基于专家系统的网络故障检测方法的研究及实现

摘要

自上世纪八十年代以来，随着网络的高速发展，在金融、教育等众多领域得到了越来越深入的应用。网络应用的深入，在提高工作效率的同时，也加深了各个行业对网络的依赖性，以至一旦出现故障，便会造成难以预计的损失。因此，有效的网络故障检测方法显得尤为重要。
　　 但是，由于网络协议和环境的复杂性，使得有效的网络故障检测方法设计成为一个难点问题。本文以设计和实现一套能够自动检测网络故障的方法为目标，使用TCP/IP模型作参考，针对链路层和网络层，在分析层次功能和重要网络协议的基础上，对各层常见的23种网络故障的产生原因进行了深入分析，并设计和实现了检测方法。其中，为了能够实现网络故障自动检测，在实现上参考了专家系统思想，使用了CLIPS专家系统工具。主要工作和成果如下：
　　 （1）网络故障检测方法设计与实现的总体设计。以TCP/IP模型中的链路层和网络层的协议为线索，分析网络故障检测的设计需求，确定检测方法设计的总体架构。在专家系统中选择速度优良且便于移植的CLIPS，作为检测方法实现的专家系统工具。
　　 （2）网络故障检测方法设计。按照TCP/IP模型自下往上的顺序，针对链路层和网络层设计故障检测方法。其中，链路层围绕错误帧和ARP协议设计了7种故障检测方法；网络层围绕IP协议和ICMP协议设计16种故障检测方法。其中，由于IP分片和重组技术的复杂性，导致分片丢失的检测成为一个难点。本文设计的通过虚拟分片重组进而检测分片丢失的方法，既高效解决了分片丢失的检测，又避免了繁琐的分片数据处理，具有较好的实用性。
　　 （3）基于专家系统的网络故障检测方法的实现。介绍了专家系统的基本思想，分析了CLIPS专家系统工具的工作模式，并选取IP分片丢失检测法等3种典型的故障检测方法的实现，说明了如何使用CLIPS专家系统实现网络故障检测。