基于云计算技术的网络通信监控系统设计

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：TN 915 " " " " " 文献标志码：A

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传达。

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。

2.3 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7×1015TB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9×1015TB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。δ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。

（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；β表示监控系数；vmax表示网络通信数据传输的最大值。

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。

（2）

式中：λ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。

5.2 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。

6 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.