[發明專利]基于生存時間的網絡拓撲發現方法

有效

• 申請號: 201711415948.3
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108234202B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 練鑫鑫;姜奇;李兵妍;楊力;馬卓;張俊偉;李興華;馬建峰
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/733;H04L12/751
• 代理公司: 61205 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 田文英;王品華<國際申請>=<國際公布>

本發明公開了一種基于生存時間的網絡拓撲發現方法，具體步驟包括如下：(1)標記互聯網協議報文；(2)選取一組互聯網協議報文；(3)生成路由跳數集合；(4)生成源節點類別集合；(5)生成節點關系集合；(6)判斷是否選取完所有互聯網協議報文；(7)創建鄰接矩陣；(8)用鄰接矩陣表示網絡拓撲結構。本發明采用單項式分組法生成源節點類別集合，通過計算前綴匹配長度確定節點的連接關系，克服了現有技術在生成源節點類別集合時，計算復雜度高和在確定節點的連接關系時增大網絡壓力的問題，具有計算復雜度低、不增大網絡壓力的優點。

技術領域

本發明屬于信息技術領域，更進一步涉及計算機網絡技術領域中的一種基于生存時間的網絡拓撲發現方法。本發明可用于發現實際網絡的網絡拓撲結構，為網絡管理員規劃和管理網絡提供幫助。

背景技術

網絡拓撲是指網絡中各個網絡設備之間的連接關系，它是網絡管理和網絡規劃的基礎。清晰，直觀的網絡拓撲可以幫助管理人員了解網絡結構，以便于網絡監測和網絡故障定位。

目前已有許多利用生存時間來發現網絡拓撲的方法。生存時間是互聯網協議報文中的一個值，它表示互聯網協議報文在網絡中可以轉發的最大跳數。根據互聯網協議報文的生存時間，可以計算互聯網協議報文在網絡中被轉發的次數，即互聯網協議報文經過的網絡設備數目，進而得到網絡拓撲。但現有的利用生存時間來發現網絡拓撲的方法存在增大網絡壓力，計算復雜度高的問題，需要進一步的發展與完善。

中國人民解放軍國防科學技術大學申請的專利“網絡拓撲確定方法和裝置”(專利申請號：201310295638.8，授權公告號：CN 103516615B)，公開了一種基于生存時間的網絡拓撲確定方法。該方法首先獲取待測網絡的前綴列表文件，根據前綴列表文件生成目標節點的互聯網協議地址，然后由監測節點發送第一探測報文至目標節點，根據接收的應答報文或超時報文，對該第一探測報文中的第一生存時間執行不斷減1或不斷加1的操作，并將攜帶該目標節點的互聯網協議地址和每次減1或加1后的第一生存時間的第二探測報文或第三探測報文發送給該目標節點，直至接收到該目標節點的上游節點返回的第一超時報文或該目標節點返回的第一應答報文，監測節點根據第一超時報文或第一應答報文確定該目標節點及其相鄰上游節點，并根據各個上述目標節點及其相鄰上游節點確定網絡拓撲結構。該方法存在的不足之處在于，在確定節點之間連接關系時，需要監測節點主動發送探測報文至目標節點，從而增大網絡壓力，甚至導致網絡出現阻塞。

Eriksson B，Barford P和Nowak R在其發表的論文“Network disco very frompassive measurements”(Acm Sigcomm Conference on Data Communication.Acm，2008:291-302，2008年)中公開了一種基于生存時間的網絡拓撲發現方法。該方法首先通過多個監測節點收集待發現網絡中的互聯網協議報文，提取所有互聯網協議報文中的源地址和生存時間，根據互聯網協議報文的生存時間，計算互聯網協議報文的路由跳數，由源地址和互聯網協議報文到各監測節點的路由跳數組成跳數距離向量，然后對跳數距離向量進行線性變換，根據變換后的跳數距離向量，采用K-Means算法將源地址分類，生成源節點類別集合，接著從源節點類別集合中選取部分源地址作為目標節點，向目標節點發送少量探測報文，根據探測信息計算節點之間的連接關系，得到最終的網絡拓撲結構。該方法存在的不足之處在于，在生成源節點類別集合時，需要對跳數距離向量進行線性變換，其計算復雜度較高，系統開銷較大，不適合大規模網絡的網絡拓撲發現。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種基于生存時間的網絡拓撲發現方法。本發明采用單項式分組法生成源節點類別集合，結合前綴匹配長度確定節點之間的連接關系，從而發現網絡拓撲結構。