CN109787841A - 网络性能评估方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了网络性能评估方法和系统，其中方法包括：网络性能评估装置接收无线传感器网络从网络中获取的网络基本信息，所述网络基本信息包括网络产生的警报信息、网络带宽信息、网络脆弱性信息；所述网络性能评估装置将所述网络基本信息与数据库中预先建立的数据字典进行关联分析，得到规范化格式的网络基本信息；所述网络性能评估装置周期性地对预设时间段内的所述规范化格式的网络基本信息进行分析处理，计算该预设时间段的网络性能评估值；若所述网络性能评估值大于预设的网络性能阈值，所述网络性能评估装置输出报警信息。

Description

网络性能评估方法和系统

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体涉及网络性能评估方法和系统。

背景技术

相关技术中，针对网络性能的评判，主要是通过获取测试仪上的数据，人为的进行一些主观的定量分析，以此判断网络性能的优劣，作为网络性能的评估结果；因此，这种方式缺乏客观的分析，不能真实的反应网络性能的实际能力。

发明内容

针对上述问题，本发明提供网络性能评估方法和系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供了网络性能评估方法，该方法包括：

网络性能评估装置接收无线传感器网络从网络中获取的网络基本信息，所述网络基本信息包括网络产生的警报信息、网络带宽信息、网络脆弱性信息；

所述网络性能评估装置将所述网络基本信息与数据库中预先建立的数据字典进行关联分析，得到规范化格式的网络基本信息；

所述网络性能评估装置周期性地对预设时间段内的所述规范化格式的网络基本信息进行分析处理，计算该预设时间段的网络性能评估值；

若所述网络性能评估值大于预设的网络性能阈值，所述网络性能评估装置输出报警信息。

本发明通过无线传感器网络获取网络基本信息，智能快捷，通过对无线传感器网络获取的网络基本信息进行规范，并且通过网络性能评估装置实现了对网络性能的智能自动评估分析，克服了现有的网络评估缺乏客观的问题，使得网络性能评估更为准确。

根据本发明第一方面的网络性能评估方法，所述对预设时间段内的所述规范化格式的网络基本信息进行分析处理，计算该预设时间段的网络性能评估值，包括：

根据预设时间段内的网络产生的警报信息计算网络安全指标值；

根据预设时间段内的网络带宽信息计算网络资源利用率指标值；

根据预设时间段内的网络脆弱性信息计算网络的脆弱性指标值；

对所述网络安全指标值、网络资源利用率指标值、脆弱性指标值进行加权处理，得到评估网络性能的综合指标值。

本实施例实现了对多个网络性能指标进行综合评价，对网络质量的评价更客观更合理。

根据本发明第一方面的网络性能评估方法，所述方法还包括：

所述网络性能评估装置将所述报警信息发送至预先设定的移动终端。

本实施例能够实现网络性能较差时的实时预警。

本发明第二方面提供了网络性能评估系统，所述系统包括网络性能评估装置和无线传感器网络，所述网络性能评估装置和无线传感器网络用于执行如上所述的网络性能评估方法。

根据本发明第二方面的网络性能评估系统，所述系统还包括移动终端，所述移动终端用于接收所述网络性能评估装置发送的所述报警信息。

本发明第三方面提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括网络性能评估程序，所述网络性能评估程序被处理器执行时实现如上所述的网络性能评估方法的步骤。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一个示例性实施例的网络性能评估方法的流程示意图；

图2是本发明一个示例性实施例的网络性能评估系统的通信连接示意图。

附图标记：

网络性能评估装置1、无线传感器网络2、移动终端3。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本发明第一方面实施例提供了网络性能评估方法，该方法包括：

S01网络性能评估装置接收无线传感器网络从网络中获取的网络基本信息，所述网络基本信息包括网络产生的警报信息、网络带宽信息、网络脆弱性信息；

S02所述网络性能评估装置将所述网络基本信息与数据库中预先建立的数据字典进行关联分析，得到规范化格式的网络基本信息；

S03所述网络性能评估装置周期性地对预设时间段内的所述规范化格式的网络基本信息进行分析处理，计算该预设时间段的网络性能评估值；

S04若所述网络性能评估值大于预设的网络性能阈值，所述网络性能评估装置输出报警信息。

本发明通过无线传感器网络获取网络基本信息，智能快捷，通过对无线传感器网络获取的网络基本信息进行规范，并且通过网络性能评估装置实现了对网络性能的智能自动评估分析，克服了现有的网络评估缺乏客观的问题，使得网络性能评估更为准确。

