基于改進多因素模糊算法的網(wǎng)絡(luò)模型定量分析研究2010-5-31

1、基于改進多因素模糊算法的網(wǎng)絡(luò)模型定量分析研究張裔智 劉建峰 孫波基金項目：萬州區(qū)科委基于IPV6的家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（項目編號20083001）作者簡介：張裔智(1963)，男，四川達州，教授，工學(xué)碩士，主要從事計算機教學(xué)與研究。（重慶三峽學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)中心,重慶 萬州區(qū) 404100）摘 要：本文改進了多因素模糊綜合算法，介紹了從IPv4遷移到IPv6的幾種主要的技術(shù)模型，利用改進的多因素模糊綜合算法對三種過渡技術(shù)模型進行量化評價，根據(jù)用戶要求給出了優(yōu)化模型。關(guān)鍵詞：綜合評判、過渡技術(shù)模型、多因素模糊算法；中圖法分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：A1 引言目前全球因特網(wǎng)所采用的協(xié)議族是TCP/IP協(xié)議族

2、，版本號是4(簡稱為IPv4)，發(fā)展至今已經(jīng)使用了30多年，它的缺陷也是明顯的。IPv6已被認(rèn)為是下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議核心標(biāo)準(zhǔn)之一，在IPv6網(wǎng)絡(luò)流行于全球之前，即從誕生到實際應(yīng)用于Internet之前，總是先有一些網(wǎng)絡(luò)首先具有IPv6的協(xié)議棧，達到IPv4與IPv6共存，然后逐步由IPv4遷移到IPv6網(wǎng)絡(luò)。因此在這個過渡時期，IPv4網(wǎng)絡(luò)將會逐漸減少，而IPv6網(wǎng)絡(luò)將會越來越多，最終取代IPv4。2 IPv4向IPv6過渡的技術(shù)模型本文所要解決的關(guān)鍵問題是通過量化方法比較從IPv4向IPv6過渡的三種技術(shù)237的滿意度，下面介紹這三種技術(shù)模型。2.1 雙協(xié)議棧技術(shù)模型IPv6節(jié)點訪問IPv4

3、節(jié)點時，先向雙棧服務(wù)器申請一個臨時IPv4地址，同時從雙棧服務(wù)器得到網(wǎng)關(guān)路由器的TEP（Tunnel Endpoint）IPv6地址。IPv6節(jié)點在此基礎(chǔ)上形成一個4over6的IP包，4over6包經(jīng)過IPv6網(wǎng)傳到網(wǎng)關(guān)路由器，網(wǎng)關(guān)路由器將其IPv6頭去掉，將IPv4包通過網(wǎng)絡(luò)送往IPv4節(jié)點。網(wǎng)關(guān)路由器要記住IPv6源地址與IPv4臨時地址的對應(yīng)關(guān)系，以便反方向?qū)Pv4節(jié)點發(fā)來的IP包轉(zhuǎn)發(fā)到IPv6節(jié)點，雙協(xié)議棧技術(shù)模型如圖1所示。圖1 雙協(xié)議棧技術(shù)模型 2.2 隧道技術(shù)模型在IPv6發(fā)展初期，必然有許多局部的純IPv6網(wǎng)絡(luò)，這些IPv6網(wǎng)絡(luò)被IPv4骨干網(wǎng)絡(luò)隔離開來，為了使這些孤立的“

4、IPv6島”互通，就采取隧道技術(shù)的方式來解決，利用穿越現(xiàn)存IPv4因特網(wǎng)的隧道技術(shù)將許多個“IPv6孤島”連接起來，逐步擴大IPv6的實現(xiàn)范圍，這就是目前國際IPv6試驗床6Bone的計劃。該技術(shù)的優(yōu)點在于：只要求在隧道的入口和出口處進行修改，對其它部分沒有要求，因而非常容易實現(xiàn)，其隧道技術(shù)模型如圖2所示。圖2 隧道技術(shù)模型2.3 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)模型NAT-PT是一種純IPv6節(jié)點和IPv4節(jié)點間的互通方式，所有包括地址、協(xié)議在內(nèi)的轉(zhuǎn)換工作都由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來完成，支持NAT-PT的網(wǎng)關(guān)路由器應(yīng)具有IPv4地址池，在從IPv6向IPv4域中轉(zhuǎn)發(fā)包時使用。此外網(wǎng)關(guān)路由器支持DNS-ALG（應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)

5、），在IPv6節(jié)點訪問IPv4節(jié)點時發(fā)揮作用，其技術(shù)模型如圖3所示。圖3 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)模型3 多因素模糊算法介紹模糊綜合評價決策是對多因素影響的事物做出全面評價的一種十分有效的多因素決策方法，所以模糊綜合評判決策又稱為模糊綜合決策或是模糊多元決策5。3.1 模糊綜合評判步驟6第一步：因素集=， ，第二步：評判集=， ，第三步：單因素評判，由模糊數(shù)學(xué)可知模糊映射可誘導(dǎo)出模糊關(guān)系：，因此可由模糊矩陣表示：，稱為單因素評判矩陣，由模糊數(shù)學(xué)可知模糊關(guān)系可誘導(dǎo)出到的模糊線性變換稱構(gòu)成一個模糊決策模型，是此模型的三個要素。第四步：綜合評判對于權(quán)重，取合成運算，即用計算，可得綜合評判。3.2 確定權(quán)重的

