基于云计算技术的网络通信监控系统设计.pdf

中国新技术新产品2024 NO.2（上）-34-信 息 技 术随着智慧城市的发展，网络通信已具有更高的控制水平，数据总量也会提升，部分节点信号的筛查效果随之降低。要想规避问题，网络通信监控是最有效的方法。但网络通信监控的数据信息量不断增加，导致系统负载增加，因此对网络通信监控提出了更高要求1，需要根据目前需求开发全新的系统模式，云计算技术的融入即是有效措施2。因此本文设计出一种基于云计算技术的网络通信监控系统，可快速完成海量数据信息筛查，提升了使用效率，改进了网络服务环境。1 整体设计云计算包括软件服务、平台服务及设施服务 3 类技术形式，各服务开发商与提供商给出的技术方案均会存在差异。基于云计算技术的网络通信监控系统采用面向服务架构（Service-Oriented Architecture，SOA），具体由资源层、加工层、管理层以及服务层等构成（如图 1 所示）。作为系统顶层结构的资源层可提供基础的硬件设备、软件资源以及应用程序等物理资源；加工层负责为整个系统加工各类资源，使资源可在相互作用下形成存储资源池、计算资源池以及监控资源池；管理层通过各类调度与应用程序，确保系统能够有序、平稳运行；服务层是系统的最底层，可通过封装云计算的方法，并利用数据库服务，在系统内更好地管理与运用云计算。2 硬件设计基于云计算技术的网络通信监控系统的硬件运行环境由控制器、芯片电路以及通信器 3 个部分构成，搭建过程如下。2.1 控制器控制器是系统的底层执行元件，能够同时与多台主机保持并联，既转接通信器的数据信息，也收集芯片电路的电子量3。控制器结构如图 2 所示。控制器可直接调取主机中的通信数据量，经通信网络整合网络通信数据，由此形成新的“数据包”，并将其发送至处理器4。处理器接收“数据包”后，根据监控用户的消耗需求启动云计算程序，并同时显示这些网络通信数据。如果云计算可以保持较长时间的合理驱动，控制器便可进行长时间的稳定输出，直至主机显示出持续信息，从而对监控指令进行指向改写和基金项目:甘肃省高校教师创新基金项目“市域社会治理现代化背景下网络安全防护技术赋能新型智慧城市建设”(项目编号:2023B-364);甘肃省人文社会科学项目“数字经济背景下创新型数字人才培养赋能高质量发展研究与实践”(项目编号:23ZC14)。基于云计算技术的网络通信监控系统设计马涛（甘肃机电职业技术学院，甘肃 天水 741001）摘 要：网络通信监控系统是智慧城市网络一体化检测、管理与控制的主要工具。在网络通信过程中，为保证对数据信息的有效监控和提升筛查准确率，本文设计出一种基于云计算技术的网络通信监控系统。利用云计算技术进行优化，通过电路提供 AP3402KTTR-G1所需的传输电子量，再将控制器与通信器进行连接，最终搭建系统硬件运行环境。在硬件配置基础上连接监控协议，合理选择端口模式，对密码程度进行编写。同时联合软硬件结构进行数据库设计，进而完成基于云计算技术的网络通信监控系统设计。测试表明，与基于QT 框架的网络通信监控系统相比，本系统对数据信息的筛查具有更高精度，监控指令运行周期均值较低，能满足智慧城市网络通信需求，具有良好的实用价值。关键词：云计算；网络通信监控；智慧城市；密码编写；端口选择中图分类号：TN915文献标志码：A图 1 系统整体架构资源层控制器通信器芯片电路调度执行应用程序MariaDB封装存储资源池计算资源池监控资源池监控协议加工层管理层服务层硬件软件端口编码中国新技术新产品2024 NO.2（上）-35-信 息 技 术传达。图 2 控制器结构主机主机主机监控用户启动云计算程序显示网络通信数据通信网络通信网络数据2.2 芯片电路芯片电路与系统的外部输入电源连接，在协调电压与电流配比的过程中，将分散的电子量整合为束状5。AP3402KTTR-G1芯片电路结构如图 3 所示，在应用电子连续输入的情况下，AP3402KTTR-G1 芯片会由“断开”变为“连接”，同时联合电阻元件 R1、R2、R3将已存储的电子量反馈到下层执行结构中。R2的实际接入组织相对较高，能够在高电平传输时占据大量传输电压参量。再根据 R1、R3的实际配比对其进行后续分压协调6。电感器 L 处于芯片电路中层，在承上启下的连接中实现对积累电子量的有序疏导。