基于网络流量监测的移动互联网特征研究

【文章摘要】

本文就网络流量监测的作用和移动互联网的研究现状进行分析，探讨CDMA移动互联网的特征，以便更好的对网络流量进行监测。

【关键词】

网络流量；监测；移动互联网

0 引言

随着互联网规模的不断扩大，其应用领域越来越广泛，因此，急需要对网络流量进行实时、在线的监控和管理。对网络流量特征进行研究，有利于有效的管理、规划、发展网络。其中网络流量监测是网络测量技术之一，通过对网络流量进行监测和分析研究，能够较好的掌握网络流量的特征，了解网络的状况，并能够根据详细的流量信息，对故障进行定位和修复，能够获取网络所承载的业务的大小，及时了解用户应用强度、频度等行为模型。

1 网络流量监测的作用

其一，有利于网络规划。在移动网络中出现拥堵的现象时，传统的做法通常为网络扩容。如果借助网络流量监测技术，能够及时的掌握当前的移动网络的流量趋势，有效的解决网络中出现的问题，并运用科学合理的方式进行规划。

其二，提高网络资源的利用率。由于移动网络的流量比较复杂多变，目前还有大多数网络特征未被外界认知，通过网络流量监测技术，能够及时的了解当前网络流量的情况和移动网络业务的特征。

其三，便于移动网络安全维护。随着网络的普及，越来越多的恶意程序通过网络传播，严重影响到用户的隐私和财产安全。充分运用网络流量监测技术，能够对网络流量进行分析，制定出不同移动平台的移动网络安全策略。

2 移动互联网的现状

近年来，随着社交网络、微博、微信等新型网络应用的发展，使得互联网行业的发展充满生机和活力。移动通信技术和互联网技术的紧密结合形成了一种新的网络，即移动互联网。移动互联网指的是通过使用手机网络、平板电脑等移动终端，基于移动网络联网获取图像、语音、文字等用户需求的随时可接入的网络。根据通讯世界网讯全球技术研究和咨询公司的最新研究报告表明，我国手机用户在2013年突破10亿，预测在2014年，我国手机市场将销售4.436亿部手机，使用手机将超过10.76亿部。网民人数达到6.15亿，移动互联网用户数已达到8.38亿。我国的移动互联网用户人数将会呈现持续增长的趋势，同时，伴随着平板电脑、智能手机的发展，国内移动互联网络用户群将会逐渐扩大。另外，在移动互联网迅猛发展的同时，也会带来一定的风险和挑战。首先随着移动互联网内容不断的丰富，产生了各种宽带负荷较大的业务，例如基于P2P业务。传统的互联网监控方式不一定适用于移动互联网，缺乏有针对性的移动互联网监控平台。目前移动互联网的监控制度还不够完善，限制了网络服务质量的提高，对未来网络的发展具有严重的影响作用。其次，移动网络运营商虽然为各种内容提供商业支持，推广了各种业务，但多种业务的流量特征研究不够完善，运行质量没有进行深入的研究，大多互联网基础指标在移动互联网的场景下分布比较异常。

3 CDMA移动互联网特征研究

3.1网络流量原始流量采集

本文使用的网络数据是由本研究团队自行研发的检测设备TMS进行采集的。原始网络流量均采用我国某大城市的骨干网节点。在采集CDMA实验数据时，部署了4个采集探针在同一个城市的链路上，位于分组数据服务节点和城市核心节点之间并行的链路上。详情如图1所示。

另外，网络流量分类技术主要包括深度包检测和深度流检测技术。分类时，首先使用深度包检测技术，通常能够达到较高的分类效果。针对不同的网络应用，比较适合使用深度流检测技术。本文的算法中就引入了深度流检测的技术。

3.2网络流量建模

由于采集的网络宽带较大，运算和存贮资源比较有限，需要选取一个适合的时间段，采集数据子集后为后续分析充当样本。网络流量建模的原理指的是充分利用统计获取的网络流量特征，对其进行数学推导后得出的符合统计规律的模型来模拟实际网络流量趋势。网络流量建模通常采用ARIMA模型[3]。其指的是分差整合移动平均自回归模型，通常用于进行平稳序列和分差后平稳序列的建模分析。ARIMA模型分析的一般步骤为：（1）根据序列的自相关函数分布图和偏相关函数分布图，分析序列的平稳性。（2）对非平稳性序列进行平稳化处理；根据时间序列的识别规定，对ARIMA模型的相关参数进行识别，建立相应模型。建立分析后，需要对参数进行评估，并对参数进行检验，其中参数检验通常会采用AIC准则。AIC的计算公式为：

其中T为可使用的观测值，RSS指的是参差平方根和，n为待估参数个数。比较不同参数时，需要采用AIC值更小的模型。

3.3网络流量基本特征

其一，网络协议。在互联网中使用的TCP/IP协议族为传输层明确了两个主要的协议，分别为TCP协议和UDP协议。TCP协议需要在两个TCP之间建立一个虚连接，在运输层中使用流量控制和差错控制机制，即为面向连接的、可靠的传输协议。UDP协议为无连接、不可靠传输协议。本文对两种网络协议进行研究，如表1所示。

其二，网络流长（字节）分布。网络中的流量实际时由IP流来承担的，IP流的长度在一定程度上反映了网络负载的情况。图2为CDMA网络中的流长分布情况。

其三，网络流持续时间分布。IP流持续的时间为IP流第一个报文达到的时间和最后一个报文达到的时间差值。对IP流持续的时间分布进行研究，可以从宏观的角度反映出IP流在网络中分布的时间，根据其他网络特征，可以综合对网络流的各种行为特点进行研究。根据统计可知，CDMA网络中平均UDP流持续的时间为62.15秒，在TCP流中持续的时间为17.85秒。

4 总结

随着移动互联网络的飞速发展，多种移动互联网络的应用成为人们生活中不可或缺的一部分。由于移动互联网场景复杂，使得流量的多种特征还没被发现。网络流量监测技术和移动互联网特征的研究，能够对移动网络流量进行保存，可以有效的规划网络，充分利用网络资源，维护移动互联网的安全。

【参考文献】

[1]王华奎.移动通信原理与技术[M].清华大学出版社，2010.

[2]陈建国.移动互联网的特征分析[J].现代科技，2011，12（8）：14-15.

[3]胡德胜.网络流量监测技术的研究[J].网络信息，2012，15（4）：11-12.