C++SQL基于拓扑关联技术的网络故障定位
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图4-2 本文软件设计的网络故障定位过程
摘 要
随着计算机科学的快速发展，网络通信技术的不断提高，计算机网络己经成为人们工作生活中必不可少的基础设施之一，人们对于网络的依赖性越来越强，与此同时，网络的规模和复杂性出现了爆炸性的增长，而人们却只关心网络提供不间断的正常服务，或者是当网络发生故障时能及时恢复正常。这使得网络故障管理陷入了困境，尤其是使得传统的依靠人工方式进行的网络故障诊断陷入了困境。从而高效、准确的智能化网络故障诊断技术成为故障管理的迫切需要。故障诊断中的故障定位问题尤其受到关注，本文就对网络故障诊断中的故障定位问题进行了相关的研究。
由于网络的互联性，网络故障之间存在着一定的关联关系，也就是通常所说的网络故障的传播特性。单一的网络故障可能导致大量的故障现象，而每一个故障现象都会作为独立的事件被网络故障诊断系统所捕获。网络故障定位就是要根据事件关联关系，从多个故障事件中定位出故障源。
本文在分析了现有的几种网络故障定位技术的基础上，提出了一种基于拓扑关联技术的故障定位方法。该方法利用了网络拓扑结构节点的关联关系，针对网络故障最主要的传播特性，通过故障关联算法进行故障定位。
最后，本文软件模拟实现了该故障定位方法。在本文的软件设计中，利用网络拓扑结构的连接关系，通过关联关系算法，创建网络拓扑结构的关联关系。通过输入故障数据构成一次故障事例，采用故障关联算法定位出本次故障事例的故障源。
关键词: 网络管理；拓扑关联；故障关联；故障定位
With the rapid development of computer science，the constant improvement of network communication technique，computer network has become one of essential infrastructures in people's life. People are getting stronger and stronger dependence upon the network，at the same time，the scale and complexity of the network increase explosively，but people actually only cared that the network can provide the uninterrupted normal service，or the network can restore normal promptly when it breaks down. This situation makes the network fault management in trouble，especially makes the traditional way of network fault diagnosis relying on manual work in trouble. So fault management needs intelligent network fault diagnosis technique urgently. Fault location problem in fault diagnosis receives the attention especially. This thesis researches the important issue about fault diagnosis：fault location.
Because of the connectivity of network，there are some correlations between network faults，as dissemination characteristic of network fault we called. Single network fault may cause lots of fault phenomenon，and every phenomenon will be captured by network fault diagnosis system as an isolated event. Network fault location should find the source fault from several fault events.
On analyzing several kind of network fault location technique，a fault location method which based on topology correlation technique is proposed in this thesis. This method uses the correlation of network topology node，in view of the most main dissemination characteristic of network fault，carries on fault location by using fault correlation algorithm.
Finally，the fault location method has been realized by software simulating in this thesis. In the software design of this thesis，using the network topology's link relation, the correlation of the network topology is built through the correlation algorithm. A fault instance is constituted by inputting fault data ，then the source fault of this fault instance is located through the fault correlation algorithm.