6、方法6：第一步：由各個專家根據(jù)各種因素對總體目標(biāo)影響大小不同，在給定的值域內(nèi)進行評分。第i位專家根據(jù)因素的重要性對第j個指標(biāo)的評分為其中:i=1,2n為專家總數(shù)；j=1,2,m為指標(biāo)總數(shù)。第二步：第i位專家的資信等級為r。r=1表示專家很熟悉被評價內(nèi)容；r=2表示專家較熟悉被評價內(nèi)容；r=3表示專家不太熟悉所評價的內(nèi)容。為第i位專家的資信權(quán)重,設(shè)定：=1,=0.8, =0.5。第三步：第j項指標(biāo)的綜合評分為 =1，2，=1，2，以上公式是對單項指標(biāo)統(tǒng)計的結(jié)果，根據(jù)評審專家在該項指標(biāo)等級劃“對號”的頻率統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以寫成一個單項指標(biāo)評價的行矩陣。若在某一等級 處評審委員會沒有人劃“對號”，得到的

7、為0。說明該問題在此指標(biāo)方面完全不屬于該等級。3.3 多因素模糊算法的改進在實際問題中，遇到因素很多而權(quán)重分配又比較均衡的情況時，可采用多層次模型。其中二級模型的運算步驟如下：第一步：將因素集=， ，分成若干組，使得，稱為第一級因素集，設(shè)，其中，稱為第二級因素集。第二步：設(shè)評判集=， ，先對第二級因素集：的個因素進行單因素評判，即建立模糊映射：；得單因素評判矩陣為： （1）設(shè)的權(quán)重為，求的綜合評判集為： 第三步：在對第一級因素集，做綜合評判。設(shè)的權(quán)重為，總評判矩陣為：，然后采用矩陣乘法運算來代替，即是評審專家利用評判集對評判因素打的分值，乘上它們對應(yīng)的概率密度，得到一個較為合理的平均值，即綜合

8、評判為： （2）4 根據(jù)算法量化因素進行計算考慮到過渡時期IPv4和IPv6網(wǎng)共存的情況，設(shè)計運營商IPv4向IPv6的過渡方案時應(yīng)重點考慮如下幾個評價因素48910，如表1所示。表1 評價因素因素說明經(jīng)濟性應(yīng)可能充分利用現(xiàn)有IPv4網(wǎng)和設(shè)備，降低過渡方案的復(fù)雜性，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。全面性可以提供現(xiàn)有各種類型用戶的接入，還要考慮將來的接入方式，特別是混合接入情況。互通性既要保證與現(xiàn)有IPv4網(wǎng)的互通，又要保證與其他運營商IPv6網(wǎng)絡(luò)的互通，而且要保證兩種平臺下用戶和業(yè)務(wù)的互通。平穩(wěn)性充分保證過渡時期的網(wǎng)絡(luò)性能和質(zhì)11，保證IPv6網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和合理及不同廠家設(shè)備之間的兼容性，平穩(wěn)過渡。對三種過渡

9、技術(shù)滿意程度劃分可形成5個等級：極高(V1)，較高(V2)，一般(V3)，低(V4)，極低(V5)，并由上述5個評估等級元素構(gòu)成評價等級集合。我們給出其中的一種過渡技術(shù)（隧道技術(shù)）的具體運算，其它可同理得到。第一步：評價指標(biāo)權(quán)數(shù)分配，由于對三種過渡技術(shù)評價的指標(biāo)層次劃分本身缺乏精確的依據(jù)，從一個層次到另一個層次并沒有明顯的界限，其衡量結(jié)果也必然是模糊的。因此，在對三種過渡技術(shù)的衡量中，對于權(quán)重的確定，采用專家調(diào)查法和模糊評價法相結(jié)合，使之能夠量化決策者的經(jīng)驗判斷。若對上述IPv4到IPv6的幾種過渡技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展預(yù)測，進行專家調(diào)查，對計算結(jié)果進行計算整理，由公式（1）得到評價矩陣結(jié)果如下：第

10、二步：多因素模糊綜合評價應(yīng)用數(shù)學(xué)模型 ： 權(quán)向量，按照模糊數(shù)學(xué)評價模型公式（2），可得=，即是總的評價結(jié)果。按照最大隸屬原則，中數(shù)值最大的所對應(yīng)的等級即為該技術(shù)的不滿意等級。經(jīng)計算得：= (0.3418 0.3636 0.0611 0.0669 0.0076)，計算結(jié)果表明，矩陣B的最大隸屬度（0.3636）。運用同樣的算法，我們可以得到另外兩種技術(shù)的最大隸屬矩陣分別為：雙協(xié)議棧技術(shù)：=（0.2765 0.2854 0.0546 0.0598 0.0086），最大隸屬度（0.2654）網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)：=（0.1122 0.2621 0.2034 0.0128 0.077），最大隸屬度（0.2