根据本发明第一方面的网络性能评估方法，所述对预设时间段内的所述规范化格式的网络基本信息进行分析处理，计算该预设时间段的网络性能评估值，包括：

根据预设时间段内的网络产生的警报信息计算网络安全指标值；

根据预设时间段内的网络带宽信息计算网络资源利用率指标值；

根据预设时间段内的网络脆弱性信息计算网络的脆弱性指标值；

对所述网络安全指标值、网络资源利用率指标值、脆弱性指标值进行加权处理，得到评估网络性能的综合指标值。

本实施例实现了对多个网络性能指标进行综合评价，对网络质量的评价更客观更合理。

根据本发明第一方面的网络性能评估方法，所述方法还包括：

所述网络性能评估装置将所述报警信息发送至预先设定的移动终端。

本实施例能够实现网络性能较差时的实时预警。

如图2所示，本发明第二方面提供了网络性能评估系统，所述系统包括网络性能评估装置1和无线传感器网络2，所述网络性能评估装置1和无线传感器网络2用于执行如上所述的网络性能评估方法。

所述系统还包括移动终端3，所述移动终端3用于接收所述网络性能评估装置发送的所述报警信息。

本发明第三方面提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括网络性能评估程序，所述网络性能评估程序被处理器执行时实现如上所述的网络性能评估方法的步骤。

上述的网络性能评估方法和系统中，将所述预设时间段分成M个子时间段，所述网络安全指标值的计算公式为：

式中，Q₁表示网络安全指标值，n_i为第i个子时间段内网络产生的警报数量，n_T为预设的警报数量阈值，tanh^-1为反正切函数；π取值为3.1415；

所述网络资源利用率指标值的计算公式为：

式中，Q₂表示网络资源利用率指标值，l_iT为网络为第i个子时间段分配的网络带宽阈值，l_i为网络为第i个子时间段消耗的带宽；

将所述网络脆弱性信息与通用漏洞评分系统相关联，所述脆弱性指标值的计算公式为：

式中，Q₃表示网络的脆弱性指标值，k_i为通用漏洞评分系统分析得出的网络在第i个子时间段的漏洞数量，k_T为预设的漏洞数目阈值；

所述网络性能的综合指标值的计算公式为：

Q＝α₁×Q₁+α₂×Q₂+α₃×Q₃

式中，Q表示网络性能的综合指标值，α₁、a₂、a₃为预设的权重系数。

本实施例设定了各指标的计算公式，并提出了网络性能的综合指标值的计算方式，为网络性能的快捷有效评估提供了计算标准。

上述的网络性能评估方法和系统中，所述无线传感器网络包括多个用于采集网络基本信息的传感器节点和与所述网络性能评估装置通信连接的汇聚节点，所述汇聚节点汇聚各传感器节点的网络基本信息并发送至所述网络性能评估装置；

所述网络中每个传感器节点能调节的通信距离范围皆为[s_min,s_max]，网络初始化时，所述汇聚节点向各传感器节点广播hello消息，所述hello消息包括汇聚节点的位置信息以及直接通信阈值d_min，d_min<s_max；传感器节点接收到所述hello消息后，若传感器节点到汇聚节点的距离不大于d_min，则传感器节点选择与汇聚节点直接通信；

若传感器节点到汇聚节点的距离不小于s_m％x，传感器节点采用间接通信模式与汇聚节点通信；

若传感器节点到汇聚节点的距离大于d_min且小于s_max，传感器节点先与汇聚节点直接通信，并周期性地与其通信范围内的传感器节点进行信息交互，根据交互信息计算自身的通信优势值，若通信优势值大于3/5，该传感器节点继续与汇聚节点直接通信，若通信优势值不大于3/5，该传感器节点切换为间接通信模式；

所述间接通信模式为：传感器节点在其通信范围内选择一传感器节点作为下一跳节点，以由下一跳节点转发其采集的网络基本信息，直至所述网络基本信息发送至汇聚节点；

所述通信优势值的计算公式为：

式中，R_b为传感器节点b的通信优势值，d_bo为传感器节点b到汇聚节点的距离，f(d_bo-s_max)为一判断取值函数，当d_bo-s_max>0时，f(d_bo-s_max)＝0，当d_bo-s_max≤0时，f(d_bo-s_max)＝1，Z_b(s_max)为与传感器节点b相距不超过s_max的传感器节点数量，Z_b(d_min)为与传感器节点b相距不超过d_min的传感器节点数量，E_b为传感器节点b的当前剩余能量，E_b0为传感器节点b的初始能量，β₁、β₂为预设的权重，且β₁>2,₂。

本实施例中，各传感器节点根据自身到汇聚节点的距离以及通信优势值确定直接或者间接的方式与汇聚节点通信，提高了传感器节点路由的灵活性。其中，在传感器节点到汇聚节点的距离不小于直接通信距离阈值时，传感器节点进一步计算通信优势值，并根据通信优势值的大小确定是否更新与汇聚节点的通信模式。