Keywords：network management；topology correlation；fault correlation；fault location
目 录
摘 要............................................................ IV
Abstract............................................................. V
第1章 绪论............................................................ 1
1.1 论文的背景和意义.................................................. 1
1.2 网络故障诊断国内外研究现状........................................ 2
1.3 论文的主要研究内容................................................ 3
1.4 论文的主要工作.................................................... 3
1.5 论文结构.......................................................... 4
第2章 网络故障管理概论................................................ 5
2.1网络管理.......................................................... 5
2.1.1 网络管理的四个阶段.......................................... 5
2.1.2 网络管理的功能.............................................. 6
2.2 网络故障的概念和类型.............................................. 7
2.2.1 网络故障的概念.............................................. 8
2.2.2 网络故障类型................................................ 8
2.3 网络故障管理过程.................................................. 9
2.4 本章小结......................................................... 11
第3章 现有的几种网络故障定位技术介绍................................. 12
3.1 引言............................................................. 12
3.2 事件关联技术的内容............................................... 12
3.3 现有的几种网络故障定位技术简介................................... 13
3.3.1 基于规则推理的网络故障定位方法............................. 13
3.3.2 基于案例推理的网络故障定位方法............................. 15
3.3.3 基于代码书技术的网络故障定位方法........................... 16
3.4 以上介绍的几种网络故障定位的分析比较............................. 17
3.5 本章小结......................................................... 18
第4章 基于拓扑关联技术的网络故障定位概论............................. 19
4.1引言............................................................. 19
4.2基于拓扑关联技术的网络故障定位方法............................... 19
4.2.1基于拓扑关联技术的网络故障定位方法的思想来源............... 19
4.2.2网络拓扑结构的关联关系概述................................. 20
4.2.3网络拓扑结构的关联关系创建................................. 21
4.2.4故障关联算法概论........................................... 23
4.2.5故障关联算法实现........................................... 23
4.3 本文软件设计的网络故障定位过程.................................. 25
4.4开发工具简介和数据库的设计....................................... 26
4.4.1 VC++6.0 介绍............................................... 27
4.4.2 SQL SERVER 2000数据库介绍................................. 27
4.4.3 本文涉及的数据库设计....................................... 28
4.5本章小结......................................................... 29
第5章 基于拓扑关联技术的网络故障定位软件实现......................... 30
5.1网络拓扑结构测试用例............................................. 30
5.2拓扑结构的数据表................................................. 30