图 3 AP3402KTTR-G1 芯片电路结构R1R2R3LAP3402KTTR-G12.3 通信器通信器依托云计算技术，选用 QSFP28 高速通信器搭建设备。通信器两端设置相同数量的接口，左接口与数据输入端连接，右接口与数据输出端连接。在云计算网络结构中，随着数据传输量不断变化，输入端接口的占据状态也会产生变化。在一般情况下，当待传输数据总量小于 71015TB 时，只有 9 个输入端接口为满额占据状态；当待传输数据总量大于91015TB 时，所有输入端接口都能达到既定状态，但后 3 个接口仅能实现阶段性输入。与输入端接口相比，输出端接口的传输能力更强。随着待传输数据总量持续增加，接口的连接功能始终能够保持良好状态，直至将 QSFP28 存储的所有通信信息转存到下层应用结构中。QSFP28 高速光通信器结构如图4 所示。3 软件设计在系统硬件支持下，根据连接协议、选择端口及编写密码的处理流程进行系统软件设计，与硬件运行环境结合进行系统结构的完整搭建。3.1 连接协议监控协议连接情况见表 1。系统主要包括 4 类监控协议，即用户数据报协议（UserDatagram Protocol，UDP）、传输控制协议/互联协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）、随机存取存储协议（Random Access Memory，RAM）以及开放式系统互连协议（Open System Internetwork Reference Model，OSI）。UDP 协议用于网络通信的远端口，主要受数据传输长度的影响，当硬件执行能力改变时，协议连接功能也会随之改变；TCP/IP 协议用于网络通信的源端口，当数据信息传输长度低于 30 时，协议连接不会受其他元件的影响；RAM协议用于网络通信的信号衰弱区，虽然其在搜集数据信息方面具有较强的应用价值，但在云计算网络中，该协议的功能空间未出现变化；OSI 协议用于网络通信的中层传输口，随着芯片电路输出能力提升，协议连接功能范围也会相应扩大。3.2 选择端口在选择网络通信端口的过程中，需要遵循应用层对应单一节点的原则。基于云计算原理，监控协议与应用程序处于对应识别状态，随着网络通信覆盖面不断增大，信号传输最远距离也相应增加。本文以 nmin作为网络通信端口的最小排序，以nmax作为网络通信端口的最大排序。在序列空间中，最小排序与最大排序的差异越大，待筛查的网络通信端口储值就越大。表示既定云计算系数，该系数的表现量可对网络通信端口的选取结果产生直接影响。综合上述各变量，网络通信端口的选取结果 f 如公式（1）所示。max21maxminvwttfnn+=（1）式中：t 表示网络通信数据传输的平均值；w 表示网络通信数据传输的客观条件；表示监控系数；vmax表示网络通信数据传输的最大值。表 1 监控协议连接情况协议UDPTCP/IPRAMOSI位置远端口源端口信号衰弱区中层传输口关联协议作用与硬件执行能力成正比不受其他元件干扰完整收集数据信息协议作用与电子输出能力成正比制约受传输长度影响传输长度低于30作用空间未显著改变-注：Vcap为调压器引脚；Vss为接地点；Clkout为时钟输出引脚；int为输入；So为限位开关；Si为信号完整性；Sck为时钟控制线；Cs为片选信号；Rst为复位电路；Tpin为定时器；Pbias为偏置引脚；Nc为常开触点；Pll为锁相环；Osc2为标号为2的晶振；Osc1为标号为1的晶振；Out为输出；LedA为标号为A的发光二极管；LedB为标号为B的发光二极管；Vdd为电源电压。图 4 QSFP28 高速光通信器结构123456789101112242322212019181716151413Vdd Pll LedA LedB Out Osc1 Osc2CsPllPllPllPllVcap Vss Clkout Int SoSi Sck Cs Rst Tpin Pbias NcQSFP28中国新技术新产品2024 NO.2（上）-36-信 息 技 术3.3 编写密码编写密码是软件设计的末端环节，可在已定传输目标的传输过程中创建相邻监控节点应用连接，借此提升网络通信的数据承载力。在云计算空中，以 amin作为最小传输系数，以 amax作为最大传输系数。当 d1与 d2这 2 个不同地址逐渐明确后，密码编写流程也趋向完善，直至传输系数a 不再发生任何改变，从而可进行系统化的监控指令运行。