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毕业论文:网络漏洞检测研究与实现.doc

毕业论文:网络漏洞检测研究与实现

落寞了几个春秋_
2018-09-23 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《毕业论文:网络漏洞检测研究与实现doc》,可适用于领域

毕业论文:网络漏洞检测研究与实现网络安全之漏洞检测研究与实现摘要:随着计算机网络和通讯技术的高速发展利用开放的网络环境进行全球通信已成为时代发展的趋势。但是网络在提供便利的共享资源的同时也带来了各种各样的安全风险。因此网络安全问题越来越引起人们的广泛关注并成为当今网络技术研究的重点。通常黑客和病毒是通过安全漏洞渗入目标系统的因此只要找到并修补所有的安全漏洞就可以抵御绝大部分的黑客攻击。安全漏洞扫描技术能够检测网络系统潜在的安全漏洞使网络管理者可以预先了解网络的脆弱性所在从而确保网络系统的安全。通常一次成功的网络攻击首先要收集目标网络系统的漏洞信息然后才能进一步对目标实施有针对性的有效攻击。而对目标系统漏洞信息的获取目前主要是通过网络漏洞扫描工具实现的。本文首先论述了漏洞的定义、成因、特征、属性、分类和检测方法等。重点研究了网络漏洞扫描技术并从端口扫描、漏洞扫描等方面进行讨论。最后本文设计并实现了一个面向攻击的网络漏洞扫描系统关键词:网络安全漏洞漏洞扫描信息战网络攻击Abstract:Alongwiththerapiddevelopmentofnetworkandcommunication,it'satrendtocommunicatewithopennetworkButitalsoarisktousetheconvenientresourcesofnetwork…So,theproblemsofnetworksecurityarepaidmoreattentiontoandbecomekeypointsofnetworksecurityUsuallyhackersandcomputervirusintrudeacomputersystembysecurityholesSo,thesystemcanbesecurebydetectingtheholesbynetworkadministratorsThesecurityholesscanningtechnologymakesthenetworkadministratorspredicttheplacesofthesecurityholesSoitbecomesanimportantsecuritytechnologyToperformasuccessfulnetworkattack,anattackershouldfingbetweenamandpmalthoughthedemandisconstantThisindicatesthatinRun,inmanydaysthesystemdoesnotreachsteadystateduringtheperiodofconstantdemandandthequeuelengthisincreasingGenerally,theaveragehourlydelaysinRunarehigherandhavemorevariancethantheaveragehourlydelaysinRun河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)ItwasexpectedthatchangingthedemandprofileswouldhaveamoresignificanteffectontheaveragedelaySincethecapacityduringthepeakhoursisagoodindicatoroftheaveragedelay,theaveragedelayforeachdayinthebasicmodelandforRunandwascomparedwiththepeakcapacityforeachdayTheimprovementintheaveragedailydelayresultingfromthechangeinthedemandfunctionisofinterestFigureshowstheimprovementinaveragedailydelayforeachdayasafunctionofpeakcapacityproducedbyreplacingtheoriginaldemandprofilewiththedemandprofileforbothRunandbyreplacingtheoriginaldemandprofilebytheprofileforRunTheimprovementinminutesoftheaveragedailydelayisplottedasafunctionofthecapacityduringthepeakhourswhichisthexaxisinthegraph河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)InRun,whenthepeakcapacityisverylow,theaveragedelaytendstobeconsiderablyworsenedbysmoothingthedemandoverthepeakhourWhenthepeakcapacityislowtomedium,theaveragedelaytendstobeimprovedinsomecasesandworsenedinothersaboutequallyWhenthepeakcapacityishigh,theaveragedelaytendstobeimprovedAsshownbythegraphforRuntheimprovementsarefairlysymmetricalaroundthexaxis,sotheoverall河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)effectoftheimprovementsistoroughlycanceleachotheroutTheaverageoftheimprovementsisminuteswithastandarddeviationofminutesTheimprovementsfromRunhaveahighermeanandlowervariancethantheimprovementsfromRunTheaverageandstandarddeviationoftheimprovementsinaveragedelayareminutesandminutesrespectivelyTheimprovementisslightlynegativewithverylowpeakcapacity,butisnotasdependentonpeakcapacityastheimprovementfromRunIOnmostdays,reducingthedemandinthethreepeakhoursanddistributingitovertheotherhourswouldimprovetheaveragedelayThelowervarianceofimprovementsinRunexplainswhytheaveragedailydelayinRunhaslowervariancethaninRunToexaminethispointfurther,thehourdelayprofilefortheoriginalmodel,RunandRunwereexaminedforthreeindividualdaysoutofthedaysTheaveragehourlydelaysforDay,andshownbelowprovidesanexampleofdelayunderthevariousdemandprofileswhenthecapacityislow,mediumandhighrespectivelyNotethatinDay,thecapacitythroughouttheentiredayisoperationsperhour(themaximum)andisnotshown河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)Theaveragedelayperaircraftinminutesforthethreedaysandthethreedemandprofilesare:InDayIthetotalcapacityis,andthepeakcapacityisFromtopmthecapacityisconstantatoperationsperhourInRunIthedemandisconstantduringthesehoursatoperationssothequeue河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)obviouslygrowsanddoesnotreachsteadystateBysmoothingthedemandduringpeakhours,thedelaysincertainhoursareincreasedconsiderablyBysmoothingthedemandinRunIbetweenandpmthedemandincreasesfromtooperations,whichincreasestheaveragedelayfromtominutesInthisdaywithlowcapacity,theeffectofsmoothingdemandoverthepeakperiodistomakethequeuegrowfastmuchearlierandreachalowermaximumlengthsincethemaximumdemandislowerBecausethequeuebeginstogrowmuchearlier,moreaircraftaredelayedbyalongeramountInthebasicmodelduringthepeakhours,thehoursoflowerdemandmustdecreasetheaveragedelaymorethanthehoursofhigherdemandincreasetheaveragedelay,becausetheoveralleffectofsmoothingthedemandistoincreasetheaveragedelayperoperationInthisexampleofLoganAirport,inperiodsofoverallhighutilization,havingvariationindemandcanreduceaveragedelaysHoweverthismaynotbethecaseforallairportsInDayinRunthedelayisconsiderablydecreasedduringthehoursfromtopm,andthehoursdirectlyfollowingTheinternaleffectofthereductionofdemandistodecreasetheaveragedelaybyminutesbetweenandpmTheexternaleffectofthereductionofdemandistoreducetheaveragedelaybyminutesinthetwohoursfollowingthereductionofdemandDayhasatotalcapacityofandapeakcapacityofInDay,Runafterthecapacityhasincreasedtooperationsperhouratamρis,andthequeuetakeshoursfortheaveragedelaytoreachaconstant河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)level(steadystate)TheaveragehourlydelayincreasesinsomehoursanddecreasesinothersThemaximumofthehourlyaveragedelaysislower,andtheaveragedelayislowerwhenthedemandissmoothedoverthepeakhoursInDay,RunthedelaysareconsiderablyloweredduringthehoursfromtoDayhasatotalcapacityofandapeakcapacityofoperationsItsdelaysarecomparativelylowInRunduringthepeakhours,thesystemisatofcapacity,andthequeuereachessteadystateinthefirsthourofconstantdemandInRunthevarianceandmaximumoftheaveragehourlydelaywerereducedcomparedtothebasicmodelInDay,theeffectofthechangesinthedemandfunctioninRunistodecreasethelargestaveragehourlydelayandshiftitfrompmtopmAveragedelaysareobviouslyverysensitivetoredistributionofdemandTheeffectofredistributionismostpronouncedduringperiodsoflowcapacitySmoothingoutdemandovertheentirepeakperioddoesnotnecessarilyimproveaveragedelaysoverallsincetheaveragedailydelaycanincreaseconsiderablyduringdayswithlowcapacityIncontrast,byreducingthedelaysoverthethreeconsecutivehourswiththehighestdemand,theaveragedelaytendstobereducedunderalllevelsofcapacityatLoganTheseresultswhichwereobtainedforLoganaredependentonboththedemandprofileandcapacitiesforthevariousweatherconditionsatLoganSotheseresultsmaynotholdforotherairportswithdifferentdemandprofilesandcapacities河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)IncreasesinDemandandCapacityThenextsetsofvariationsonthemodelwerevariationsindemandandcapacityInthefirstrunRundemandineachhourwasincreasedbypercentThisrunwaschosentoshowthenonlineareffectsofapossibleincreaseindemandinthenearfutureInthesecondrun,Run,thecapacityoftheairportwasincreasedinbadweatherThisreflectstheeffectsofpossiblechangesinairtrafficcontroltechnologyondelaysInthisrun,capacityinIFRIweatherwasincreasedfromtooperationsperhour,andcapacityinIFRHweatherwasincreasedfromtooperationsInthenextrun,Run,thechangesmadeinRunandwerecombinedInthisrunbothdemandincreasedbypercentandcapacityincreasedduringIFRIandIFRHweatherTherunshowsthecombinedeffectoftwopossiblefuturechangesThecapacityinRunwillbeidenticaltothecapacitiesintheotherrunsdiscussedThecapacityinRunandincreases,butonlyunderthetwoworstweatherconditionsSincetheoveralloccurrenceofweathertypesIFRIandIFRHisabout,increasingthecapacityundertheseconditionswillnotincreasetheoverallcapacityconsiderably,Howevertheseincreasesincapacitycomeatthetimewhenthereissignificantdemand,thesystemwillbeoperatingathighutilization,andasmallincreaseincapacitywillhavealargeeffectondelaysWhencapacityisincreasedasdescribedtheaveragecapacityofthesystemincreasesfromtooperations,anincreaseofTheaveragedelayisexpectedtodecreaseby河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)considerablymorethanbecauseofboththetimingoftheincreaseandthenonlineareffectofcapacityondelaysShownbelowisagraphofthedistributionofρ=totaldemandtotalcapacityforeachdaySincetheoverallcapacityisnotaffectedmuchbytheincreaseincapacity,thedistributionofρforRunandlookalmostidenticaleventhoughRunhasthehighercapacity河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)Thestatisticsofinterestaboutaveragedelaysare:Asapointofreference,theaveragedelayinthebasicmodelwasminutesandthemaximumdelayminutes河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)TheaveragedelaysareveryresponsivetodemandWhendemandincreasesbyfrominRun,theaveragedelayincreasesInthebasicmodel河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)ρovertheentiretimeperiodisWiththeadditionofmoredemand,ρincreasestoTheaveragedelayisalsosensitivetothesmallincreaseincapacityInRun,anoverallincreaseincapacityofdecreasestheaveragedelaybyInRun,ρisSincepdoesnotreflectthetimingofdemandandcapacity,itcanbeamisleadingestimateofdelaysinthisproblemThehourlydelayprofileforthethreerunsisshownbelow,whereeachnumberisactuallytheaverageoverdaysoftheaveragehourlydelaysforeachhourTheaveragehourlydelayforRunisclosetothemidpointofthedelaysbetweenRunand河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)Thedistributionoftheaveragedailydelaysandthemaximumdailydelaysoverthedaysisasfollowsforeachrun河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)Afterdemandisincreasedby,byadditionallyincreasingthecapacitytheaveragedelayperoperationdropsbyOverall,outofdaysareaffectedbytheincreaseincapacityTheaverageimprovementinaveragedailydelayinthesedaysisminutesBelowisagraphofthedifferenceinminutesoftheaveragedailydelaysfordaysinRunandaccordingtothecapacityofthedayinRun(xaxis)Ascapacityforthedayincreases,theimprovementinaveragedelaybroughtaboutbytheimprovedcapacityinweathertypeIFRIandIFRHdecreases河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)Sincedelaysaresosensitivetochangesindemand,theaveragedelayisofinterestwhendemandchangesbyotheramountsThemodelwasrunforthecasewheredemandincreasedbyand,themajorresultsoftheserunsarebelowNotethatasdemandincreasestheaveragedelayincreasesproportionatelylessthantheaveragetotaldailydelaysincethetotaldelayeachdayisspreadamongmoreoperations河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)Belowisagraphofρ(rho)versustheaveragedelayforallfourlevelsofdemandandfortheruns(and)withincreasedcapacity河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)Theequationofthebestfitexponentialcurveshownaboveis:Rsquared=ThegraphaboveshowstherelationbetweenρandtheaveragedelayunderseveraldifferentconditionsofdemandandcapacityFromlefttoright,thetwopointsbelowthecurvecorrespondtoRunandthecaseswherecapacity河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)wasincreasedThefourpointsabovethecurvecorrespondfromlefttorighttotheaveragedelaywhendemandwas,andincreasedby,andpercentFromthegraphitisclearthattherelationshipbetweenρandcapacityisdifferentinthecaseswherecapacityisincreasedthaninthecaseswherecapacityisunchangedThisdifferenceispartlyduetothefactthatthecapacitywasnotincreaseduniformlyoverthecourseofthedayItmayalsobeduetoarelationbetweenaveragedelaysandcapacitythatpdoesnotaccountforWhenthedatafromtherunswithincreasedcapacityisdeleted,thedatafitstheexponentialcurvebetter,andtheequationofthebestfitexponentialcurvechangesto:Rsquared=DemandMadeResponsivetoCapacityInthelastrun,Run,thedemandwasmadetoberesponsivetocapacityThiswasdonetoreflectthereportedreductionindemandatLoganduringperiodsofbadweatherassomescheduledflightsarererouted,andgeneralaviationtrafficisreducedInthisrun,demanddecreasedbyandpercentwhentheweatherwasIFRIandIFRHrespectivelyAsummaryofthestatisticsofinterestfromthismodelfollow:河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)TheaveragedemandforadayinRun,isoperations,adecreaseoffromthebasicmodelTheaveragedelayperaircraftinRunislowerthantheaveragedelayinthebasicmodelThisdecreaseishigherthanthedecreaseindemandbecauseofthenonlinearrelationbetweendelaysanddemand,andbecausethedemandisreducedinthehoursoflowcapacityratherthanreduceduniformlyoverthedayThemaximumdelaydecreasesbyreducingdemandduringtheperiodsthattendtohavelargedelaysTheaveragedailydelayhaslessvariance,sincethedelaysontheworsedaysarereducedThedailyprofileofaverage,standarddeviationandmaximumoftheaveragehourlydelaysforthedaysisshownbelowTheaxisforthemaximum河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)oftheaveragehourlydelayisontheright河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)Outofdays,ofthedayswereaffectedbythereductionindemand,Inthesedays,thereductionoftheaveragedelayforthedaywasminutesonaverageThedayswiththelowestcapacityimprovedthemostafterthereductionindemandValidityofModelInthemodeldescribedinChapter,approximationsarebeingmadeinmanyareasThedemandprofileandthecapacitycorrespondingtoeachweathertypeareapproximationsThereisafairamountofvariationinthecapacityofrunwayconfigurationswithineachweathercategoryThedemandchangesduringthecourseofayear:thelowestdemandoccursinJanuarywithoftotalyearlydemand,thehighestdemandoccursinAugustwithoftotalyearlydemandMOORBecausetheseasonaldifferencesindemandareslight,their河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)deletionfromthemodelshouldnotbeamajorconsiderationAdditionallythemodelusedtogenerateweathermakesseveralassumptionswhichcouldaffectitsaccuracyOneisthatchangesinweatherandlengthsofweatherstringsareindependentofthetimeofdayandtheseasonThemodeldoesnottakeintoaccountanydiurnalorseasonalvariationsinweatherAnotherassumptionmadeisthatweatherisasemiMarkovprocessInthismodel,oncetheweatherchangestostatejboththelengthoftimetheweatherwillstayinstatejandthenextstatetheweatherchangestoareindependentofalltheweather'spasthistoryGiventhisextensivesetofapproximationsthatunderlieouroverallapproach,theresultsofthemodelshouldclearlybeinterpretedas"reasonableapproximations",inabsolutetermsHowever,whenitcomestorelativechangesindelays,forinstance,whenthemodelisusedtocomparetheeffectsofsignificantchangesincapacityordemandinthefuture,theresultsobtainedarevalidandreliable文章出处:SubmittedtointheSloanSchoolofManagementPartialFulfillmentoftheRequirementsoftheDegreeofMasterofScienceinOperationsResearchattheMassachusettsInstituteofTechnologyJune外文资料翻译译文部分:、模型结果河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)在这一个章节中我们将描述和讨论基本模型的结果另外我们将以洛根(Logen)机场为依据做一个有意义的分析:估算不同状况下的延迟的能力。模型结果的描述我们已经在第二章的洛根机场的延迟模型描述和整理后统计数字中忙了天之久了在每天的分析中,我们收集了下面的统计数据:总容量、要求容量、总延迟、每一飞机最大值延迟、延迟大于分钟、每小时的平均每小时延迟、和每架飞机平均延迟。并对这些统计数据作出了简短的解释。每天的总容量是由每天的天气模型和一个随机数产生的。每天的要求容量是客观需求的因此不是随机的。每天的总延迟是那天登陆的每架飞机的延迟的总数。每日最大延迟是那天的飞机登陆经历的延迟的最大值。平均的每日延迟是在一个给定的日子期间所有的飞机登陆经历的延迟的平均。一个给定时刻的平均每小时的延迟是进入等待的队伍在那小时期间登陆的每架飞机遇到的延迟的平均。(并非在那小时内登陆的飞机遇到的平均的延迟)通过前面天的分析每时期的总延迟、最大延迟、和平均延迟是每架飞机所有延迟的平均。除非另外说明所以的统计将以分钟计。每天开始和结束于早上五点。所以的统计都将以实际的数据为依据。、模型结果我们首先来看在第二章中所描述的基本模型在这个基本模型中所用的数据都是来之年每天总需求架次的洛根机场的实际数据。由模型产生的延误是实际每天存在的对一个由气候模型得出平均每天容量是架次也就是每小时架次机场如果它的实际要求架次是这看起来似乎平均只利用的容量有这种想法就错了因为这个要求架次在一天中的分布是非常不均衡河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)的因为从午夜十二点到第二天早上六点范围内实际上是没有需求航班的。让我们把早上七点到晚上九点叫做”黄金时间”因为在这时期内达到平均的地利用率在这小时期间的需求发生了。既然绝大多数需求发生在这个黄金时间因此许多飞机将经历延误也就相应的出现了一个比更高的平均利用率问题。让我们定义ρ为在一个特定时期为需求除以容量。图显示了ρ的分布在ρ被当作整天的需求和容量以及在黄金时间中ρ在那里产生。ρ的值是由模型产生的其中X轴表示柱状图最低间隔例如X轴上的第一个时间间隔是到Y轴是当天的百分比我们注意到ρ就是在黄金时间中较大的例证但是在一天中他总是低于。下面我们把前面天的按基本模型的统计结果概要如下:时期内总要求:,架次时期内总容量:,架次时期内总延迟:,分钟每飞机平均延迟:分钟我们统计收集了总容量、总延迟、平均延迟和每架次超过分钟的延迟概要如下表:上面的统计数据表明存在大范围的延迟。例如,在某天每架次的平均延迟是河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)分钟到分钟尽管延迟超过分钟的平均只有架次但有时候却达到架次平均每天每架次最大的延迟是分钟但具体到每一天却是到分钟。虽然每架次平均分钟的延迟似乎不很高但是由于这延迟每年所付出的代价是三千七百九十万元其中延迟的分布也是比较有趣的在图中从天的数据显示了平均的、最大的、和标准的都背离了平均延误。平均和平均每小时的延迟的标准偏离的轴在左边上,平均每小时的延迟的最大值的轴在右边上。平均延迟正如我们熟知的以ρ指数的增长在我们的假设中服务和需求是以时间来衡量的因此对同一状态结果将不完全相同一天的平均延迟是总容量和当天容量的函数例如相同容量下两天的平均延迟不同将是轻微的除了午夜到早上三点的时间段因为这段期间航班架次太少了。然而如果对下午四点到七点时间段这个差别就很巨大了在图中是天里ρ的分布这里ρ等于每日总计需求除以每日总容量。在图中是黄金时间段里ρ的分布这里ρ等于黄金时间段总需求除以这个时间段的总容量这些在两幅图中以分散的点表示最好的适合描述他们的指数曲线表达式也在河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)下面列出。河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)我们看到整天的或黄金时期的容量利用和平均延迟的关系是可以用一个指数模型很好的描述的尽管当在整天的容量利用上Rsquared有些偏高但是在黄金时间期间确是很接近我们的指数模型的。延迟不是均匀分布的而是有一个很大的范围。图(,演示了延迟分布曲线每点(,,)表示了按照,百分比总延迟的最大总延迟。例如在百分之,,的天数里大概发生了将近百分之八十的总延迟。如果延迟平均分布的话这个图表将是一个四十五度的直线。河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)在,,,天里的每日平均延迟、每天最大延迟、每天超过,,分钟延迟和总延迟被分析显示在图,(,到,(,中在所有的柱状图中,轴显示了相应,轴所对应的天数的百分比。