据流程计算D、C和Im_i，并依据阈值和触发条件计算EFF(G_i)、f_fn、f_fe和f_an、f_ae，量化网络的抗毁性(如附图7所示)。

依据步骤B的抗毁分析，和预先配置好的网络可靠性策略库，执行步骤C，相应地选择分级策略调整网络运行，以提高网络在遭受重大破坏或普通网络故障时运行的抗毁性和可靠性(如附图7所示)。

本发明所公开的综合网络抗毁测度和提高网络可靠性的监测机制虽然是针对网络遭受重大破坏或普通网络故障时提出，同样适用于网络拓扑激烈变化的无线移动网络。

CTI-NRMM机制能够提高网络拓扑处于激烈变化期间网络运行的可靠性关键在于网络各节点能够实时、动态地感知全网络的拓扑信息。因此需要相关的信令协议来保证拓扑信息的顺利交换，并在此基础上保证信息交换的及时性、准确性以及所有节点上信息的一致性。为此CTI-NRMM机制设计一套独立协议应对网络平稳运行期和网络拓扑激烈变化期的拓扑实时感知：

A1、Hello协议：用于网络节点发现邻居、建立与相邻节点的邻居关系以及维护邻居关系。为了快速探测极端网络环境下网络拓扑的动态变化，CTI-NRMM运行“高优先级、快速”的Hello协议(快速是相对于网络自身的路由协议的Hello速度)。Hello数据包以组播的形式向外发送，生命周期设置为1，仅在邻居节点间适用。图5示出了Hello协议信息报文格式。

A2、Exchange协议：用于相邻节点同步网络拓扑状态信息库，采取触发更新和周期更新，更新内容可以是全部更新或局部更新可选。当节点确实检测到网络拓扑变化时，通过Exchange协议逐跳向外扩散此消息，通知其它节点更新网络拓扑状态信息库。Exchange数据包以广播的形式向外发送，生命周期设置为合适的网络半径。

A3、网络拓扑状态信息库NTID：记录网络拓扑的当前状态，并能反映出网络拓扑的更新记录，用多维的邻接矩阵(Adjacency Matrix)表示，为网络拓扑受损情况提供计算依据。

其过程如下：

(1)在一个节点启动以后，节点设置自己的Hello_interval0、Dead_interval0、Hello_interval1、Dead_interval1和Exchange_interval0、Exchange_interval1、renew_ratoth0、renew_ratoth1，并建立一空的Neighbor_lis和一空的NTID；

(2)节点启动后以Hello_interval0为间隔周期地发送Hello数据包，Hello包没有回复机制，Hello协议一直运行。

(3)节点在收到来自其它节点的Hello包以后，更新自己的Neighbor_list，然后更新自己的NTID，并在相应的位置标注邻接关系；

(4)当Hello协议运行一段时间，网络完成组网并稳定运行，各节点的Neighbor_list和NTID不为空，备份NTID0；

(5)在网络稳定运行阶段，各节点以n*Hello_interval0(n＝2 or 4)为间隔周期地发送Hello数据包，维护各节点间的邻居关系；

(6)在网络稳定运行阶段，当节点A超过Dead_interval0间隔没有收到某邻居B节点的Hello包时，则认为A-B之间的链路断开；A节点继续等待n*Dead_interval0(n＝2 or 4)时间，如果期间还没有收到邻居B节点的Hello包，就认为A-B之间的拓扑发生变化，更新Neighbor_list和NTID，并触发局部更新Exchange协议；如果期间收到邻居B节点的Hello包，就认为A-B之间的拓扑未发生变化。如此较好地抑制了链路振荡。

(7)在网络稳定运行阶段，各节点以Exchange_interval0为间隔周期触发Exchange协议。如果节点更新的Neighbor_list和NTID条目数介于renew_ratoth0和renew_ratoth1区间时，触发局部更新Exchange协议，发送局部更新Exchange数据包；如果节点更新的Neighbor_list和NTID条目数大于renew_ratoth1时，触发全部更新Exchange协议。用于节点间同步网络拓扑状态信息库NTID。

