周浩文 余杰

摘要

隨著產(chǎn)業(yè)界計(jì)算與存儲(chǔ)能力的不斷提升，專用信息處理系統(tǒng)的規(guī)模劇增，且智能化的需求也越來越大，系統(tǒng)復(fù)雜性明顯增加，因而帶來設(shè)計(jì)與維護(hù)方面的新課題。本文以此類系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)為對(duì)象，借鑒時(shí)間序列分析及循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，試提出一種提取系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則的思路。用以優(yōu)化系統(tǒng)，及為系統(tǒng)的智能化提供支撐。

【關(guān)鍵詞】信息處理系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則分析系統(tǒng)優(yōu)化 智能化

隨著信息化的進(jìn)一步深化，以及智能系統(tǒng)概念的全面普及，越來越多的專用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也吸取了通用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。與此同時(shí)，專業(yè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)面臨著一個(gè)愈發(fā)明顯的問題。當(dāng)其復(fù)雜性變大時(shí)，其在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及維護(hù)等多個(gè)層面，都會(huì)面臨著潛在脆弱、設(shè)計(jì)不到位等問題。系統(tǒng)變得難以被把控。因此，有必要研究一種新的方法，結(jié)合傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)自頂向下的方式，以一種新的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則分析的方法，從系統(tǒng)行為中分析優(yōu)化方向。本文試就這一思路的基本概念與方法做簡(jiǎn)單闡述。

1 模型

在設(shè)計(jì)專用信息處理系統(tǒng)時(shí)，一般會(huì)涉及以太網(wǎng)、信息交換技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)、以及計(jì)算設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備等等。在系統(tǒng)內(nèi)部，各分設(shè)備間往往采用統(tǒng)一格式的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文。對(duì)于此類復(fù)雜功能的系統(tǒng)，若其設(shè)計(jì)還是只依賴從頂層概念到功能細(xì)分，則其隨規(guī)模以冪律提升的復(fù)雜性將越來越難以掌控。另外，此類系統(tǒng)的維護(hù)中，會(huì)由于過于復(fù)雜，而增大問題定位難度。因此，就這種系統(tǒng)，有必要利用智能化的方式，利用其動(dòng)態(tài)行為信息來輔助設(shè)計(jì)與維護(hù)。

目前智能方法在計(jì)算方面已經(jīng)應(yīng)用得較為廣泛。一類系統(tǒng)引入智能算法用于預(yù)測(cè)未來的趨勢(shì)。比如推薦系統(tǒng)正是利用用戶行為，得出該類用戶更可能的未來的行為。另一方面，關(guān)聯(lián)規(guī)則是數(shù)據(jù)挖掘中的一個(gè)典型的算法，其正是利用歷史數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中已成確定格式的基礎(chǔ)上，靜態(tài)分析矩陣化的數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則。

這兩個(gè)思路的結(jié)合，可以構(gòu)成一種動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則方法。我們認(rèn)為可以此思路來解決復(fù)雜局域網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與維護(hù)問題。在復(fù)雜局域網(wǎng)信息處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用以太網(wǎng)作為統(tǒng)一通信的方式。那么在通訊協(xié)議的設(shè)定之中，會(huì)確定一個(gè)固定格式的報(bào)文頭。在這個(gè)報(bào)文頭中，包含了發(fā)送方的IP地址，接收方的IP地址以及設(shè)備類型，時(shí)間信息，以及報(bào)文功能等。并且與一個(gè)確定的命令碼相聯(lián)系。在系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候，會(huì)有大量的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文產(chǎn)生。若系統(tǒng)十分關(guān)注效率，則UDP組播將成為網(wǎng)絡(luò)通信的一個(gè)較有效方法。如圖1所示。

若信息處理系統(tǒng)包含一個(gè)數(shù)據(jù)庫設(shè)備，那么可以在數(shù)據(jù)庫設(shè)備之中記錄這類報(bào)文。我們可以設(shè)計(jì)UDP組播報(bào)文分析軟件，其基本功能為獲取在數(shù)據(jù)庫中的報(bào)文，通過分析報(bào)文中的源與目的IP地址，以及時(shí)間信息，命令碼，功能信息等提取報(bào)文之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則。即各種報(bào)文同時(shí)出現(xiàn)的概率，或報(bào)文的時(shí)間序列特征，即報(bào)文的時(shí)間序列是確定的，是周期性出現(xiàn)的還是以一種變化的趨勢(shì)出現(xiàn)。我們可以引入循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN），LSTM或ARMA模型作為技術(shù)手段。

此類分析完成后，有望提取出此信息處理系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的各種行為，并且可以將其與系統(tǒng)設(shè)定的工作模式掛鉤，即分析在每一個(gè)工作模式下，其產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文行為?？梢源_定，當(dāng)這樣的系統(tǒng)經(jīng)過足量數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則分析后，具備對(duì)系統(tǒng)未來短時(shí)間內(nèi)的行為進(jìn)行預(yù)測(cè)的能力。在此意義上，可以記錄系統(tǒng)的異常行為。當(dāng)異常行為出現(xiàn)時(shí)，該軟件就會(huì)對(duì)其進(jìn)行偵測(cè)捕獲，甚至可以定位異常。在系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，就可以通過日志，為維護(hù)人員定位解決問題提供參考。

另一方面，當(dāng)專用信息處理系統(tǒng)足夠復(fù)雜時(shí)，其智能化的需求也愈發(fā)迫切。現(xiàn)有的有效智能化方法從圖形感知出發(fā)，針對(duì)的是人機(jī)交互界面，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，生成對(duì)抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法。在此過程中，前文提及的針對(duì)其網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則分析所提取出的特征，也可以提供信息支持。即可以從網(wǎng)絡(luò)報(bào)文的關(guān)聯(lián)規(guī)則反演產(chǎn)生這些報(bào)文的人機(jī)交互的行為，以更好地指導(dǎo)智能算法設(shè)計(jì)與訓(xùn)練?；蛘咧笇?dǎo)系統(tǒng)的性能優(yōu)化。

2 總結(jié)

本文提出了一種動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)規(guī)則方法的思路，用于分析專用信息處理系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，對(duì)其關(guān)聯(lián)性特征進(jìn)行提取，用以預(yù)測(cè)系統(tǒng)行為，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)及維護(hù)時(shí)的問題定位。并且為系統(tǒng)智能化提供通信行為特征支撐。本文闡釋了其基本思路。未來，我們將進(jìn)一步對(duì)其做原理分析與仿真實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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