BGP信息和Traceroute信息结合的AS级网络拓扑识别方法研究

摘要

随着网络规模的急剧发展，网络成为了当今社会最重要的基础设施之一，已成为人们生活密不可分的一部分。互联网中自治系统级（AS级）拓扑表征了网络中各个自治系统之间逻辑上的连接关系，是网络管理、网络优化等研究的数据基础，也是构建安全网络环境的基本前提。现有的自治系统级网络拓扑识别主要依靠基于BGP路由信息收集的方法，通过提取BGP路由表中的AS路径属性信息得到AS之间的连接关系，从而获得相应的AS级网络拓扑，但BGP无法识别许多下层的AS连接。有学者提出用IRR的数据库数据来补充BGP路由信息得到的AS拓扑数据，但该方法的缺陷在于IRR的数据库更新速度较慢，得到的数据都非实时数据，不能满足获得全球实时网络拓扑的需求。因此本文针对上述问题，提出了一种新的AS级网络拓扑识别方法，具体包含以下三方面内容：
　　1)提出BGP信息和Traceroute信息结合的AS级网络拓扑识别方法：利用BGP信息得到的AS级网络拓扑属于控制层面的拓扑，而Traceroute可根据数据的实际流向返回经过的中间路径，且部署的探测点主要集中于网络的下层，故可获得位于网络下层的AS连接。所以用Traceroute信息补充BGP信息的方法可得到较为完整的AS级网络拓扑。
　　2)采用了一种基于最大化Traceroute-BGP路径对匹配的方法：利用Traceroute信息得到的数据是IP级网络拓扑数据，为得到AS级网络拓扑数据，本文采用一种基于最大化路径对匹配的方法，根据BGP路由表的源AS属性信息，最小化IP和AS的匹配错误率，将IP地址映射到相应的AS，构建出相应的AS级网络拓扑。
　　3)提出基于LG算法和DPP算法的AS连接关系推断方法：由于AS级网络拓扑识别的另一个方面就是了解和探究AS之间的连接关系。本文结合两种现有算法的优点，规避算法的弱点，对AS之间的连接关系进行推断，该方法在推断AS连接关系的正确率上有了一定程度的提高。
　　本文使用IRL的数据作为原有的BGP信息的路由信息得到的AS级网络拓扑数据，与本文提出的拓扑识别方法得到的数据进行对比，表明BGP信息和Traceroute信息结合的AS级网络拓扑识别方法可以得到更完整的AS级网络拓扑。然后使用CAIDA公布的理论数据和本文提出的AS连接关系推断方法进行对比，表明本文提出的方法可以得到更准确的AS连接关系。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

1.4 本文章节安排

第二章 AS级网络拓扑识别方法概述

2.1 基于主动测量的网络拓扑识别方法

2.2 基于被动测量的网络拓扑识别方法

2.3 本章小结

第三章 基于数据源结合的AS级网络拓扑识别方法

3.1 问题的提出

3.2 基于数据源结合的拓扑识别方法

3.3 AS级拓扑识别结果分析

3.4 本章小结

第四章 AS间连接关系分析算法研究

4.1 问题的提出

4.2 LG和DPP结合的AS连接关系算法

4.3 算法结果分析

4.4 本章小结

第五章 文章总结

5.1 全文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

硕士研究生期间的研究成果

攻读硕士研究生学位期间参加的科研项目