(8)各节点在收到Exchange数据包时，更新自己的网络拓扑状态信息库NTID，并结合更新后的NTID充实Exchange数据包广播给自己的邻居节点。

在网络稳定运行中，Hello协议和Exchange协议的参数，以不能造成过多的网络开销为目的。当网络遭受重大破坏或普通网络故障时，网络拓扑处于激烈变化的情形，网络运行“高优先级、快速”的Hello协议，CTI-NRMM机制根据实时分析的网络抗毁性结果自适应地调整Hello协议的Hello_interval1、Dead_interval1和Exchange协议的Exchange_interval1。

所以，在网络运行中各节点依据全网络拓扑信息分别计算网络的破坏度、连通性和节点重要度等抗毁参数。为较好地量化网络拓扑的受损情况，设置阈值，对网络拓扑的受损进行分级。对网络拓扑协议参数的设置，既要跟上网络拓扑变化的速度，又要考虑对网络带来的开销。当网络所遭受的破坏度较小时视为4级毁坏(等同于网络稳定运行)；当网络所遭受的破坏度大于设定的破坏度门限值时，视为3级毁坏；当网络计算的连通性小于设定的连通性门限值时，视为2级毁坏；当网络计算的抗毁率小于设定的抗毁率门限值时，视为网络1级别毁坏，网络崩溃(如附图7所示)。

(9)在4级毁坏中，网络的探测协议运行Hello_interval0、Dead_interval0、Exchange_interval0；在3级毁坏中，网络的探测协议运行Hello_interval1(＝1/2* Hello_interval0)、Dead_interval1(＝1/2*Dead_interval0)、Exchange_interval1(＝1/2*Exchange_interval)；在2级毁坏中，网络的探测协议运行Hello_interval1(＝1/3*Hello_interval0)、Dead_interval1(＝1/2*Dead_interval0)、Exchange_interval1(＝1/2*Exchange_interval)；在1级毁坏中，网络的Hello协议运行Hello_interval1(＝Hello_interval0)、Dead_interval1(＝Dead_interval0)、Exchange_interval1(＝Exchange_interval0)；

网络抗毁性分析主要包括：

定义1：网络拓扑结构变化所引起的网络破坏度D：

$D=\frac{\mathrm{\ΔM}}{M_0}---\left(1\right)$

其中，M₀为网络受损前NTID0中所反映出的原始网络拓扑状态边数量，ΔM＝M₀-M为网络拓扑状态变化后所减少的边数量。NTID在设计中有一维表征边减少的信息。鉴于网络拓扑变化时，可能同时有多处变化，为减少开销，累计拓扑变化的失效影响，仅在Exchange interval时刻并且网络拓扑状态信息库发生变化时才计算网络拓扑的破坏度D。在CTI-NRMM中设置合适的D_th，当D＜＝D_th时，网络4级毁坏；当D＞D_th时，网络3级毁坏。

定义2：网络连通性测度——网络连通系数C：

$C=\frac{1}{\mathrm{\ω}\underset{i=1}{\overset{\mathrm{\ω}}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i{L}_i}---\left(2\right)$

其中，ω为网络拓扑的连通分支数，S_i为第i个连通分支中节点数占网络总节点数的比例，L_i为第i个连通分支的平均路径长度，即该连通分支中任意两个节点之间最短连接距离的平均值。在CTI-NRMM中设置合适的C_th，当C＜C_th时，网络2级毁坏。

定义3：网络凝聚度与节点重要度：

α＝1/N·l (3)

Im_i＝1-α₀/α_i  (4)

其中，α为当前网络拓扑所代表的图的凝聚度，N为网络中的节点数目，l为节点之间的平均最短跳数。Im_i为节点i的重要度，α₀为没有任何节点收缩前图的凝聚度，α_i为节点i收缩后图的凝聚度。在CTI-NRMM中各节点依据NTID计算节点的重要度，并设置合适的Im_th。

