[发明专利]基于多分形小波模型的FPGA网络流量发生系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多分形小波模型的FPGA网络流量发生系统及方法。

背景技术

在进行以太网测试的时候，经常需要流量发生器的协助，比如：在一个网段上施加预定大小的流量用于测试网段的出错情况；通过生成坏帧（例如超短帧或超长帧）流量来测试网络错误报告功能；利用远端设备检测功能来测试单端通过量；模拟额外用户；验证对交换机端口流量的统计信息等。流量发生器是一种可以产生特定类型、特定长度、特定速率的帧，并对网络的总体流量和利用率等参数进行统计的工具。

互联网的应用类型都有自己的统计特征，根据这些特征对网络进行分类和分析可以有效的对网络的流量进行控制，为网络的使用者提供一个安全、可靠、高效的使用环境。而对网络流量分析和分类的过程中，带特定标签的流量可以很好的对网络流量分类器进行训练，达到最佳的分类效果，这种标签是互联网中所不存在的，因此，在实际的工程中，需要一种能够产生高效、准确、快速的网络流量模型产生特定的数据标签，完成对网络流量分类器的训练，从而达到精准的网络流量分类效果。

网络中的流量模型特征以及刻画这些特征的参数是流量建模的依据和基础。流量建模的目的是通过模型，产生于具有真实网络流量特征的流量，并以此更好的服务于网络设备性能研究、网络流量预测和网络流量的分类等。网络流量研究表明，最重要的统计特征是在大尺度下的自相似性特征和小时间尺度下的多分形特征。

基于模型的流量产生（具有互联网背景的流量）算法模型采用的是多分型小波模型（MWM）。研究发现，基于多分型的小波模型能够反映出互联网流量的长相关性和突发性，该模型能够更好的描绘互联网流量特征。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于多分形小波模型的FPGA网络流量发生系统及方法，克服了以往流量发生系统所存在的不能模拟真实网络背景流量问题，能够拟合网络真实流量特征，用于对网络新应用开发，网络流量分析和网络设备的测试。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于多分形小波模型的FPGA网络流量发生系统，包括依次连接的第一PCI主机、以太网输入接口、第一MAC地址输入队列、用户数据路径(User Data Path)、第二MAC地址输入队列、以太网输出接口、第二PCI主机，所述用户数据路径(User Data Path)还与寄存器输入输出接口(Register I/O)、SRAM寄存器(SRAM Interface)和DRAM寄存器(DRAM Interface)双向通信，所述第一PCI主机的信号还会送入寄存器输入输出接口(Register I/O)，寄存器输入输出接口(Register I/O)还与SRAM寄存器(SRAM Interface)双向通信，所述用户数据路径还包括依次连接的数据包产生模块（packet_generator_module）、数据仲裁转换模块（input_arbiter_module）、输出端查询模块(Output_port_lookup_module)、多分形小波模型控制模块(MWM_control_module)和输出队列模块(output_aueues_module)，所述数据包产生模块（packet_generator_module）接收第一MAC地址输入队列的数据，所述输出队列模块(output_aueues_module)的数据送入第二MAC地址输入队列。

所述数据包产生模块包括依次连接的产生IP数据包头部和负载的模块、数据包控制模块和先入先出模块，所述IP数据包头部和负载的模块接收随机数产生模块产生的随机数，数据包控制模块接收数据包头，所述产生IP数据包头部和负载的模块与数据包控制模块之间是双向通信，所述数据包控制模块和先入先出模块之间也是双向通信。

所述多分形小波模型控制模块包括升采样器、高通滤波器和低通滤波器，

所述升采样器用于对输入的信号进行升采样后送入到相应的高通滤波器和低通滤波器中；

所述高通滤波器用于对输入的信号进行高通滤波；

所述低通滤波器用于对输入的信号进行低通滤波。

所述数据包产生模块用于产生符合互联网标准的数据包。

所述输入仲裁转换模块用于查询8输入队列中是否有输入数据，并且循环读取有输入数据的队列，把这些数据交给输出端查询模块。

所述输出端查询模块用于：查询数据包的MAC地址位，并且根据MAC地址转发数据包。

所述多分形小波模型控制模块用于：产生一系列的数据包间隔时间，根据时间间隔控制数据包的发送时间。