一种基于历史拓扑测量数据的局部网络目的IP地址选择方法技术

一种基于历史拓扑测量数据的局部网络目的IP地址选择方法，属于网络拓扑测量技术领域。利用大量局部网络的历史拓扑数据分析局部网络IP地址的连接关系，指导目的IP地址集的生成，以提高针对局部网络的测量效率，并发现局部网络关键拓扑结构。利用历史拓扑测量数据获取局部网络的IP地址拓扑关系，根据图论相关知识分析局部网络中IP地址之间的连接关系，将局部网络中的IP地址划分成大量的IP簇，从每个IP簇中选择代表IP地址加入目的IP地址集，用looking Glass服务器执行拓扑测量，分析其在局部网络拓扑数据的发现工作中的能力。实验结果表明，本发明专利技术生成的目的IP地址集针对局部网络的测量工作具有更强的发现能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于历史拓扑测量数据的局部网络目的IP地址选择方法
本专利技术涉及一种局部网络目的IP地址选择方法，属于网络拓扑测量

技术介绍
使用LookingGlass服务器执行traceroute测量工作时，短时间内通常无法对千万级IP地址的局部网络进行细粒度测量，传统的目的IP地址集时通过获取局部网络的IP地址段，将IP地址段切分成相同大小，从每个IP地址段中随机生成IP地址生成目的IP地址集。这种方式没有考虑到局部网络中的IP地址实际连接关系，在实际测量工作中，我们希望选取目的IP地址之间拓扑距离较远。CAIDA的Ark平台一直对全世界的网络执行细粒度的测量，可以利用这些测量数据分析局部网络的IP地址之间的拓扑关系，帮助选取目的IP地址，指导lookingGlass服务器的测量工作。传统传统的目的IP地址选择方法存在拓扑测量效率较低、发现局部网络关键拓扑结构的能力较弱。
技术实现思路
本专利技术提供了一种一种基于历史拓扑测量数据的局部网络目的IP地址选择方法，利用大量局部网络的历史拓扑数据分析局部网络IP地址的连接关系，指导目的IP地址集的生成，以提高针对局部网络的测量效率，并发现局部网络关键拓扑结构。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种基于历史拓扑测量数据的局部网络目的IP地址选择方法，所述方法的实现过程为：(1)获取局部网络历史拓扑数据，根据历史拓扑数据生成局部网络拓扑图；(2)基于局部网络拓扑图定义超级节点(IP簇)；(3)根据步骤(2)定义的超级节点将局部网络拓扑图划分出多个超级节点，利用多个超级节点生成目的IP地址集；(4)利用LookingGlass作为测量点，利用生成的目的IP地址集作为目标点，对局部网络进行测量，得到局部网络拓扑测量数据。进一步地，获取局部网络历史拓扑数据的过程为：从第三方平台(如CAIDA的Ark平台)下载历史拓扑数据，从中选择目的IP地址位于局部网络内部的traceroute路径作为局部网络历史拓扑数据。进一步地，根据历史拓扑数据生成局部网络拓扑图的过程为：选择traceroute路径每一跳TTL中的第一个IP地址作为该TTL的节点，按照TTL的顺序生成多条无向边，将至少有一个节点(IP地址)定位在局部网络内的边聚合到一起，组成无向图G，记为局部网络的拓扑关系图G。进一步地，对于局部网络拓扑图中的某个节点集如果是以v1为根节点的树，且中的节点通过v1与局部网络拓扑图中其它节点相连，则称节点集为超级节点，称v1为超级节点的根节点，其余节点为普通节点。进一步地，根据步骤(2)定义的超级节点将局部网络拓扑图划分出多个超级节点的算法的主要步骤为：(a)遍历所有的叶节点(节点度为1)，如果没有叶节点，结束算法，以它们的父节点作为根节点；(b)如果父节点不在超级节点的根节点集中，声明一个以该父节点作为根节点的新超级节点；(c)如果叶节点已经是某个超级节点的根节点，将该叶节点对应的超级节点合并到其父节点对应的超级节点中，如果叶节点不是超级节点的根节点，则直接将该叶节点加入到其父节点对应的超级节点中；(d)剔除所有的叶节点及其对应的边，进入(a)中。上述算法结算后，(c)中保留的超级节点集是局部网络拓扑图划分出的多个超级节点。进一步地，利用多个超级节点生成目的IP地址集是指，从每个超级节点随机选择一个或数个存活的IP地址形成目的IP地址集，所述存活的IP地址为用ping测试可达的IP地址。进一步地，在步骤(4)中，利用LookingGlass作为测量点，利用生成的目的IP地址集作为目标点，两者作笛卡尔乘积构成局部网络拓扑测量任务，根据该测量任务对局部网络进行测量。本专利技术的有益效果是：本明利用历史拓扑测量数据获取局部网络的IP地址拓扑关系，根据图论相关知识分析局部网络中IP地址之间的连接关系，将局部网络中的IP地址划分成大量的IP簇，从每个IP簇中选择代表IP地址加入目的IP地址集，用lookingGlass服务器执行拓扑测量，分析其在局部网络拓扑数据的发现工作中的能力。实验结果表明，本专利技术生成的目的IP地址集针对局部网络的测量工作具有更强的发现能力，见表1。