5.2.1 网络拓扑结构节点表......................................... 30
5.2.2 网络拓扑结构连接关系表..................................... 31
5.2.3 网络拓扑结构的关联关系表................................... 31
5.3软件功能结构模块的运行........................................... 32
5.3.1 创建拓扑结构的关联关系模块................................. 33
5.3.2 主控模块 ................................................. 34
5.3.3 模拟输入故障事例数据模块................................... 35
5.3.4 故障源定位模块............................................. 36
5.3.5 故障源展示模块............................................. 36
5.3.6 故障事例显示模块........................................... 37
5.4本章小结......................................................... 38
总 结................................................................ 39
致 谢................................................................ 40
参考文献.............................................................. 41
第1章 绪论
1.1论文的背景和意义
在过去的几十年里，计算机网络的规模经历了爆炸式的增长。计算机网络的应用已经深入到人们生活，工作的每一个角落，计算机也成为了现代人们必不可少的一个应用工具。单独的不入网的计算机的使用在现实中是很少见的，人们利用计算机的目的也是在于通过计算机利用网络获得想要的知识或资料，从而人们对于网络的依赖性显得越来越强。同时，人们如此的依赖网络，相应地对网络的可靠性也提出了更高的要求：一方面人们要求网络坏境稳定，高效，并且安全；另一方面要求当网络发生故障时，网络能够自动的，及时的定位出故障，检测出故障原因并及时的修复。
所以，为了使网络能够有效、可靠、安全、经济地为人们提供服务，网络管理就要求网络管理节点能在网络发生故障时能够及时地进行相应的故障管理，使得网络能够快速的修复并继续为人们提供服务。故障管理一般包括故障检测、故障诊断和故障修复，故障记录四个步骤[1] ,其中故障诊断是其中最为关键的一环。网络故障诊断如果可以快速准确地定位出故障源，就可以快速的进行故障修复，从而减小因网络故障而造成的损失，保证网络的可靠性和可用性，还可以在一定程度上预防故障的发生。
但是，同时我们也可以看出，虽然网络故障诊断对保持网络的健康状态发挥着重要作用。然而在当今的网络坏境下，网络故障诊断遇到了前所未有的困难，其主要表现在以下几个方面：
(1) 计算机网络无论从规模上，还是从网络复杂性和业务多样性上都有了巨大的
发展。大规模网络的故障关系错综复杂，故障原因和故障现象之间的对应关系模糊，
大大增加了故障诊断的难度,尤其是网络路由技术的不断更新，使得一些计算机或是其他终端设备可以通过其他路由获得网络信息，这就更加大了网络故障诊断的难度。
(2) 网络设备本身的复杂性也提高了故障诊断的难度。网络设备的复杂性有两个含义：第一是新的网络设备不断推出，功能越来越多，越来越复杂。一个设备可以有几种软件同时运行，如果相同的网络设备由于不同的软件使用失效造成不同类型的故障，这样就会使得网络故障诊断变得更加麻烦。第二是设备提供商数量众多，产品规格和标准不统一，虽然能提供相同服务，但是由于产品的技术规格不同，由于相同服务失效而提供的故障信息也不一样，这就使得进行故障诊断工作或者是修复工作变得更加复杂。
(3) 随着的因特网的广泛应用，计算机技术和网络通信技术得到迅速发展，新的数字通信网络不仅拥有多种业务流量，而且采用了多种融合的网络传输技术。不断采用的网络新技术对网络故障诊断提出了越来越高的要求。
正是由于上述困难的存在，传统的依靠网络专家以人工方式进行的故障诊断已经不能满足需要了。现代网络需要智能化的故障诊断技术以实现网络故障诊断的自动化，将人从繁重的诊断工作中解放出来。研究智能化网络故障诊断技术，发展与时代
相适应的网络信息保障体系，确立高效的故障定位理念和推动网络故障诊断精确化，已成为网络信息化建设的迫切需求。
本文针对以上问题，在进行故障诊断的故障源定位阶段，因为网络故障具有传播性，采用事件关联技术，利用故障关联算法进行故障定位。事件关联技术的基本思想是通过关联多个事件为某一单一概念事件来过滤不必要的或不相关的事件，减少给网络管理员提供的事件信息，以准确、快速的识别故障源[2]。同时由于故障事例的不断积累，有可能新出现的故障事例是以前发生过的事例。在这种情况下，就可以利用基于事例的推理技术检索事例库快速的定位出故障源，从而减少通过故障关联算法来确定故障源浪费的时间。但是本文不具体讨论通过检索事例库来提高故障定位效率的问题，但会给出事例库的表示，通过事例表的形式。
本文主要是研究通过故障关联算法定位出故障源，以便网络故障管理进行下一步的修复工作。
1.2网络故障诊断国内外研究现状
由于我国在开发和使用网络技术的相对落后，使得我国计算机网络故障诊断水平相对落后，虽然在故障诊断专家系统方面开展了一定的研究，但专门针对网络故障智能诊断技术的研究还刚刚开始。从国际上看，网络故障诊断经历了从无到有的过程，正从初级向高级、从不完善向完善、从分散向集中的目标发展。
从网络技术的发展方向和网络管理的发展趋势来看，网络故障诊断的具体发展目标为[3]：
(1) 标准化。符合国际标准化组织的相关标准，以利于网络系统的可持续性建设
和发展。
(2) 集中化。随着计算机网络的日趋成熟，故障诊断方面的研究将会朝着尽量集中的方式发展，集中监视、集中控制、集中配置、集中调度，以加快响应速度，提高
