引用本文:
曾创展,蔡晨贾农,姚耀,等. 基于区块链的白盒化光网络故障检测[J]. 光通信技术,2024,48(2):72-77.
曾创展1,蔡晨贾农1,姚 耀1,刘 伟2,杨 辉2*
(1.61932部队,北京 100000;2.北京邮电大学 信息光子学与光通信国家重点实验室,北京 100876)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:针对白盒化通信网设备异常检测问题,提出了基于区块链的白盒化光网络故障检测方案。首先,设计了面向数据收集的区块链架构和基于区块链的数据收集与存储方案;然后,又设计了基于自编码器的数据异常检测算法;最后,将自编码器模型部署至区块链共识设备中,形成完整的基于区块链的异常检测机制。实验结果表明:在不同设备的采集数据下,所提方案可以快速实现数据上链存储,且能准确、快速地识别设备的异常数据,实现网络设备的实时异常检测。
关键词:白盒化光网络;异常检测;区块链;自编码器
中图分类号:TN256 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2024)02-0072-06
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2024.02.013
0 引言
随着软件定义网络(SDN)和第五代移动通信(5G)技术的广泛应用,运营商在部署5G基站设备时,面临的资金压力越来越大[1]。目前,设备供应商可以提供成套绑定的硬件服务器和专用软件,但运营商只能从单一设备制造商那里购买并部署硬件设备,这给运营商造成了巨大的成本压力,同时也阻碍了设备的更新升级。为了打破被设备供应商束缚的封闭局面,国内外通信运营商与IT公司纷纷开始研究网络白盒化[2]。然而,网络白盒化也面临一些问题。例如,一个基站可能包含来自多个制造商的设备,它们会具有不同的内部设计和技术规格[3]。相较于黑盒化网络,白盒化网络中的设备及其零部件是由多个厂商提供的,在异常检测中将面临责任推卸的问题,甚至存在篡改性能数据的风险。因此,如何检测和准确定位设备异常,以及保障设备数据的安全性与数据的可验证性是白盒化网络异常检测的难点。
区块链是一种分布式数据库,具有分布式去中心化、无需中央信任机构、数据一致、不可篡改、可加密、可验证、可追溯等优点[4]。它使用实用拜占庭容错(PBFT)算法来实现共识机制,并基于密码学来增强数据的安全性和可验证性。将区块链技术引入光网络和运营商设备的连接中,以构建可信分布式光网络,增强了白盒化光网络下不同厂商设备的信任度,让故障责任归属更明确[5]。因此,区块链技术无需任何第三方中心的介入就可以使参与者达成共识,以极低的成本解决了不同设备供应商之间信任与价值的可靠传递难题,同时区块链技术可以保障网络数据的有效性与准确性,提供准确的故障划分依据。
本文提出一种基于区块链的白盒化光网络故障检测方案,以优化在检测大型复杂厂商设备时的检测和存储机制,实现白盒化网络异常的自动检测和智能诊断。
3 结束语
针对白盒化网络的设备异常检测问题,本文提出了一种基于区块链的白盒化光网络故障检测方案。该方案利用区块链技术实现设备数据的收集,并基于收集到的数据训练自编码器用于设备异常检测,将训练好的自编码器模型部署到区块链共识组,区块链共识组使用自编码器模型与共识机制,实现对设备数据的实时分析和异常检测。仿真结果表明:在不同网络设备的检测数据下,所提出的检测方案均可以实现快速与准确的数据收集,并能精准地识别网络中的异常数据,实现对白盒化网络的实时异常检测。在未来的工作中,还需要再结合现阶段流行的聚类算法对网络数据进行更深入的异常分析。