对本专利技术中选择的目的IP地址集在局部网络测量工作中发现拓扑数据的能力进行评测，选择LookingGlass的部分可用测量点作为测量服务器，选择局部网络的拓扑数据生成本专利技术中的目的IP地址集；从地理定位数据库(IP2location)获取局部网络的IP地址段，根据本算法生成的超级节点数量，将所有的IP地址段切分成相同数量的IP地址段，从每个IP地址段中随机选择一个或数个存活IP地址(ping测试)，最后生成相同大小的目的IP地址集，用配置相同的机器同时测量，比较拓扑发现能力。附图说明图1是本专利技术的超级节点(顶点)示意图，图2是超级节点生成示意图。具体实施方式具体实施方式一：如图1至图2所示，本实施方式所述的一种基于历史拓扑测量数据的局部网络目的IP地址选择方法的实现过程为：(1)获取局部网络历史拓扑数据，根据历史拓扑数据生成局部网络拓扑图；(2)基于局部网络拓扑图定义超级节点(IP簇)；即基于图论知识的超级节点(IP簇)的定义；(3)根据步骤(2)定义的超级节点将局部网络拓扑图划分出多个超级节点，利用多个超级节点生成目的IP地址集；(4)利用LookingGlass作为测量点，利用生成的目的IP地址集作为目标点，对局部网络进行测量，得到局部网络拓扑测量数据。步骤(1)主要包括两个部分，为分析局部网络中IP地址之间关系的数据依据，主要包括两个部分，(1.1)历史拓扑数据的获取，(1.2)局部网络拓扑图的生成。两部分的详细描述如下：(1.1)历史拓扑数据的获取：目前有一些第三方平台(如CAIDA的Ark平台)持续对全世界的网络进行测量且数据集公开，从第三方平台的测量结果中选择traceroute目的IP地址位于局部网络(用地理定位数据库IP2location确定)内部的部分组成局部网络的历史测量数据；(1.2)局部网络拓扑图的生成：从第三方平台获取的测量结果为traceroute路径，先将traceroute路径转换为边，具体方法为：traceroute路径为一条路径，选择每一跳TTL中的第一个IP地址作为该TTL的节点，按照TTL的顺序生成多条无向边，将至少有一个节点(IP地址)定位在局部网络内的边聚合到一起，组成无向图G，记为局部网络的拓扑关系图G。步骤(2)主要为IP簇的定义，分析局部网络拓扑关系图，将连接紧密的IP地址聚合到一起构成IP簇，记为超级节点，从基本的图论知识出发，分析了超级节点的定义和局部网络拓扑关系图划分成多个超级节点的可行性，详细如下所述：定义1对于无向连通图G(V,E)，将度为1的节点称为叶节点，剔除所有的叶节点得到新的无向连通图G1(V1,E1)，如此循环n次得到无向连通图Gn(Vn,En)直到Gn中没有叶节点，将剔除的所有叶节点称为V1(V1＝V-Vn)。定理1如果Gn中没有叶节点，则Gn中的节点度都大于1，且V1中的点必定只经过Vn中的一个节点与Vn中的其他节点相连。证明a)不妨设v1∈V1，已知G是无向连通图，v1必然至少通过Vn中的一个节点与Vn中的其他节点相连。b)不妨设v1∈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于历史拓扑测量数据的局部网络目的IP地址选择方法，其特征在于，所述方法的实现过程为：(1)获取局部网络历史拓扑数据，根据历史拓扑数据生成局部网络拓扑图；(2)基于局部网络拓扑图定义超级节点；(3)根据步骤(2)定义的超级节点将局部网络拓扑图划分出多个超级节点，利用多个超级节点生成目的IP地址集；(4)利用Looking Glass作为测量点，利用生成的目的IP地址集作为目标点，对局部网络进行测量，得到局部网络拓扑测量数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于历史拓扑测量数据的局部网络目的IP地址选择方法，其特征在于，所述方法的实现过程为：(1)获取局部网络历史拓扑数据，根据历史拓扑数据生成局部网络拓扑图；(2)基于局部网络拓扑图定义超级节点；(3)根据步骤(2)定义的超级节点将局部网络拓扑图划分出多个超级节点，利用多个超级节点生成目的IP地址集；(4)利用LookingGlass作为测量点，利用生成的目的IP地址集作为目标点，对局部网络进行测量，得到局部网络拓扑测量数据。2.根据权利要求1所述的一种基于历史拓扑测量数据的局部网络目的IP地址选择方法，其特征在于，获取局部网络历史拓扑数据的过程为：从第三方平台下载历史拓扑数据，从中选择目的IP地址位于局部网络内部的traceroute路径作为局部网络历史拓扑数据。3.根据权利要求2所述的一种基于历史拓扑测量数据的局部网络目的IP地址选择方法，其特征在于，根据历史拓扑数据生成局部网络拓扑图的过程为：选择traceroute路径每一跳TTL中的第一个IP地址作为该TTL的节点，按照TTL的顺序生成多条无向边，将至少有一个节点定位在局部网络内的边聚合到一起，组成无向图G，记为局部网络的拓扑关系图G。4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于历史拓扑测量数据的局部网络目的IP地址选择方法，其特征在于，对于局部网络拓扑图中的某个节点集如果是以v1为根节点的树，且中的节点通过v1与局部网络拓扑图中其它节点相连，则称...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，张晔，张宏莉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23