【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海底光缆网络拓扑探测领域，特别涉及基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法及设备。
技术介绍
1、全球互联网流量的增长推动了海底光缆网络的指数级扩张，现今海底光缆网络已经是一个由数百条光缆组成的复杂网络，绵延超过100万公里。21世纪以来，互联网流量的爆炸性增长更是促使这一海底基础设施的总容量呈指数增长，连接了全球大部分的国家。海底光缆是全球通信关键基础设施，99％以上的跨洋通信数据经由海底光缆传输，大多数跨国网络应用提供商，如微软，谷歌，脸书等的服务也都需要海底光缆提供支持。海底光缆是名副其实的网络空间“大动脉”，对全球通信、商务和安全具有十分重要的意义。
2、海底光缆作为如此重要的通信基础设施，由于架设位置的特殊性，经常会因为各种原因出现故障，影响地区间的数据传输。海底光缆故障一般有两方面原因。首先，自然环境对海底光缆造成的破坏是不可预知的，例如从地震、海啸等大规模的灾害、海底滑坡和洋流，甚至是海洋生物的攻击都有可能中断海底光缆的通信。其次，人类行为也是对光缆的一大威胁，大约70％的海底光缆中断是由捕鱼船和船锚造成的，而且对于脆弱光缆的有意攻击近几年也屡见不鲜。海底光缆的故障很有可能对网络安全、经济安全，乃至国家安全造成难以估量的损失，并且很难在短时间内恢复其功能。尽管海底光缆很重要并且容易发生故障，现有的关于海缆影响的研究还是具有一定局限性。现有的关于海缆影响分析的研究一般将其侧重于某一条海缆在可达性和传输时延方面的影响，鲜少有研究对全球海缆的影响进行大规模的研究分析，海底光缆在全球互联网中的作用并没有得
3、近些年，国内外已经有不少学者认识到了海底光缆的重要性，并开展了相关的研究和分析。在海缆网络拓扑探测技术方面，2018年，bischof等人提出了对全球海缆进行网络拓扑探测的重要性，并且首次详细描述了基于光速的往返时延(rtt，round-trip time)阈值技术，该技术主要利用了路由路径中的地理位置信息和时延信息来判断网络路由路径是否经由某海缆进行数据传输。首先对网络路由路径中的所有节点进行ip地址地理定位，根据地理位置信息，计算相邻节点经由某一海缆任意一对着陆点之间的最短物理距离。例如，对于一对相邻节点(ip1,ip2)和海缆x的一对着陆点(xi,xj)，比较路径[ip1,xi,xj,ip2]和[ip1,xj,xi,ip2]的总距离，选择最小距离。对于该条海缆的每一对着陆点，重复这一步骤。再根据时延信息，利用海缆的数据传输速度(2/3光速)计算出如果是经由该条海缆所需的最小时延，将其和实际测量时延进行比较。如果实际时延大于最小时延则不可能是通过该条海缆进行通信的，反之，则推测其可能是通过该海缆进行通信的。然而，bischof等人的研究仅采取了单一ip地址地理定位服务，单一定位服务获取的地理位置信息准确率一般较低，并且由于全球海缆网络分布复杂，存在很多走向和地理位置非常接近的海缆，难以仅凭地理位置信息和时延信息推断网络路由路径所使用的海缆。因此，bischof等人的结果中超过90％的ip地址对会映射到两个及以上的海底光缆，海缆网络拓扑探测准确率较低。
4、综上，目前的海缆网络拓扑探测方法一般只利用了网络路由路径中的地理位置信息和时延信息，虽然可以简单地判定网络路由路径是否经由某海缆，以此得到某条海缆两端的路由器ip地址，但仍有以下几个问题：1)单一ip地址地理定位方法准确率较低，导致使用的地理位置信息有误。2)由于全球海缆网络分布复杂，存在很多在走向和地理位置上非常接近的海缆，难以仅凭地理位置信息和时延信息推断网络路由路径所使用的海缆，海缆网络拓扑探测的准确率较低。
技术实现思路
1、本专利技术目的是为了解决现有海缆网络拓扑探测方法还存在由于地理定位准确率低，从而导致的海缆网络拓扑探测准确率低的问题，而提出了及基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法及设备。
2、基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法具体过程为：
3、步骤一、获取相邻网络路由节点之间的通信往返时间rtt的差值，将相邻路由节点之间的rtt差值作为实际测量时延δrtt，利用实际测量时延δrtt获取粗海缆网络层拓扑及粗海缆网络层拓扑对应的ip地址映射集合；
4、步骤二、采用基于海缆拥有者的海缆匹配方法在粗海缆网络层拓扑和粗海缆网络层拓扑对应的ip地址映射集合中提取精确海缆网络层拓扑。
5、进一步，所述步骤一中的实际测量时延δrtt通过以下方式获得：
6、获取相邻网络路由节点之间的通信往返时间rtt的差值，将相邻路由节点之间的rtt做差，获得实际测量时延δrtt。
7、进一步地，所述步骤一中的获取实际测量时延δrtt，利用实际测量时延δrtt获取粗海缆网络层拓扑及粗海缆网络层拓扑对应的ip地址映射集合，包括以下步骤：
8、步骤一一、获取卫星传输数据的最小往返时延tsatellite，并将tsatellite作为实际测量时延的控制上限，并根据δrtt和tsatellite判断相邻网络路由之间的通信方式；
9、所述相邻网络路由之间的通信方式包括：卫星传输、海缆传输；
