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时间:2019-03-04
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1、互联网域间路由大规模不稳定事件测量研究(申请清华大学工学博士学位论文)培养单位:计算机科学与技术系学科:计算机科学与技术研究生:陈蒙指导教师:徐明伟教授二〇一七年五月Measu-rementResearchonLarescaleg-InterdomainInstabilityEventsintheInternetDissertationSubmittedtoTsinhuaUniversitgyinartialfulfillmentofthereuirement
2、pqforthedereeofgDoctorofPhilosohpyinComuterScienceandTechnolopgybyChenMengDissertationSuervisor:ProfessorXuMinweipgMa17y,20摘要摘要测量和检测BGP动态中的异常事件是网络测量的热门话题。此类研究工作对于域间路由故障避免、预测、检测和恢复,网络管理和配置优化,协议设计、评估和改进等方面具有重要作用。绝大部分现有BGP异常测量工作基于所有观测点路
3、由动态数据的聚合,例如总路由更新数量、总被更新IP前缀数量等;忽略了不同观测点数据的差别。然而根据BGP协议的特性,单个观测点处看到的BGP动态可能是高度本地化的。因此基于聚合后的数据来设计方法和算法可能导致对BGP动态的误理解。基于以上分析,本文提出基于观测点区分的域间路由大规模不稳定事件检测方法。研究内容和贡献包括:(1)定量研究BGP动态数据,以及活跃IP前缀的更新在互联网的分布情况。测量发现,BGP动态的分布是高度不均的;反映病态行为的动态更是高度本地化一的。此外,相当部分基于总更新数定义的活跃前缀,其更新分布
4、是高度局部化的。本文提出更新可见性的概念,结合更新数量定义了五类活跃前缀,并分析了各类活跃前缀的数量趋势、相互关系等特征。总的测量结果显示了基于观测点区分测量BGP的重要性。(2)提出大规模BGP事件(LBE)的概念。LBE满足两个条件:在互联网中的较大范围可见,并影响大量前缀。本文提出更新可见性矩阵的概念来描述LBE,并形式化地定义了LBE检测问题。在证明该问题是NP难之后,本文提出了GDA算法来解决它。然后,该方法被应用于大量BGP更新报文数据。测量结果显示,知名的互联网大规模破坏性事件与检测到的LBE存在较
5、强的相关性。此外,该方法还在2013年10个月的数据中检测到101个未被报告过的LBE。(3)基于BGP更新的类型和内容,以及路由表数据、BGPCommunity属性一—语义数据等,提出了系列的方法包括主要元素分析,AS路径变化分析,—Community属性变化分析等来分析LBE的成因和对BGP系统的具体影响。本文用这些方法深入分析2013年检测结果中的23个LBE。(4)开发域间路由动态性测量系统,以完成上述测量工作。该系统能够处理TB量级的数据,考虑到了各类异常情况,并且多方面的优化使得该系统适用于内存和计算
6、等资源比较有限的实验环境。关键词:域间路由;BGP;活跃前缀;网络测量;异常检测IAbstractAbstractMeasuringthedetectinanomalouseventsintheBGPsstemhaveremainedanactivegyhtoi?researcpc.Theresearchworksinthisdomainareimportantinthefieldsofinterdomainroutingfaultavoidance,pre
7、diction,detection,andrecovery,aswellasnetworkmanaementandotimizationandroutinrotocoldesinevaluationandimrovement.gp,g,,pgpWefindthatmostpreviousmeasurementworksarebasedonaggregateddata(e.g.,totalupdatequantittotalantitofudatedIPrefixfrom
8、allusedmonitors.Inthisway,quypp)y,thedifferencebetween
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