1、基于改進(jìn)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(xiàng)目：萬州區(qū)科委基于IPV6的家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（項(xiàng)目編號(hào)20083001）作者簡介：張裔智(1963)，男，四川達(dá)州，教授，工學(xué)碩士，主要從事計(jì)算機(jī)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(jìn)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(jìn)的多因素模糊綜合算法對(duì)三種過渡技術(shù)模型進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，根據(jù)用戶要求給出了優(yōu)化模型。關(guān)鍵詞：綜合評(píng)判、過渡技術(shù)模型、多因素模糊算法；中圖法分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(hào)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(shí)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(dá)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(gè)過渡時(shí)期，IPv4網(wǎng)絡(luò)將會(huì)逐漸減少，而IPv6網(wǎng)絡(luò)將會(huì)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(diǎn)訪問IPv4

3、節(jié)點(diǎn)時(shí)，先向雙棧服務(wù)器申請(qǐng)一個(gè)臨時(shí)IPv4地址，同時(shí)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(diǎn)在此基礎(chǔ)上形成一個(gè)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(diǎn)。網(wǎng)關(guān)路由器要記住IPv6源地址與IPv4臨時(shí)地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便反方向?qū)Pv4節(jié)點(diǎn)發(fā)來的IP包轉(zhuǎn)發(fā)到IPv6節(jié)點(diǎn)，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(gè)“IPv6孤島”連接起來，逐步擴(kuò)大IPv6的實(shí)現(xiàn)范圍，這就是目前國際IPv6試驗(yàn)床6Bone的計(jì)劃。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：只要求在隧道的入口和出口處進(jìn)行修改，對(duì)其它部分沒有要求，因而非常容易實(shí)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(diǎn)和IPv4節(jié)點(diǎn)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(shí)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(diǎn)訪問IPv4節(jié)點(diǎn)時(shí)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(píng)價(jià)決策是對(duì)多因素影響的事物做出全面評(píng)價(jià)的一種十分有效的多因素決策方法，所以模糊綜合評(píng)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(píng)判步驟6第一步：因素集=， ，第二步：評(píng)判集=， ，第三步：單因素評(píng)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(píng)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(gè)模糊決策模型，是此模型的三個(gè)要素。第四步：綜合評(píng)判對(duì)于權(quán)重，取合成運(yùn)算，即用計(jì)算，可得綜合評(píng)判。3.2 確定權(quán)重的

6、方法6：第一步：由各個(gè)專家根據(jù)各種因素對(duì)總體目標(biāo)影響大小不同，在給定的值域內(nèi)進(jìn)行評(píng)分。第i位專家根據(jù)因素的重要性對(duì)第j個(gè)指標(biāo)的評(píng)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(jí)為r。r=1表示專家很熟悉被評(píng)價(jià)內(nèi)容；r=2表示專家較熟悉被評(píng)價(jià)內(nèi)容；r=3表示專家不太熟悉所評(píng)價(jià)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(xiàng)指標(biāo)的綜合評(píng)分為 =1，2，=1，2，以上公式是對(duì)單項(xiàng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，根據(jù)評(píng)審專家在該項(xiàng)指標(biāo)等級(jí)劃“對(duì)號(hào)”的頻率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以寫成一個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)的行矩陣。若在某一等級(jí) 處評(píng)審委員會(huì)沒有人劃“對(duì)號(hào)”，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(jí)。3.3 多因素模糊算法的改進(jìn)在實(shí)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(shí)，可采用多層次模型。其中二級(jí)模型的運(yùn)算步驟如下：第一步：將因素集=， ，分成若干組，使得，稱為第一級(jí)因素集，設(shè)，其中，稱為第二級(jí)因素集。第二步：設(shè)評(píng)判集=， ，先對(duì)第二級(jí)因素集：的個(gè)因素進(jìn)行單因素評(píng)判，即建立模糊映射：；得單因素評(píng)判矩陣為： （1）設(shè)的權(quán)重為，求的綜合評(píng)判集為： 第三步：在對(duì)第一級(jí)因素集，做綜合評(píng)判。設(shè)的權(quán)重為，總評(píng)判矩陣為：，然后采用矩陣乘法運(yùn)算來代替，即是評(píng)審專家利用評(píng)判集對(duì)評(píng)判因素打的分值，乘上它們對(duì)應(yīng)的概率密度，得到一個(gè)較為合理的平均值，即綜合

