[發明專利]基于Traceroute及SNMP協議的IP級全球互聯網拓撲測繪方法

有效

• 申請號: 201711007985.0
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN108011746B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 楊雨
• 申請（專利權）人: 北京知道未來信息技術有限公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 邱曉鋒

本發明涉及一種基于Traceroute及SNMP協議的IP級全球互聯網拓撲測繪方法。該方法包括：1)在全球網絡空間部署具備Traceroute功能的探測節點；2)在全球范圍內的可路由空間，使用Traceroute工具并配合使用ICMP探針和UDP探針進行路由節點探測；3)根據步驟2)得到的探測結果生成拓撲圖；4)對拓撲圖中的匿名節點進行歸并處理；5)利用SNMP協議推測匿名節點的信息并更新到拓撲圖中，得到全球互聯網網絡拓撲圖。本發明能夠有效減少匿名節點的數量，并能夠識別出某些匿名節點的真實信息，同時還能對拓撲圖做出進一步的擴充和加強，使拓撲圖更接近于實際情況。

技術領域

本發明屬于信息技術領域，涉及互聯網拓撲測繪方法，具體涉及一種基于Traceroute及SNMP協議的IP級全球互聯網拓撲測繪方法。

背景技術

網絡拓撲測繪是當今網絡化戰爭中極其重要的基礎組成部分，它是現階段其他各種網絡研究的根基，因此研究網絡拓撲測繪技術具有關鍵意義。Traceroute是一種網絡工具，用來檢測發出數據包的主機到目標主機之間所經過的網關數量。基于Traceroute的拓撲測繪在大多時候都能得到令人滿意的結果，但其關鍵難度在于復雜的網絡中有相當數量的非協作節點(匿名節點)，通常表現為對方不回復ICMP(Internet Control MessageProtocol，Internet控制報文協議)應答報文或將其丟棄，給拓撲測繪工作帶來極大的不準確性和冗余信息。

ICMP是TCP/IP協議族的一個子協議，用于在IP主機、路由器之間傳遞控制消息。控制消息是指網絡通不通、主機是否可達、路由是否可用等網絡本身的消息。這些控制消息雖然并不傳輸用戶數據，但是對于用戶數據的傳遞起著重要的作用。利用Traceroute獲取主機到目標主機之間的路由路徑時，由于某些路由器節點的網絡管理員對其進行了特殊配置，無法獲取到其本應返回的ICMP應答報文，因而該跳IP地址未知，顯示為*，稱之為非協作節點(匿名節點)。

在全球網絡拓撲測繪相關的領域中，傳統的網絡拓撲識別方法大多是純粹基于SNMP(Simple Network Management Protocol，簡單網絡管理協議)協議的網絡拓撲構建方法。SNMP是Internet協議族的一部分，該協議能夠支持網絡管理系統，用以監測連接到網絡上的設備是否有任何引起管理上關注的情況。它由一組網絡管理的標準組成，包含一個應用層協議(application layer protocol)、數據庫模型(database schema)和一組數據對象。基于SNMP協議的網絡拓撲構建方法尤為針對局域網，拓撲構建者往往對網絡內部所有主機、路由節點享有完整的控制權，可以完整建立SNMP網絡管理運行的環境，在此基礎之上，自然可以很容易地在每個網絡節點上設置管理信息庫(即MIB，網絡中被管理的每一個設備都存在一個管理信息庫用于收集并儲存管理信息)，并使用網絡管理進程通過應用層協議對SNMP管理信息庫進行訪問，從而推算、繪制出完整的網絡拓撲圖。還有一種方案則是是基于ICMP協議的網絡診斷程序以及相關的TCP/IP協議、ARP等，主要利用ICMP探測包，如Ping、Traceroute程序，根據目標主機及沿途主機返回的ICMP應答報文來推測網絡拓撲情況。

然而上述的方案中，前者適用范圍過小，條件過于苛刻，并不適用于全球互聯網的拓撲測繪，因為互聯網規模十分龐大，沒有權限對每個路由節點進行SNMP管理信息庫的訪問。而對于第二個方案，隨著網絡規模的不斷擴大和對安全性的要求越來越高，節點間的協作變得越來越困難，Traceroute路徑中出現的匿名節點數量越來越多，如在Traceroute過程中出現的眾多路由節點中，可能出現五種不同表現的節點：

1.正常回復ICMP應答報文，稱之為協作路由節點。這種節點在網絡空間中是占大多數的。

2.回復ICMP報文，但由于該路由節點配置錯誤，導致其IP顯示為私有地址，即IP地址落在10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16等網段。

3.在輕載時返回ICMP報文。