综合上述变量，并结合公式（1），网络通信密码的编写结果 g 如公式（2）所示。gf ddaelaa?122minmax?（2）式中：表示编写源系数；e 表示传输通信参量；l 表示云计算处理权限。由此即可完成各类软件设计和软件运行环境的搭建。4 数据库设计MariaDB 2010 数据库的服务稳定、体积小、易于安装维护、自主性与使用成本较低且开放源代码无版本制约，受开发者青睐，因此本文将 MariaDB 2010 作为系统数据库。系统通过 MariaDB 2010 数据库存储信号传输、传输媒体、信号编码等信息，通过 InnoDB 创建数据库连接，通过 MyISAM 执行数据库操作命令，并通过 DBDataadapter 显示外部数据库数据。DBqIQuery 执行 DB 语句，对数据库内容进行增删和调整，DBRecord 负责记录封装数据库。数据库设计完成后，采用云计算技术完成网络通信监控系统组建。5 系统测试为验证系统实用价值，本文设计了 2 种不同系统的比较测试。在网络通信中截取相应数据作为研究对象，其他参量保持不变，记录指标变化情况。测试组搭载本文系统，参照组搭载基于 QT 框架的网络通信监控系统。5.1 精度筛查精度指标（Accuracy Index，AI）可反映系统对数据信息的筛查准确率。一般而言，精度指标的数值越大，系统对数据信息的筛查准确率也越高，反之则越低。测试组与参照组的精度指标变化情况见表 2。根据测试可知，随着时间增加，测试组的精度指标呈先降、后升再趋于平稳的趋势，最高值为 76.32%。参照组的精度指标在短时稳定后开始快速下降，最高值仅为 49.75%，与测试组最高值相比下降了 26.57%。由此可见，随着本文系统的实际应用，精度指标显著上升，对数据的筛查准确率具有积极意义。表 2 精度指标比较（%）时间/min测试组参照组1074.6849.752073.5549.753072.1948.544074.3246.395076.3243.276076.3241.665.2 运行周期在一定程度上，监控指令运行周期可有效体现系统应用能力。在实际工作中，随着运行周期均值不断下降，系统应用能力持续提高，反之则下降。测试组与参照组的监控指令运行周期均值变化情况见表3。根据测试可知，网络通信数据量增加使 2 组的监控指令运行周期均值上升，但测试组的上升速度远低于参照组。从极值角度审视，测试组的监控指令运行周期均值最高为 7.81s，远低于参照组的最高值 15.12s。由此可知，随着本文系统的实际应用，监控指令运行周期均值显著降低，在设定好的监控时间内能够发挥系统的实际应用能力。表 3 监控指令运行周期均值比较（%）数据信息总量（1015TB）测试组参照组17.388.8927.459.4437.4910.0947.5710.6657.6211.4967.6412.5377.7013.1987.7314.3797.8115.126 结语在智慧城市网络一体化建设的背景下，快速增长的数据信息量给网络通信模式带来了机遇与挑战。本文针对网络通信环境，结合现实网络通信需求，设计出基于云计算技术的网络通信监控系统，旨在完善智慧城市信息化社会服务模式。根据测试可知，本文系统对数据信息有较高的筛查精确度，监控指令运行周期均值较低，能够满足智慧城市网络通信需求，可及时发现并解决问题。同时，随着技术不断更新，后续研究应致力于将 MESH 自组网、5G 技术应用于网络通信监控系统，从而为智慧城市建设与现代网络通信可持续发展提供不竭动力。参考文献1 张洪波.基于云计算的机器人状态实时监控系统 J.机械设计与制造工程，2022，51（7）：72-77.2 王真云，俞雯静，臧家宁，等.云计算访问控制的电力监控涉密自检模型 J.西安工程大学学报，2022，36（3）：131-136.3 张甫.探讨基于 Nagios 的网络监控系统的设计与实现 J.电子元器件与信息技术，2021，5（6）：212-213.4 肖福建.通讯设备故障监控系统扩容及日常使用 J.电子技术与软件工程，2019（11）：16.5 王红艳，李选芒.基于数据挖掘的物流信息监控系统设计J.电子设计工程，2022，30（6）：71-75.6 闫常丽.网络通信系统中一般离散信道容量的讨论 J.河北建筑工程学院学报，2022，40（1）：208-210.