8、評(píng)判為： （2）4 根據(jù)算法量化因素進(jìn)行計(jì)算考慮到過渡時(shí)期IPv4和IPv6網(wǎng)共存的情況，設(shè)計(jì)運(yùn)營商IPv4向IPv6的過渡方案時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮如下幾個(gè)評(píng)價(jià)因素48910，如表1所示。表1 評(píng)價(jià)因素因素說明經(jīng)濟(jì)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?；ネㄐ约纫ＷC與現(xiàn)有IPv4網(wǎng)的互通，又要保證與其他運(yùn)營商IPv6網(wǎng)絡(luò)的互通，而且要保證兩種平臺(tái)下用戶和業(yè)務(wù)的互通。平穩(wěn)性充分保證過渡時(shí)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(duì)三種過渡

9、技術(shù)滿意程度劃分可形成5個(gè)等級(jí)：極高(V1)，較高(V2)，一般(V3)，低(V4)，極低(V5)，并由上述5個(gè)評(píng)估等級(jí)元素構(gòu)成評(píng)價(jià)等級(jí)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(yùn)算，其它可同理得到。第一步：評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)數(shù)分配，由于對(duì)三種過渡技術(shù)評(píng)價(jià)的指標(biāo)層次劃分本身缺乏精確的依據(jù)，從一個(gè)層次到另一個(gè)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(duì)三種過渡技術(shù)的衡量中，對(duì)于權(quán)重的確定，采用專家調(diào)查法和模糊評(píng)價(jià)法相結(jié)合，使之能夠量化決策者的經(jīng)驗(yàn)判斷。若對(duì)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(jìn)行專家調(diào)查，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行計(jì)算整理，由公式（1）得到評(píng)價(jià)矩陣結(jié)果如下：第

10、二步：多因素模糊綜合評(píng)價(jià)應(yīng)用數(shù)學(xué)模型 ： 權(quán)向量，按照模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模型公式（2），可得=，即是總的評(píng)價(jià)結(jié)果。按照最大隸屬原則，中數(shù)值最大的所對(duì)應(yīng)的等級(jí)即為該技術(shù)的不滿意等級(jí)。經(jīng)計(jì)算得：= (0.3418 0.3636 0.0611 0.0669 0.0076)，計(jì)算結(jié)果表明，矩陣B的最大隸屬度（0.3636）。運(yùn)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(duì)以上三種從IPv4到IPv6的過渡技術(shù)的綜合評(píng)價(jià)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(jì)性、全面性、互通性、平穩(wěn)性作為評(píng)價(jià)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(jī)制能夠適用于所有的情況，各種過渡機(jī)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(jī)制進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)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(jià)從IPv4網(wǎng)絡(luò)世界逐步過渡到IPv6網(wǎng)絡(luò)世界。本文只對(duì)IPv6的過渡問題作了討論，而在對(duì)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(jìn)一步去研究討論。參 考 文 獻(xiàn)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(bào)，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(jiān),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(jì)算機(jī)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(jìn)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(bào)，2004，2：60-6310王壘,魏更宇.IPv6和未來移動(dòng)通信J.重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，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(jì)和實(shí)現(xiàn)J.重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào),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(jìn)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(jìn)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(jìn)的多因素模糊綜合算法對(duì)三種過渡技術(shù)模型進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，根據(jù)用戶要求給出了優(yōu)化模型。關(guān)鍵詞：綜合評(píng)判、過渡技術(shù)模型、多因素模糊算法；中圖法分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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