河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)敏感性分析河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)在洛根机场对需求和容量的延迟的敏感性改变我们将在下面考察。现在延迟将被用变化的需求和容量队列模型来考察。在每一个被描述的队列模型里都有需求和容量的适当变化天气方面同样被考虑因此延误是被建立在具体的每一天上的。要求的再分配接下来我们假定总需求是不变的但是具体每天的需求是不同的在Run,中需求在黄金时间早上七点到晚上九点是保持的在其他时间也是不变的。在Run中要求在三个连续的时期期间以最大的需求,从下午点到下午点减少了相应的重新分配在那天的其他小时内这次将显示将三个黄金时间分配到其他时间的效果这可以通过提高这三小时的着陆费用来近似的达到。这两个模型的延迟和基本模型的延迟的不同是我们感兴趣的这项分析将显示在洛根机场改变到着陆模式后的相对效果。对原始模型和两个变化模型的情况可通过下图,(,,看出河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)对相对高的需求或低的容量的数小时在延迟上有内部和外部的影响高需求的内部影响是在两方面增加了总延误第一需求的增加使队列增长从而每架次的延迟相应增加第二需求架次的增长将被增加的延迟影响。低容量的内在影响是增加了队列长度从而增加了每架次延迟高需求或低容量的外部影响是增加了队列长度在并发时期内从而增加了后来的延迟这个外部影响可能持续不到一小时到几个小时。Run中在黄金时间通过降低最大需求从到我们期望中平均延迟将下降。在下午四到七点这三个需求最高的时间段我们减少了的总需求在Run中当从下午四到七点每小时减小需求时这时需求高峰变到了下午五到七点相应的时间段的最高平均延误将同样地改变这三个高峰小时的大需求也造成了接下来时期的延迟通过减少这三个小时的需求到其他时间段平均延迟和最大延迟也相应的会减少。下面是对Run和Run的整个时期的一份统计既然他们是基于同一基本模型需求和容量我们就不列入考察。对Run和Run的一个概要统计也列入下表:河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)在基本模型中平均延迟是分钟平均最大延迟是每天分钟。在Run中我们看到经处理后虽然平均延迟增加了分钟但是平均最大延迟却降低了平均最高延迟从增加到分钟最大延迟从降到分钟平均延迟的标准偏差增大。在Run中我们看到经处理后平均延迟减少了秒最大延迟和在Run中一样减少了这里减少了分钟平均延迟的标准偏差也有些微的降低。下面的图表显示了Run和Run的平均延迟和标准偏差。在Run中尽管需求是不变的但是在早上七点到下午七点之间的平均延迟却增加了。这表明在Run中许多天里系统都未达到稳定状态队列长度也不停的增长。通常来说在Run中平均延迟是比Run中更高和更不稳定的。河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)改变需求会对平均延迟有重要影响既然在高峰时期的容量是对平均延迟的一个衡量正如我们在对基本模型和Run和Run的比较中平均延迟的增加来自于需求。图河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)在Run中当最高容量较低的时候平均延迟在黄金时间段将趋向于更糟糕当最高容量在某一个中等水平时平均延迟在某些情况下会被改善而在另外一些同等情况下却变得更糟当最高容量很高的时候平均延迟将会得到逐步改善。正如图表所示Run的改进使得在X轴是对称分布的因此最终他们几乎相互抵消得到平均降低分钟、标准偏差分钟。Run比Run更好其平均延迟和标准偏差的改善分别是分钟和分钟。虽然它在低容量的机场下也许变得更糟但它不像Run那样完全依赖于最大容量。在大多数情况下通过减少黄金时间的压力并分布到其他时间段将能很好的改善平均延迟在Run解释了为什么在低容量时Run比Run有更大的所谓下变差的平均延迟。下面进一步分析这些点在原始模型的小时基础上Run和Run将他们分成三个独立的阶段。我们按照容量的低、中、高分别按不同的需求描绘了Day、、的平均延迟。注意在Day中整个期间容量都是架次每小时(最大值)。河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)这三天在三个需求模型下的平均延迟以分钟数表示如下:在Day,中我们假定总容量是,,,最高容量是从两点到下午八点平均每小时架次持续在。对Run在这个时间段的需求保持在每小时架次因此队列将明显的呈增长趋势并不能达到稳定。通过下调高峰时期的航班到其他时期也将导致这些时期的平均延迟增加。比如我们把Run中下午一点到两点的需求着陆从增加到架次这将使这个时间段的平均延迟增加到个分钟。当机场在低容量的情况下通过转移高峰期航班将导致队列的迅速增长直道需求架次的减少。因为此时队列从很早就开始增长这将造成更多航班延迟更久的时间。在基本模型的需求高峰期我们必须降低低需求时期的平均延迟以达到不增加高需求时期的平均延迟。河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)因为协调需求的结果是增加了平均每架次的平均延迟。在洛根机场的例子中他们全面利用各个时期所以当需求有变动是也能减少平均延迟但是并不是所有的机场都向他们那样。在Day中对Run其延迟在下午四到七点成减少趋势接下来时间段也是的降低需求的内部效应是对下午六到七点减少了分钟的平均延迟外部效应是在接下来的两小时减少了分钟的平均延迟。在Day中我们假定其总容量是架次最高容量是架次。对Run当容量在上午点增加到架次时ρ是这时队列对一个平稳状态来说保持了小时的平均延迟其平均延迟在某些时候增加在另一些时候减少。这种情况下最大平均延迟变低当转移高峰时期需求时平均延迟也是降低的。在Day中对Run延迟在四到八点是有显著减少的。在Day中我们假定总容量是架次最高容量是架次。这种情况下延迟是比较少的。对Run即使在高峰时期系统也只保持在的容量在需求不变的情况下队列能在第一时间到达稳定状态其标准偏差和最大平均延迟都减少到了基本模型。在Day中对Run需求的变化是降低了最大平均延迟并转移到了下午四点到七点。由此我们可以得出结论是平均延迟对需求的变更是非常敏感的在低容量的机场如何有效的调整是很重要的。