Internet路由级拓扑发现系统设计与实现

摘要

近几十年来，Internet得到了迅速普及，对其进行有效的管理变的越来越重要。网络拓扑发现技术是网络管理的基础，如何准确的、完整的发现网络拓扑结构，对于网络管理是十分重要的。同时，如何为网络管理员提供一个直观的拓扑图也是本文的研究重点。本文通过分析DoubleTree拓扑发现方法和FR算法（Fruchterman Reingold Algorithm）的优缺点，提出一种针对Internet路由级拓扑的发现方法-IpDT算法（Improved DoubleTree Algorithm）和一种网络拓扑布局算法-DHL算法（Degree Hierarchical Layout Algorithm）。并以此为基础，设计实现了一个网络拓扑发现及可视化原型系统，主要工作为：
　　（1）归纳了Internet路由级拓扑发现和可视化布局的特点和难点，对比分析了目前常用的网络拓扑发现与布局算法的优缺点。
　　（2）在对Internet路由级拓扑发现过程中，针对DoubleTree算法难以选择初始跳数，以及探测节点之间共享全局停止集时通信量较高等问题，提出了IpDT算法。设计出合理的探测规则，计算平均跳数作为其初始跳数，并用Bloom fliter对全局停止集进行压缩。仿真结果表明，IpDT算法能有效的降低探测冗余和探测节点间的通信量，达到减小网络负载的目的。
　　（3）针对Internet路由级拓扑的可视化布局，FR算法存在执行时间长和布局效果层次性不佳等问题，提出了DHL算法。首先，根据路由级拓扑中节点度分布的幂律性质将节点分为三类；接着对分类后的节点进行分层显示；最后根据层次的不同选取合理的初始温度和迭代次数。实验结果表明，DHL算法能有效降低算法的时间复杂度和边的交叉数。
　　（4）设计实现了一个网络拓扑发现及可视化原型系统，该系统包括三个模块：拓扑发现模块、数据转换及读取模块和拓扑显示模块。拓扑发现模块是整个系统的基础，主要用于探测目标网络，获取网络的拓扑信息，拓扑发现方法采用本文第三章提出的IpDT算法；数据转换及读取模块的主要功能是处理拓扑发现模块得到的拓扑信息；拓扑显示模块的主要功能是采用拓扑布局算法以图形的方式显示网络的拓扑，拓扑布局所用技术是本文第四章提出的DHL算法。最后对系统进行测试，验证该系统的有效性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文的主要工作

1.4论文的组织安排

第二章 网络拓扑发现与可视化布局的研究

2.1网络拓扑发现与可视化布局的概念

2.2网络拓扑发现算法的分析

2.3网络拓扑布局算法与分析

2.4拓扑发现算法与拓扑布局算法的评价体系

2.5本章小结

第三章 一种低冗余的网络拓扑发现方法

3.1拓扑发现方法的分析

3.2 DoubleTree算法

3.3 IpDT算法

3.4 IpDT算法的具体实现

3.5实验及结果分析

3.6本章小结

第四章 基于节点度分层的Internet路由级拓扑布局算法

4.1引言

4.2 FR算法

4.3 DHL算法

4.4 DHL算法的实现流程及时间复杂度分析

4.5实验及结果分析

4.6本章小结

第五章 拓扑发现及可视化原型系统的设计

5.1系统需求分析及开发环境介绍

5.2系统体系结构和功能模块

5.3拓扑发现模块的实现

5.4数据转换及读取模块的实现

5.5拓扑显示模块的实现

5.6系统测试和结果分析

5.7本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文工作总结

6.2研究展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 硕士学位期间参加的科研项目

致谢