效率,使得网络的利用不论在时间上，还是在空间上都争取达到最大的效益，这也正是人们对网络使用的一个综合的要求。
(3) 智能化。随着人工智能、专家系统的发展，网络故障的智能诊断成为研究的
重点方向。网络管理的发展理念就是希望当网络发生故障时，网络的故障管理功能能够自动的发挥作用，不需要人工的干预，而且是准确的，及时的，有效的进行，使得网络在最短时间内能恢复到正常状态。
(4) 可扩展。计算机网络的管理内容、管理方式是变化发展的。因此，故障诊断建设是持续、长期的，应该注意可扩展性。网络故障诊断的这个发展趋势也是大众化技术的发展趋势，我们希望网络故障管理的新技术能融合老技术，并结合起来发挥更好的作用。
目前用于故障诊断中故障定位的方法有很多，它们的理论基础来自人工智能、图论、神经网络、信息论等计算机科学领域。例如基于规则推理的定位方法、基于案例推理的定位方法、基于代码书技术的定位方法、基于数据挖掘的定位方法等等。一些故障定位方法已经应用到实际的产品中。例如，HP公司的Open View中提供了基于规则的故障定位服务；Cabletron的Spectrum是一个基于案例推理的网络管理系统；SMARTS公司提供了一个基于代码书技术的定位产品InCharge等。
随着越来越多的新技术和新方法的应用，智能化网络故障诊断技术将会有一个全新的发展。
1.3论文的主要研究内容
我们知道，在网络中，一个设备产生故障会影响很多和它相连的设备或子系统，甚至会导致网络的瘫痪，这种现象就叫做故障关联性。故障的关联性使故障诊断变得很困难。网络管理员很难从成千上万的告警中很快确定故障源，也就很难快速排除故障。
本文就是旨在对故障源定位技术做详细的分析，提出设计方案。该方案利用事件关联技术，采用故障关联算法进行故障定位。
本文的核心是利用网络节点的拓扑关联关系，针对故障的传播特征，采用故障关联算法对故障源进行定位。
1.4论文的主要工作
(1) 研究了几种现有的网络故障定位技术。结合现有技术的优缺点，考虑到故
障关联关系的复杂性，给出了一种基于拓扑关联技术的网络故障定位方法。
(2) 模拟设计和实现了网络故障诊断原型系统中的故障定位功能。在软件实现中，使用故障关联算法进行故障定位。使得模拟网络故障以后通过该算法就能模拟得
本文总体介绍了网络管理的阶段以及相关功能，讲述了网络管理中网络故障管理的大致过程，引出了智能化故障诊断是将来故障诊断的重要发展方向，介绍了几种利用事件关联技术作为核心思想，在实现技术上不尽相同的网络故障定位方法，最后提出基于拓扑关联技术的网络故障定位的技术概论，并用软件模拟实现该技术。 本文重点讲述了基于拓扑关联技术的网络故障定位的实现原理和方法。该方法针对网络故障的传播性，明确定义了网络节点的关联关系，在此基础上提出了基于拓扑关联技术的故障关联算法。该故障关联算法依据网络故障之间的关联关系确定故障源，有效地起到故障过滤和定位的功能。 本文提出方法还遗留一些问题需要进一步研究，主要有以下几个方面： (1)故障关联算法的优点在于比较简单易行，容易实现但还需要进一步完善，以适应更多的网络情况； (2)建立比较完善的事例库。 (3)把基于事例推理的思想融合起来，使得定位的效率更加高效。 本设计和本论文是大学四年中最能掌握也是最能学到东西的一个学习环节，同时也是大学四年的最后一个学习环节。在这毕业设计过程中我学到了一些东西，也了解到一些以前从未接触到的知识。在这几个月的学习过程中我遇到了不少的困难，这些问题的逐一解决使我在认识问题思考问题方面得到了不少的方法，教会我应该怎么去全面的看问题，遇到困难时在心里和行动上应该怎样有效的去处理！总之，通过这次毕业设计，我不仅在专业知识方面有了进一步的提高，而且在对待生活工作问题的态度和心里上也有了很大的成熟。 首先深深感谢我的指导老 同时，我要感谢我的母校---西南交通大学，正是交大人严谨刻苦的精神教育了我，使我更加从容地面对将来工作和学习的挑战。我要感谢我所有的 在交大的四年是奋斗的四年，有奋斗就会有艰辛，而艰辛孕育着新的发展。回顾四年的大学生活，我学到了不少东西。前面的路还长，我将带着对生活和事业无比坚定的信念继续努力，继续奋斗。 饮镜湖源水，分外甘甜，尽思源情深重！ 居佑斋幽舍，十分舒适，当报培育之恩！ [1] Denise [2] 彭熙,李艳,肖德宝.网络故障管理中几种事件关联技术的分析与比较.计算机应用研究 2003.8 :145-148 [3] 杨娟，张玉明.网络管理发展的研究和分析.计算机与网络.2001.8：29-30 [4] 李岚.基于事件关联的网络事件管理的研究和设计.硕士论文.南昌大学信息与工程学院.2005.6：9-10 [5] 王恒,高玉琢.基于事件关联技术的网络故障发现. 网络安全. 2007.11 :28-30 [6] 罗晓龙.网络故障一例.电脑编程技巧与维护.1996.9:52-53 [7] 彭熙,李艳,肖德宝.事件关联策略的实现及其应用研究.计算机工程与设计.Vol. 24, No. 10, 2003:16-18 [8] 张勇，张德远, 吴瞻.基于事例推理的分布式网络故障管理系统的研究. 西安交通大学学报 2002.6. 36(6):657-658 [9]周东华,王桂增.故障诊断技术综述[J].化工自动化及仪表.Vol.25,No.1,1998:58-62 [10] 张光前,邓贵仕,李朝晖.基于事例推理的技术及其应用前景[J].计算机工程与应用.2002,38(20):52-55 [11] 柳炳祥,盛昭翰.基于案例推理的企业危机预警系统设计[J].中国软科学.2003:(3): 67-70 [12] 杨家海,任宪坤,王沛瑜.网络管理原理与实现技术.北京:清华大学出版社，200011. [13] 孙朝晖,张德运,李庆海.网络故障管理中的自动告警关联闭.计算机工程.2004. [14] 王平,李莉,赵宏.网络管理中事件关联检测机制的研究. 通信学报.2004,25(3):73-81 [15] 周伟,王汝传,徐小龙.基于移动代理的网络故障管理的研究[J].微型机与应用.2004. [16] 陶红才.数据库原理及设计.北京.清华大学出版社.2003. 总 结
致 谢
参考文献
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作者：佚名
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