在整个高峰时期调整需求并不能有效地改善整个的平均延迟因为这样对于一个低容量的机场反而将导致平均延迟的不断增长。相反地在洛根机场的例子中通过三个连续的时间段的高需求来减少延迟这时平均延迟在各种水平容量下趋向于减少。这个结果是我们根据洛根机场的需求状况和各种气候下的容量获得河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)的所以这个结果可能对其他有着不同需求状况和容量的机场可能不是很适合。需求和容量的增加接下来在模型上的变化是变更需求和容量在第一次变更也就是Run中每小时的需求以增加这被用来显示在后面可能的增加需求所出现的一种非线性效果在第二次也就是Run中在坏天气里增加了机场的容量这反映了空中交通管制技术方面的改变对延迟的可能的效果本次中容量在IFRI天气中从每小时架次增加到架次在IFRH天气中从每小时架次增加到架次。在接下来的一次也就是Run中我们中和了和中的情况即需求以增加并且在IFRI和IFRH天气下容量增加以显示两个可能情况的组合效果。我们保持在Run中容量和其他的相同在Run和Run中将被增加但仅限于两种最坏的天气条件下因为全年中气候类型是IFRI和IFRH大约占了在这种状况下增加容量将不能显著的提高全年的容量然而这种增加还是被提出当有重要的需求时系统会高效率的运作容量上的小增长也将导致大的延迟影响。当容量如我们描述的增加也就是系统平均容量从架次增加到架次达到的增幅在我们预期这将使延迟减少大于因为这是适时增加和非线性影响双重作用的结果。下面是对ρ的一个曲线图其中ρ=每天总需求除以总容量。由于在增加容量中总容量不是轻决定作用的所以Run和Run中即使Run有更好的容量但他们的ρ几乎是差不多的。河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)关于平均延迟的统计数据如下:正如叁考点在基本的模型中平均延迟是分钟最大延迟是分钟。河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)我们看到平均延迟正是由需求来影响的在Run中当需求从增加平均延迟增加了。在基本模型中ρ在增个期间是当需求增加时ρ增加到。平均延迟对容量的小的增加同样是敏感的在Run中ρ是。既然ρ在这里不反映适时需求和容量它在这个问题上可能就会对我们产生对延迟的误导。对于三次变更的延迟我们描绘如下图。图中Run很接近于Run和Run的中点。河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)上面天里平均每天延迟和最大每天延迟我们描绘如下:河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)在需求增加了后通过增加容量平均每架次延迟下降了总的来说天里有天受到了增加容量的影响在这些天里平均延迟的平均改进是分钟。按照Run容量我们得到了下面的图表反映了Run和Run的平均延迟。随作容量的增加由IFRI和IFRH天气条件带来的平均延迟下降了。由于延迟对需求的改变是如此的敏感因此当需求变成其他数据时的平均延迟正是我们所关心的。这次模型以需求增加和的方式运作得到如下的主要结果。我们注意到随作需求的增加相应增加的平均延迟少于平均的总的每日延迟因为每天总河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)延迟是由很多因素决定的。下图是对所有的四个级别的需求和对Run与Run的容量增加的平均延迟的相对应的图:最合适的指数方程函数是Rsquared=上面的图表显示了在不同的需求和容量条件下ρ和平均延迟的关系从左到右曲河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)线下面的两个点符合Run和Run这是容量增加的案例。曲线上方的四个点从左到右符合当需求是依次增加百分之五、十、十五的情况。从图表中我们清楚的看到ρ和性能在不同案例中是不同的。这一不同是因为事实上性能不是一定的规律增加的或者是因为平均延迟和性能是ρ所不能解释的。当所有的案例中增加的容量不被考虑时这时得到的数据更符合指数曲线于是得到这个最好的指数曲线方程如下:Rsquared=需求对容量的响应最后在Run中是需求对容量的响应。这次需求减少了百分之八到十五当天气是IFFI和IFRH之一时。我们对这个模型的概要统计如下在Run中我们假定平均需求是每天架次比基本模型减少了在Run河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)中的每飞机平均延迟是低于基本模型的平均延迟由于延迟和需求是非线性关系的并且需求在低容量下也不是均一地减少的因此这个下降比需求将的更快随作需求的降低最大延迟趋向于更大。我们对天的平均延迟、标准偏差和最大延迟列图表如下其中最大延迟轴在右边。在天中有天都都受到了需求降低的影响在这些天里减少的平均延迟平均是分钟。模型的有效性在第章描述的模型中近似模型在很多领域被广泛使用需求和容量对每个天气类型是比较近似的因为跑道结构的容量和每个天气类别的变化是相当相似的。对一年中需求的改变来说最低的需求是一月的最高的需求是八月的MOOR由于季节的不同对需求的改变是微小的忽略它们对整个模型不会产生较大的影响。河南农业大学理学院本科毕业设计(论文)加之我们模型是在几个天气假定下产生的这也影响了它的精确性一是天气的气候和长度的改变不依赖于具体时间和季节因此模型不可能考虑每个具体时间或季节变化另外我们假定中使用了半马尔可夫算法。在本模型中一旦天气变到状态j天气时长将保持在j并且下一个天气状态时独立于以前的天气历史的。考虑到整个学期中我们所做的一切这个模型结果我们可以自豪地称为“合理地近似”因此当它被用于延迟方面相关的事情例如当模型在将来被用于评价有意义容量或需求改变其结果将是有效的和可靠的。文章出处:SubmittedtointheSloanSchoolofManagementPartialFulfillmentoftheRequirementsoftheDegreeofMasterofScienceinOperationsResearchattheMassachusettsInstituteofTechnologyJun
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