定义4：网络抗毁率：

EFF(G_i)＝k₁C+k₂D+k₃Im_i   (5)

其中，k₁，k₂，k₃为权重系数，k₂的取值还取决于Im_i的计算结果，当Im_i＜Im_th时，k₂选择较小的加权值或不计影响k₂＝0。

设置网络抗毁率门限值EFF_th，如果EFF低于门限值，则认为网络1级毁坏，陷于瘫痪。

在网络抗毁性评估中，将故障与攻击合并，统称“攻击”，攻击模式分为随机性攻击(failure)和选择性攻击(attack)，体现到网络拓扑上可以分为去点和去边两种方式。

定义5：随机性攻击网络的fN个节点(fM条边)，当f＝f_fn(f＝f_fe)时，EFF达到EFF_th，则称f_fn(f_fe)为网络的节点容错度量(边容错度量)。

定义6：选择性攻击网络的fN个节点(fM条边)，当f＝f_an(f＝f_ae)时，EFF达到EFF_th，称f_an(f_ae)为网络的节点抗攻击度量(边抗攻击度量)。

各节点的综合网络抗毁性评估过程如附图7所示：首先各节点依据所感知的当前全网络拓扑信息计算网络破坏度；当网络破化到一定程度时，计算网络的连通系数；当网络的连通性低于所设置的门限时，计算节点的重要度；最后依据节点重要度的阈值，计算网络抗毁率EFF(G_i)。

在定量得到网络抗毁性分析结果过程中，根据预先配置好的可靠性策略库，依据网络拓扑受损情况自适应地选择分级策略调整网络运行，其核心是对网络资源的再分配。在极端网络环境下，网络中可配置的资源不仅与网络受破坏的程度有关，而且还与网络的抗毁能力有关，不同等级业务的相对优先级权重也要随着极端态势的发展而变化。

(1)当D＜＝D_th时，网络4级毁坏(等同于网络稳定运行)，执行常规的网络可靠性策略；

(2)当D＞D_th时，网络3级毁坏，网络虽然遭受一定的破坏，但网络的连通性还在网络抗毁性、可靠性要求的连通性内，执行策略1，例如调整网络路由协议的定时器，减小路由协议的定时间隔，加快路由的收敛速度。

(3)当C＜C_th时，网络2级毁坏，网络的连通性超过了网络的抗毁性需求，执行策略2，例如调整各业务流的优先级，在网络受损比较严重时，优先保证加急业务。

(4)当EFF＜＝EFF_th时，网络1级毁坏，网络崩溃，终止网络的一切业务，等待网络恢复。

实施例二

本实施例相应提供一种网络可靠性监测的装置，如图8所示，该装置800包括：

感知单元801，用于动态感知网络拓扑的变化；

计算单元802，用于计算网络破坏度、网络连通系数和节点重要度，并计算网络综合抗毁测度，所述网络综合抗毁测度是所述网络破坏度、网络连通系数和节点重要度的线性加权组合；

判定单元803，用于根据所述网络破坏度、网络连通系数和网络综合抗毁测度，判定网络的损毁状况；

调整单元804，用于根据所述网络损毁状况，采用相应的可靠性策略对网络进行调整；

其中，所述网络破坏度度量在某一时刻网络拓扑遭受破坏的程度；

所述网络连通系数度量网络受损后网络的连通性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种网络可靠性监测方法，其特征在于，包括：

各节点分布式动态感知网络拓扑的变化；

计算网络破坏度、网络连通系数和节点重要度，并计算网络综合抗毁测度，所述网络综合抗毁测度是所述网络破坏度、网络连通系数和节点重要度的线性加权组合；

根据所述网络破坏度、网络连通系数和网络综合抗毁测度，判定网络的损毁状况，根据所述网络损毁状况，采用相应的可靠性策略对网络进行调整；

其中，所述网络破坏度度量在某一时刻网络拓扑遭受破坏的程度；

所述网络连通系数度量网络受损后网络的连通性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态感知网络拓扑的变化包括：