10、步骤一二、获取海缆中数据传输速度v海，并将v海作为实际测量时延的下限，获取可以在实际测量时延内经由某条海缆的着陆点进行数据传输的海缆，从而获得粗海缆网络层拓扑及粗海缆网络层拓扑对应的ip地址映射集合。
11、进一步地，所述步骤一一中的根据δrtt和tsatellite判断相邻网络路由之间的通信方式，具体如下：
12、若δrtt>tsatellite，则相邻网络路由之间通过卫星进行数据传输，反之相邻网络路由之间通过海底光缆传输数据。
13、进一步地，所述步骤一二中的获取海缆中数据传输速度v海，并将v海作为实际测量时延的下限，获取可以在实际时延内经由某条海缆的着陆点进行数据传输的海缆，从而获得粗海缆网络层拓扑及粗海缆网络层拓扑对应的ip地址映射集合，包括以下步骤：
14、步骤一二一、采用多重ip地址地理定位服务获取海缆传输的相邻网络节点ip地址的地理位置；
15、步骤一二二、基于地理位置获取相邻两个路由节点的之间的每一条海缆，并遍历每一对着陆点(l1，l2)，并获得a、b之间的海缆经由着陆点(l1，l2)的距离
16、其中，a、b是相邻两个路由节点；
17、步骤一二三、利用和海缆中数据传输速度v海获取得a、b之间的海缆经由着陆点(l1，l2)后的往返时间t；
18、
19、其中，c是光速；
20、步骤一二四、比较δrtt和t的大小，如果δrtt>t，则说明a和b之间经由当前这条海缆通信，当前海缆两端的路由器ip地址即为a和b的ip地址，若δrrt≤t则a和b之间不经由当前这条海缆通信；
21、步骤一二五、获取a和b之间通信所有经由的海缆，构成得粗海缆网络层拓扑，获取a和b之间通信所有经由的海缆本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于：所述步骤一中的实际测量时延ΔRTT通过以下方式获得：
3.根据权利要求2所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于：所述步骤一中的获取实际测量时延ΔRTT，利用实际测量时延ΔRTT获取粗海缆网络层拓扑及粗海缆网络层拓扑对应的IP地址映射集合，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于：所述步骤一一中的根据ΔRTT和Tsatellite判断相邻网络路由之间的通信方式，具体如下：
5.根据权利要求4所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于：所述步骤一二中的获取海缆中数据传输速度v海，并将v海作为实际测量时延的下限，获取可以在实际时延内经由某条海缆的着陆点进行数据传输的海缆，从而获得粗海缆网络层拓扑及粗海缆网络层拓扑对应的IP地址映射集合，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于：所述
7.根据权利要求6所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于：所述步骤二中的采用基于海缆拥有者的海缆匹配方法在粗海缆网络层拓扑和粗海缆网络层拓扑对应的IP地址映射集合中提取精确海缆网络层拓扑，具体为：
9.基于海缆拥有者的网络拓扑探测设备，其特征在于：所述设备包括存储器和处理器，所述存储其中存储至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1-8所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1至8之一所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法。
...【技术特征摘要】
1.基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于：所述步骤一中的实际测量时延δrtt通过以下方式获得：
3.根据权利要求2所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于：所述步骤一中的获取实际测量时延δrtt，利用实际测量时延δrtt获取粗海缆网络层拓扑及粗海缆网络层拓扑对应的ip地址映射集合，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于：所述步骤一一中的根据δrtt和tsatellite判断相邻网络路由之间的通信方式，具体如下：
5.根据权利要求4所述的基于海缆拥有者的网络拓扑探测方法，其特征在于：所述步骤一二中的获取海缆中数据传输速度v海，并将v海作为实际测量时延的下限，获取可以在实际时延内经由某条海缆的着陆点进行数据传输的海缆，从而获得粗海缆网络层拓扑及粗海缆网络层拓扑对应的ip地址映射集合，包括以下步骤：
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏重达，刘晓坤，张宇，余卓勋，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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