网络通信数据可视化分析方法

毛燕艳

摘 要 本文从四个方面对网络通信数据可视化进行了分析，第一部分阐述了网络通信数据可视化相关内涵；第二部分网络通信数据可视化分析方法进行阐述，希望通过本文的研究，希望能够为网络通信的可持续发展提供助力。

【关键词】网络通信 数据可视化 分析方法

在社会建设发展与科学技术不断进步的今天，计算机网路技术在我国各个领域已经高度普及，在这样的背景下，互联网规模不断过大，所产生了网络通信数据也在快速增加，其中网络通信数据在很多领域发挥的作用是不可取代的。但是从现阶段，我国通信数据利用情况来看，其效果还不够理想，比如实时性差、误解率高等。而可视化分析方法，能够促进网络通信数据的利用以及作用发挥，其强大的辅助分析能力，能够最大限度挖掘出网络通信数据的价值，目前，网络通信数据中可视化分析技术的应用，已经成为了一个必然趋势。

1 网络通信数据可视化

网络通信数据可视化是一个具有挑战性的任务，需要对大量的信息进行可视化处理以及需要支持一定程度上的细节情况来使其有意义。文章中指出，可视化可以在不同的层次上对网络通信进行抽象展示，同时也可以用不同的可视化机制进行处理（例如直方图、象形图、坐标系、三维图形等）。

文章通过圆形布局，对网络通信数据进行可视化分析。其目的是为了在大量的网络通信中分析出网络入侵行为的特征，并识别出来。文章中将网络节点根据地址的不同分布在四个同心圆环上，而被测试的节点则置于同心圆的圆心。如果某个节点的地址只有最后一位不相同，那么就置于最靠内的圆环上，以此类推。那么，一个节点是否与中心节点属于同一个子网就很容易被识别出来。

2 网络通信数据可视化分析方法

2.1 有关网络节点可达性的定义

要使网络节点能够可视化，个人认为，在此之前应该定义可达性和通信强度，如此可以达到增强可视化的效果。

首先，我们通常将网络节点定义成相关矩阵，其中的元素的值为0或者为1，若元素取值是1，我们认为这个元素代表的节点可以和同行其他元素代表的节点互为可达关系，如果元素取值是0，则相反，不能达成可达关系。在这里，我们将抽象出含有时间关系的可达性信息，凭借网络节点通信时间的先后顺序使用数学方法计算。在计算过程中，我们把所有的网络节点做成一个矩阵合集，之后再把所有节点对应的的通信时间包括在另一个集合之中。这样我们就可以将节点与通信时间通过数学方式来可视化表达。而且通过时间关系是否在一定范围内等情况更可以进一步了解网络节点可达性的信息。

然而，仅仅表示出网络节点的可达性关系和通信时间依旧不足以达成节点可视化的效果，因此，节点之间的通信强度的定义就成为了下一步工作，根据上文的经验，我们仍旧把节点之间的通信强度抽象成矩阵来进行数学运算，在此过程中，通过矩阵之间的关系，我们能够得到一定时间内，节点间的通信次数和时间间隔等信息，而这些信息，就是我们用来具体描述通信强度的工具。

2.2 针对一个或几个节点的可视化

在进行上述的可视化行为之后，我们可以发现，网络节点抽象出的矩阵之中含有大量有价值的信息，其本身也还有很多值得关注的信息，为此，应该对进行某一个或者几个节点的可视化分析。

其中最为用户所关注的几种信息包括，用户关注的所有节点的集合，以用户关注的节点为起点存在可达关系的节点所在集合以及这些节点的分布，以用户关注的节点为终点存在可达关系的节点所在集合以及这些节点的分布，用户感兴趣去的所有节点之间的可达关系。

通过对用户关注的的信息进行分析，我们将把用户感兴趣的节点和与其相关的节点抽象成一个三维的坐标关系。

（1）对用户自身主机所在的节点进行可视化，这些作为主机的节点都有自身专有的IP，每一个IP都是由32位的二进制编码组合成的。我们要做的就是以这些二进制码为基础设置主机节点的坐标。

（2）对节点之间可达性关系进行一定的可视化处理，因为三维坐标的存在，我们可以轻易的对这种可达性关系进行描述，那就是将可达节点之间两两连线通过这些明显的线条的疏密程度，我们能跟清楚的发现哪些节点可达性高等信息。

（3）用户关注节点变化情况的可视化处理，用户关注的节点自然不会是一成不变，在某些情况下，用户关注的节点可能增加或减少，这些信息都应该反映出来。于是，在此前已经三维坐标中，取出一条坐标轴，专门做为用户关注节点坐标所在的轴线，如此，无论用户关注的节点怎样变化，我們都可以通过数学操作对节点左边进行相应的改变。

2.3 对可达节点的通信强度进行可视化的分析

对于网络节点的通信强度这一概念来说，很多用户都是不了解的，因此，我认为太过数据化可视分析反而不好，故而，下面将使用另一种方式来对通信强度进行可视化操作，我们大体将通信强度分成强、中、弱三个部分，分别用不同颜色的线条来表示，而介于三者之间的通信强度，则是用其他颜色标识，这些颜色都是通过相应的数学计算得到强度数值，再根据数值与强、中、弱，的数值进行对比，进而转化为相近的颜色，如信号越是接近强的界定值，颜色就有接近红色，可能是橙红，强度次之可能就是橙色。由此，用户便可以通过颜色的变化，轻而易举的了解到信号强度的相关信息。

值得强调的是，上述的整个可视化过程最主要的工具便是数学方法的应用，在可视化过程中，无论使用什么方法来表现，都要有科学的数学依据，因为只有数学数据才能精准的对各种抽象信息进行具象化，所以，网络节点通信的可视化，离不开对抽象信息通过数学方法进行数据化。以用户关注的节点为起点存在可达关系的节点所在集合以及这些节点的分布。

3 结束语

在通信网络数据信息分析中采用可视化分析方法，能够提高通信数据信息利用率，提高网络通信的现代化水平。在大数据时代背景下，网络通信技术想要得到更好的普及与发展，进一步研究可视化分析技术，是非常必要的。本文从两大方面对此进行了分析，希望能够为相关的技术人员提供一些建议和参考。

参考文献

[1]谢慧.网络通信中一种数据保密性和完整性的方案研究[D].湖南大学，2010.

[2]林权洁.基于Web服务和语义的网络通信服务接入管理研究[D].华中科技大学，2011.

[3]韩丹.网络异常流量三维可视化研究[D].天津理工大学，2014.

作者单位

中国联合网络通信有限公司天津市分公司 天津市 300204endprint