基于Hello协议、Exchange协议和网络拓扑状态信息库动态感知网络拓扑的变化。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于Hello协议、Exchange协议和网络拓扑状态信息库动态感知网络拓扑的变化包括：

节点启动后，以预先设置的第一间隔周期地发送Hello数据包；

节点接收其他节点的Hello数据包以后，更新该节点的邻居节点列表，并更新该节点的网络拓扑状态信息库；

当网络完成组网并稳定运行之后，各节点以第一间隔的偶数倍为间隔周期地发送Hello数据包，维护各节点的邻居关系；

当节点超过第二间隔没有收到某邻居节点发送的Hello数据包时，判定该节点与该邻居节点之间链路断开，该节点继续等待第二间隔的偶数倍的间隔时间，如果仍没有收到该邻居节点的Hello数据包，则认为该节点与该邻居节点之间的拓扑关系发生变化，更新邻居节点列表和网络拓扑状态信息库，并触发局部更新Exchange协议；

各节点以第三间隔周期地触发Exchange协议，如果节点更新的邻居节点列表和网络拓扑状态信息库的条目数介于第一阈值和第二阈值之间，则触发局部更新Exchange协议，所述第二阈值大于第一阈值，如果节点更新的邻居节点列表和网络拓扑状态信息库的条目数大于第二阈值，则触发全部更新Exchange协议；

各节点根据接收到的Exchange数据包更新各自的网络拓扑信息库，并将更新后的网络拓扑信息库内容填充入Exchange数据包，广播发送至邻居节点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据计算得到的网络综合抗毁测度动态调整所述第一间隔、第二间隔和第三间隔。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算网络破坏度包括：

将网络拓扑状态变化前后减少的网络拓扑状态边数量除以网络拓扑状态变化前的网络拓扑边数量得到的商作为所述网络破坏度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算网络连通系数包括：

每个连通分支中的节点数占网络总节点数的比例与该连通分支的平均路径长度的乘积求和，将和与网络拓扑的连通分支数相乘取倒数得到网络连通系数。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算节点重要度包括：

用“1”减去没有任何节点收缩时网络拓扑图的凝聚度与当前节点收缩后网络拓扑图的凝聚度的商，将所得差作为当前节点的重要度；所述网络拓扑图的凝聚度为网络中的节点数目与节点之间的平均最短跳数乘积的倒数。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判定网络的损毁状况包括：

当所述网络破坏度小于或等于第三阈值时，判定网络损坏状况为第四级；否则，判定网络损坏状况为第三级，并执行以下步骤；

当所述网络连通系数小于第四阈值时，判定网络损坏状况为第二级，并执行以下步骤；

当所述网络综合抗毁测度小于第五阈值时，判定网络损坏状况为第一级。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据网络损毁状况，采用对应的可靠性策略对网络进行调整包括：

当网络损毁状况为第四级时，执行常规的网络可靠性策略；

当网络损毁状况为第三级时，调整网络路由协议的定时器，减小路由协议的定时间隔，加快路由的收敛时间；

当网络损毁状况为第二级时，调整各业务流的优先级，将加急业务的优先级提高；

当网络损毁状况为第一级时，终止网络的一切业务，等待网络恢复。

10.一种网络可靠性监测的装置，其特征在于，包括：

感知单元，用于动态感知网络拓扑的变化；

计算单元，用于计算网络破坏度、网络连通系数和节点重要度，并计算网络综合抗毁测度，所述网络综合抗毁测度是所述网络破坏度、网络连通系数和节点重要度的线性加权组合；

判定单元，用于根据所述网络破坏度、网络连通系数和网络综合抗毁测度，判定网络的损毁状况；

调整单元，用于根据所述网络损毁状况，采用相应的可靠性策略对网络进行调整；

其中，所述网络破坏度度量在某一时刻网络拓扑遭受破坏的程度；

所述网络连通系数度量网络受损后网络的连通性。

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