根据通信优势值的定义可知，当与传感器节点亲近的邻居传感器节点越多，消耗的能量越少，传感器节点的通信优势值越大。通过上述机制确定通信方式，能够有助于有能力的下一跳节点优先选择直接通信方式将网络基本信息发送至汇聚节点，从而避免无谓的网络基本信息转发带来的能量消耗，延长无线传感器网络的生命周期。

在一种能够实现的方式中，所述直接通信距离阈值d_min按照下列方式确定：

(1)汇聚节点向各传感器节点广播请求消息并启动计时器；

(2)汇聚节点在计时器计时结束前接收传感器节点发送的响应该请求消息的反馈消息，所述汇聚节点在计时器计时结束后，根据已接收的反馈消息确定对应的传感器节点，构建传感器节点集，并根据反馈消息计算直接通信距离阈值d_min：

式中，表示所述传感器节点集中与传感器节点相距不超过0.75s_max的第个传感器节点；表示所述第个传感器节点到汇聚节点的距离，ρ为所述传感器节点集中与汇聚节点相距不超过0.75s_max的传感器节点的数量。

本实施例根据传感器节点的实际部署情况确定直接通信距离阈值d_min，使得d_min的设定更贴近实际情况，有利于后续更合理地确定传感器节点的路由方式，尽量在保障有效传输网络基本信息的前提下降低无线传感器网络的传输能耗。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的系统和终端的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，处理器可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路、数字信号处理器、数字信号处理系统、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于随机存取存储器、只读内存镜像、带电可擦可编程只读存储器或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储系统、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.网络性能评估方法，其特征是，该方法包括：

网络性能评估装置接收无线传感器网络从网络中获取的网络基本信息，所述网络基本信息包括网络产生的警报信息、网络带宽信息、网络脆弱性信息；

所述网络性能评估装置将所述网络基本信息与数据库中预先建立的数据字典进行关联分析，得到规范化格式的网络基本信息；

所述网络性能评估装置周期性地对预设时间段内的所述规范化格式的网络基本信息进行分析处理，计算该预设时间段的网络性能评估值；

若所述网络性能评估值大于预设的网络性能阈值，所述网络性能评估装置输出报警信息。

2.根据权利要求1所述的网络性能评估方法，其特征是，所述对预设时间段内的所述规范化格式的网络基本信息进行分析处理，计算该预设时间段的网络性能评估值，包括：

根据预设时间段内的网络产生的警报信息计算网络安全指标值；

根据预设时间段内的网络带宽信息计算网络资源利用率指标值；

根据预设时间段内的网络脆弱性信息计算网络的脆弱性指标值；

对所述网络安全指标值、网络资源利用率指标值、脆弱性指标值进行加权处理，得到评估网络性能的综合指标值。

3.根据权利要求2所述的网络性能评估方法，其特征是，将所述预设时间段分成M个子时间段，所述网络安全指标值的计算公式为：

式中，Q₁表示网络安全指标值，n_i为第i个子时间段内网络产生的警报数量，n_T为预设的警报数量阈值，tanh^-1为反正切函数；π取值为3.1415；

所述网络资源利用率指标值的计算公式为：

式中，Q₂表示网络资源利用率指标值，l_iT为网络为第i个子时间段分配的网络带宽阈值，l_i为网络为第i个子时间段消耗的带宽；

将所述网络脆弱性信息与通用漏洞评分系统相关联，所述脆弱性指标值的计算公式为：

式中，Q₃表示网络的脆弱性指标值，k_i为通用漏洞评分系统分析得出的网络在第i个子时间段的漏洞数量，k_T为预设的漏洞数目阈值；

所述网络性能的综合指标值的计算公式为：

Q＝α₁×Q₁+α₂×Q₂+α₃×Q₃

式中，Q表示网络性能的综合指标值，α₁、α₂、α₃为预设的权重系数。

4.根据权利要求1-3任一项所述的网络性能评估方法，其特征是，所述方法还包括：

所述网络性能评估装置将所述报警信息发送至预先设定的移动终端。

5.网络性能评估系统，其特征是，所述系统包括网络性能评估装置和无线传感器网络，所述网络性能评估装置和无线传感器网络用于执行如权利要求3所述的网络性能评估方法。

6.根据权利要求5所述的网络性能评估系统，其特征是，所述系统还包括移动终端，所述移动终端用于接收所述网络性能评估装置发送的所述报警信息。

7.一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括网络性能评估程序，所述网络性能评估程序被处理器执行时实现如权利要求3所述的网络性能评估方法的步骤。