CN108512729B - 基于网络信息传输延时序列的平均延时提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于网络信息传输延时序列的平均延时提取方法，包括粗筛选过程，区间划分统计过程，计算平均延时，在预设阈值范围内对粗筛选后的数据进行过滤，绘制最终数据拟合正态曲线。以太帧信号在网线传输过程中如果出现掉包问题，或者在监测网线两端数据帧时没有出现两端数据帧交替出现，就会在延时序列中出现一个很大时间，本发明能够很好的剔除掉延时序列中一些不合理的时间值并计算平均延时。

Description

基于网络信息传输延时序列的平均延时提取方法

技术领域

本发明属于网络安全领域，特别涉及一种基于网络信息传输延时序列的平均延时提取方法。

背景技术

IP溯源技术是当前和未来一段时间的网络研究的热点和难点问题，目前来说IP溯源技术利用路由器作为中间媒介，可以追溯到发送带有伪造地址报文的攻击者的真实位置。研究简单有效的IP溯源技术，对杜绝DOS攻击，维护网络环境的安全稳定，将产生重要意义。

但IP溯源技术无法确定拥有相同IP地址的信息的来源，即目前的溯源技术对IP有强烈的依赖行，然而用户很容易伪造自己的IP地址、大量动态IP地址和私有IP地址的使用、设备很少能长时间保存日志等不利因素，使得溯源时查找特定时间的特定地址租用者比较困难。

由于物理线路本身的问题,网络中信息的传输会发生“丢包现象”。

发明内容

为从一堆含有由丢包引起的干扰数据的网络信号延时序列中获取到精确的平均延时，本发明通过对延时数据粗范围筛选、区间统计并公式计算平均延时以及绘制拟合正态曲线操作，能够有效剔除延时数据中无效数据、分离出有效合理数据从而尽量减少平均延时的计算误差。

本发明技术方案提供一种基于网络信息传输延时序列的平均延时提取方法，包括以下步骤，

步骤1，粗筛选过程，包括根据时延最大范围进行初步的筛选；

步骤2，区间划分统计过程，包括将时延数据分为若干区间，分别统计属于各区间内的时延的个数，进行直方统计；

步骤3，计算平均延时mu如下，

其中，直方统计中最大值为max，最小值为min，max相应区间号为indh，scope为区间数；

步骤4，根据步骤3计算出的平均延时，在预设阈值δ范围内对粗筛选后的数据进行过滤；

步骤5，绘制最终数据拟合正态曲线。

而且，步骤4的过滤方式为，过滤出在范围[mu-δ，mu+δ]的数据。

与现有技术相比，本发明的主要优点如下：

1.信号在网线中的传输过程中存在丢包，因而会导致网络测量延时很大，本发明能够处理这类丢包问题

2.能够排除其他不合理的数据对网络测量平均延时的影响。

附图说明

图1为本发明实施例方法示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例详细说明本发明的技术方案。

在网络两端分别实时监测网络中信号并将信号添加时间戳后通过交换机发往主机，主机接收来自发送端装置和接收端装置的加有精确时间戳信息的以太网信号，持续监控两端延时，可以生成延时序列。具体实施时，在网络两端分别用GNSS授时机输出的时间校准本地时间，可得到ns级精确度的时间。

本发明实施例提出，从网线两端信号延时序列匹配生成方法中获取延时序列，通过粗筛选、区间划分统计、计算平均延时并过滤出延时序列中在平均延时阈值上下的延时并绘出拟合的正态分布函数。

粗筛选过程，包括根据时延最大范围进行初步的筛选。根据网络结构、网络信号传播速度以及网线长度预估延时的上限值(如在网络中，两通讯设备通过网线直连，网络信号在网线中传播速度以及网线的长度可以通过测试获取，从而直接估算出延时值的大概大小，取其数量级作为预估延时值的上限)。

区间划分统计过程，包括将现有的延时数据分为特定个区间，分别统计属于这些区间内的延时的个数，进行直方统计。区间个数一般确定为100或者1000。

然后，利用给定公式计算平均延时μ，给定阈值δ，过滤出在[μ-δ,μ+δ]范围内的数据，并绘制该数据拟合正态曲线。

参见图1，本发明实施例从存储了通过算法获取得到的从网络发送端到到网络接收端的延时序列的txt文件中获取数据101；根据网络结构、网络信号传播速度以及网线长度预估延时最大范围，进行粗筛选操作，剔除掉明显错误(如实测延时值远远大于理论上计算的延时值)的延时数据，输出为数组(102)；将现有的延时数据分为scope个区间；具体实施时可以预先设置，本发明实施例中scope＝1000；分别统计属于这1000个区间内的延时的个数，输出为直方统计h103；在直方统计h的基础上，计算估计的平均延时mu，其公式为：

(记h中最大值为max，max在h中的区间号为indh(在实际测试过程中，与理论值较为接近的合理数据基本集中在一个区间内，其他干扰数据在合理数据波峰附近但不会超过合理数据的区间，所以indh唯一)，h中最小值为min)

对102中数据，给定阈值δ(本发明在含一个交换机的网线延时测试场景中给定δ为500，实际测试后，交换机和路由器在不存在缓冲情况下疑似转发的时间的浮动范围不超过500，取δ＝500可以保证将正常的交换机和路由器数据包括在过滤范围内)，过滤出在范围[mu-δ，mu+δ]的数据存为数组104。

基于提取的平均延时，本发明提出可以进一步绘制出一个拟合数据104的正态分布曲线来研究网络信号在网线中传输延时的分布规律，从而为后续建模做准备。

具体实施时，本领域技术人员可采用软件技术实现以上过程的自动运行。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.一种基于网络信息传输延时序列的平均延时提取方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，粗筛选过程，包括根据时延最大范围进行初步的筛选；

步骤2，区间划分统计过程，包括将时延数据分为若干区间，分别统计属于各区间内的时延的个数，进行直方统计；

步骤3，计算平均延时mu如下，

其中，直方统计中最大值为max，最小值为min，max相应区间号为indh，scope为区间数；

步骤4，根据步骤3计算出的平均延时，在预设阈值δ范围内对粗筛选后的数据进行过滤；

步骤5，绘制最终数据拟合正态曲线。

2.根据权利要求1所述基于网络信息传输延时序列的平均延时提取方法，其特征在于：步骤4的过滤方式为，过滤掉在范围[mu-δ，mu+δ]之外的数据。

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