11、621）對以上三種從IPv4到IPv6的過渡技術(shù)的綜合評價見表2。表2 三種模型的隸屬度過渡技術(shù)隧道技術(shù)雙協(xié)議棧技術(shù)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)得分0.36360.28540.2621即在只選擇經(jīng)濟性、全面性、互通性、平穩(wěn)性作為評價判定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，隸屬度最大的方案就是滿意度最高的，因此我們可得到，目前選擇隧道過渡技術(shù)較為理想。5 小結(jié)與展望我們用多因素模糊算法給出了網(wǎng)絡(luò)過渡模型的優(yōu)化問題，到目前為止，還沒有一種機制能夠適用于所有的情況，各種過渡機制都有其特定的適用環(huán)境。在部署IPv6網(wǎng)絡(luò)的過程中，首先要明確應(yīng)用的類型、范圍和系統(tǒng)的類型，然后選擇合適的過渡機制進行設(shè)計和實施，只有因地制宜、科學(xué)分析，才能更

12、好地、更順利地用最小的代價從IPv4網(wǎng)絡(luò)世界逐步過渡到IPv6網(wǎng)絡(luò)世界。本文只對IPv6的過渡問題作了討論，而在對模型的建立，因素的選取等優(yōu)化問題的定量分析是有待于我們進一步去研究討論。參 考 文 獻1NIELSEN T H.IPv6 for future wireless network J.Wireless Personal Communications,2001,17:237-2422KELLY F.Modelling Communication Networks,Present and Future S Philosophicl Transactions of the Royal So

13、ciety A 354,1996,437-4633Kazuaki Tsuchiya , Hidemitsu Higuchi, Yoshifumi Atarashi.Dual Stack Hosts using the Bump- In- the- Stack Technique (BIS),RFC2767S, 2000,24張裔智,孫波.基于AHP算法的校園網(wǎng)絡(luò)模型的定量分析J.西南師范大學(xué)學(xué)報，2009，34（4）：1831875梁保松,曹殿立.模糊數(shù)學(xué)及其應(yīng)用M.北京:科學(xué)出版社,2007：131-132。6謝季堅,劉承平.模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用M.武漢:華中理工大學(xué)出版社,2000：215

14、-2187謝希仁.計算機網(wǎng)絡(luò)M.北京:電子工業(yè)出版社，2003：240-2428王大偉,洪佩琳,李津生.從IPv4到IPv6的演進技術(shù)J.現(xiàn)代電信科技，1999，11：35-389蘇勇,丁盛.IPv4網(wǎng)絡(luò)到IPv6遷移策略研究J.武漢科技大學(xué)學(xué)報，2004，2：60-6310王壘,魏更宇.IPv6和未來移動通信J.重慶郵電大學(xué)學(xué)報，2004,16（2）:36-3811易芝,黃穎,鄒永貴.基于IPv6的局域網(wǎng)通信系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)J.重慶郵電大學(xué)學(xué)報,2005,17(2):238-240The research of network motel quantitative analysis base

15、d on the improved algorithm of Multi-factor FuzzyZhang Yizhi Liu Jianfeng Sun Bo（Department of Network, Chongqing Three Gorges University, Wanzhou, Chongqing 404100）Abstract: This article mainly focuses on how to improve the algorithm of Multi-factor Fuzzy, and introduces some motels about the techn

16、ology of moving from IPv4 to IPv6. And also in this paper, three technology transition models are quantitative evaluated by the improved algorithm of Multi-factor Fuzzy and the optimization model is given based on the need of costumers.Keywords: Comprehensive evaluation, Technology transition models

17、, Multi-factor Fuzzy algorithm 基于改進多因素模糊算法的網(wǎng)絡(luò)模型定量分析研究張裔智 劉建峰 孫波（重慶三峽學(xué)院 網(wǎng)絡(luò)中心,重慶 萬州區(qū) 404100）摘 要：本文改進了多因素模糊綜合算法，介紹了從IPv4遷移到IPv6的幾種主要的技術(shù)模型，利用改進的多因素模糊綜合算法對三種過渡技術(shù)模型進行量化評價，根據(jù)用戶要求給出了優(yōu)化模型。關(guān)鍵詞：綜合評判、過渡技術(shù)模型、多因素模糊算法；中圖法分類號：TP393 文獻標(biāo)識碼：AThe research of network motel quantitative analysis based on the improved alg

18、orithm of Multi-factor FuzzyZhang Yizhi Liu Jianfeng Sun Bo（Department of Network, Chongqing Three Gorges University, Wanzhou, Chongqing 404100）Abstract: This article mainly focuses on how to improve the algorithm of Multi-factor Fuzzy, and introduces some motels about the technology of moving from IPv4 to IPv6. And also in