应用于网络仿真与监控的可视化系统的设计与实现

摘要

电力综合数据网承载了电网运行维护所需的大量的应用系统，是保证电力系统正常运行的重要支柱，为了预演网络出现故障或者异常情况下的网络运行情况且保证网络不间断运行，通过构建一套模拟仿真系统来模拟真实网络的运行是一个很好的选择。此外开发一套网络运行状况监控系统，实现网络运行状态的实时监控，能够对网络出现的异常情况做出快速反应。针对电力综合数据网的运维管理需求，我们开发一套电力综合数据网模拟仿真系统，实现了电力综合数据网模拟仿真及运行状态分析。在该系统中我的主要工作如下：设计并实现了应用于网络仿真与监控的可视化系统，开发了一套基于NS3的用户图形化界面，使得用户通过友好界面即可实现NS3仿真系统的配置，从网络拓扑和流量任务两个方面实现了NS3的图形化网络编辑功能，此外实现了网络运行状态的实时可视化监控。
　　论文的主要研究内容和取得的成果包括：
　　第一、我们开发的模拟仿真系统基于NS3模拟仿真平台，NS3模拟器并没有提供可直接使用的图形用户界面，所有配置工作需要通过底层代码实现，这给用户操作带来了严重不便，为此我们开发了一套基于NS3的仿真系统的友好的图形用户界面，用户通过菜单、按键、窗口等鼠标键盘操作就可以实现网络拓扑可视化和网络运行状态可视化，大大提高了NS3系统使用的便捷性。
　　第二、实现了网络拓扑编辑，包括手动构建网络拓扑和根据真实网络的snmp信息自动构建网络功能。对网络拓扑实现了两种网络拓扑布局方式，一种是改进后的力导引布局方式，一种是基于地理映射布局方式。此外提供了手动编辑功能，实现了用户对网络拓扑的修改以及对设备、链路属性的配置和修改。网络拓扑可视化方便用户为NS3模拟仿真平台配置和修改网络拓扑的同时，也使得用户对网络的拓扑有一个直观的认识和理解。
　　第三、实现了仿真流量编辑，通过真实网络的NetFlow数据构建仿真流量，通过真实网络的SNMP数据进行流量矩阵估计，以弥补NetFlow信息采集不全的问题，模拟真实网络流量行为。
　　第四、通过连接真实网络实时更新本地数据库，在界面上为用户实时呈现网络运行状态，通过分析计算网络吞吐量、设备告警信息、链路利用率等，使用丰富的统计图表为用户呈现网络性能参数变化情况。

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第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.3 本文的主要贡献

1.4 本论文的结构安排

第二章 可视化系统相关技术

2.1 NS3模拟器

2.2 可视化中的交互与Qt GUI介绍

2.3 Google Earth与KML介绍

2.4 网络拓扑可视化布局算法

2.5 本章小结

第三章 系统整体设计

3.1 综合数据网模拟仿真系统的设计

3.2 综合数据网可视化系统需求分析

3.3 综合数据网可视化系统的整体结构

3.4 本章小结

第四章 基于NS3模拟器的网络编辑系统的设计与实现

4.1 综合数据网网络拓扑的构建

4.2 综合数据网仿真流量的构建

4.3 本章小结

第五章 网络运行状态可视化的设计与实现

5.1 网络运行状态可视化

5.2 网络性能参数可视化模块

5.3 本章小结

第六章 结论

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果