一种改进的阈值选取方法在网络监控中的应用

一种改进的阈值选取方法在网络监控中的应用

1 网络监控概述

1.1 网络监控的意义

网络监控是网络管理的重要内容，目的是监控计算机网络中各种设备和设施的工作参数、工作状态信息。通过收集网络运行时的实时参数，准确掌握网络运行状态，发现和定位网络故障，为管理员尽早介入故障处理赢得时间，增强网络的可靠性，减少网络故障的发生，实现对计算机网络的管理。

1.2 网络监控的原理

网络监控的基础是信息采集。采集的方法主要分为专用设备法，镜像采集法和SNMP协议采集法。由于SNMP协议已成为事实上的工业标准，具有简单和容易实现等特点，所以SNMP协议采集法应用广泛。SNMP协议用于在Manager 和Agent之间传递信息。Manager从Agent获取管理信息或向Agent发送命令；Agent则通过SNMP协议主动报告紧急信息。

采集的原始数据经过处理，得到反映网络运行状态的信息或相关监控指标，并据此判断网络运行状况。如果监控指标值超过预先设定的阈值，则产生告警信息，提示管理员进行处理。阈值的选取通常是管理员根据经验确定一个固定的值。本文提出一种改进的阈值选取方法，即可变阈值选取法，可以更有效地用于网络监控。

2 阈值选取方法分析

2.1 固定阈值法

传统的阈值选取方法是管理员根据经验确定一个适当的阈值，这个值在网管系统运行期间固定不变。设定的阈值过高，起不到应有作用，过低则频繁产生误报。这种方法很简单，只要将监测指标值和一个固定阈值的大小进行对比，就能得出判断结果，确定是否报警。

2.2 改进的可变阈值选取法

传统的固定阈值法虽然简单，但不能准确并有效地监测网络，需要一种改进方法，即可变阈值选取法。可变阈值选取法是以网络监测指标平均值为基准，通过公式计算，得出网络监控指标的可变阈值。可变阈值计算公式为：f=b+2d （式2-1）

f——阈值

b——均值

d——标准差

其中，均值是每天相同时间某网络监测指标的算术平均值，标准差的计算公式为：

d=■ （式2-2）

n——采集天数

ei——第i天监测指标值

根据以上公式进行实验测试，数据采集周期为1个月，采集对象为某铁路信息技术所传输生产数据的路由器，采集监测其接口利用率。经过统计计算，获得接口利用率均值和可变阈值，如表1所示。

根据上表中的数据和监测到的一次网络异常情况，画出相应的接口利用率曲线图，如图1所示。

图1 可变阈值与固定阈值对比曲线图

上图中的2：00～4：00间接口利用率超过可变阈值，表示网络接口利用率不正常，利用可变阈值进行监控，可以发现此状况，但如果利用固定阈值法则监控不到。由此可见，固定阈值法虽然简单，但不够灵活有效。可变阈值选取法能够以长期统计分析的结果为基准，针对不同时间段选取不同阈值，准确监测到网络运行时的非正常状态。

2.3 可变阈值的设置和应用流程

首先需要确定网络监控的指标，然后根据收集到的历史数据进行统计，计算出该指标在统计周期内各时刻的算术平均值，作为监控指标的基线值。由公式2-2计算指标值的标准差，由公式2-1确定各时刻的监控阈值。可变阈值的设置和应用流程如图2-2所示：

图2 可变阈值设置和应用流程图

（上接第89页）3 结论

监控网络运行状态的固定阈值法比较简单，容易实施，但不能针对网络资源占用的周期性特点设置合理的监控阈值，容易造成监控的遗漏或误报警，准确性和有效性较差。本文提出了改进的阈值选取方法，根据网络资源占用的周期性规律，利用数学统计和概率原理，在不同的时间段选取不同的监控阈值，能更准确、更有效地捕捉到网络的非正常状况，及时发出报警信息，为管理员尽早发现、定位和处理网络故障提供依据。

【参考文献】

[1]唐海娜，李俊.网络性能监测技术综述[J].计算机应用研究，2004，21（8）：10-13.

[2]胡发胜，宿洁.数理统计[M].济南：山东大学出版社，2004：100-156.