基于主动测量的网络拓扑推断研究

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1、硕士学位论文Ｉ園參基于主动测量的网络拓扑推断研究＾作者姓名李兵妍１指导教师姓名、职称姜奇副教授申请学位类别工学硕士学校代码10701学号1503121489分类号TP39密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于主动测量的网络拓扑推断研究作者姓名：李兵妍一级学科：计算机科学与技术二级学科：计算机系统结构学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：姜奇副教授学院：计算机学院提交日期：2018年6月NetworkTopologyInferenceBasedonActiveMeasurementAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSI

2、TYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinComputerSystemArchitectureByLiBingyanSupervisor:JiangQiTitle:AssociateProfessorJune2018摘要摘要随着信息技术的飞速发展，网络的普及率越来越高，计算机网络已经深入到生活的各个领域，成为人们生活密不可分、极其重要的一部分。由于各种原因，网络内部的拓扑结构信息通常是不可见的，但是准确的网络拓扑对网络管理、网络的故障诊断、错误定位、流量分析等有着重要作用。因此，对网络拓扑

3、推断的研究具有重要的学术意义和广泛的实用价值，故本文的主要研究内容是主动测量下的基于traceroute的网络拓扑推断。在非合作网络环境下，通过traceroute技术进行网络拓扑推断的过程中，不得不面对两个问题：匿名路由器问题和路由器别名问题。尽管目前国内外学者对于这两个问题已经进行了一些研究，提出了一些解决方法，但这些方法仍存在不足之处。例如，在匿名路由器方面，现有算法在推断过程中出现环、非匿名节点的错误合并等问题，导致推断出的网络拓扑图不够准确；在路由器别名方面，现有算法的计算复杂度较高，存在大量不必要的计算，不适用于大规模网络等等。本文对主动测量下的基于tra

4、ceroute的网络拓扑推断进行研究，主要工作包括以下两个方面：1．在匿名路由器方面，本文首先对现有的算法进行了深入研究，分析并指出了iTop算法中存在的环、非匿名节点的错误合并等五个方面问题。其次，针对上述问题给出了具体的解决方案，提出了GAAR算法。最后，对本文提出的GAAR算法和现有算法，在公开数据集CADIA上从多个维度进行实验分析，指明GAAR算法在保证时间复杂度的同时，提高算法准确率。2．在路由器别名方面，现有的别名解析的方法主要有两类：基于探测的别名解析技术、基于分析的别名解析技术。本文通过对现有算法的分析，指出Kapar算法所存在的计算量大、对trac

5、eroute过于依赖的问题，并针对这些问题对现有算法进行优化。通过对基于分析的别名解析技术和基于探测的别名解析技术的结合、以及加入filter机制，提出ICAR算法。通过理论分析的方法，指明ICAR算法在减少计算量的同时，提高了路由器别名识别的完整度。关键词：网络拓扑，traceroute，匿名路由器，路由器别名，算法IABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentofinformationtechnology,computernetworkshavebeenwidelyusedinvariousfields.Thoughnetwork

6、topologyplaysanimportantroleinmanyfieldssuchasnetworkmanagement,networkfaultdiagnosisetc.,thetopologywithinthenetworkisusuallyinvisibleforkindsofreasons.Therefore,theresearchofnetworktopologyinferencehasimportantacademicsignificanceandextensivepracticalvalue.Themainresearchcontentofthis

7、thesisisthetraceroute-basednetworktopologyinferenceunderactivemeasurement.Inthenon-cooperativenetworkenvironment,therearetwoproblemsmustberesolved:anonymousrouteproblemandIPaliasproblems.Althoughdomesticandforeignscholarshaveconductedsomeresearchonthesetwoissuesandproposedsomes