[發(fā)明專利]一種基于半監(jiān)督聚類的局部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y(cè)量任務(wù)選擇方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810666646.1
• 申請(qǐng)日: 2018-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN108923962B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張宇;余卓勛;張曄;張宏莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L12/24
• 分類號(hào): H04L12/24;H04L12/26;G06K9/62
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

一種基于半監(jiān)督聚類的局部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y(cè)量任務(wù)選擇方法，涉及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y(cè)量方法對(duì)局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)外連接IP地址發(fā)現(xiàn)效率較低的問題。技術(shù)要點(diǎn)：局部網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模測(cè)量任務(wù)集如何生成和局部網(wǎng)絡(luò)的對(duì)外連接IP地址定義，并分析了用半監(jiān)督聚類的思想選擇測(cè)量任務(wù)的可行性。利用IP地址的部分屬性作為測(cè)量任務(wù)屬性集，結(jié)合測(cè)量系統(tǒng)實(shí)時(shí)執(zhí)行測(cè)量并獲取測(cè)量結(jié)果，以此作為監(jiān)督信息執(zhí)行半監(jiān)督聚類算法。設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)選擇合適的半監(jiān)督聚類的參數(shù)，最后對(duì)本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)了評(píng)價(jià)方案。本發(fā)明能分析局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)外連接方式，能夠預(yù)測(cè)部分測(cè)量任務(wù)的測(cè)量結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于半監(jiān)督聚類的局部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y(cè)量任務(wù)選擇方法，涉及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

互聯(lián)網(wǎng)由大量的局部網(wǎng)絡(luò)組成，分析局部網(wǎng)絡(luò)如何與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接是了解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的關(guān)鍵一步。局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)外連接方式受商業(yè)關(guān)系，地理位置等因素影響，無法從運(yùn)營(yíng)商，IXP處直接獲得大量局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)外連接信息，于是從traceroute測(cè)量結(jié)果中分析拓?fù)鋽?shù)據(jù)是獲取相關(guān)信息的一種主要方式。在相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)量工作中，主要通過對(duì)局部網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行長(zhǎng)時(shí)間大規(guī)模的測(cè)量任務(wù)，最后從測(cè)量結(jié)果中獲取局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)外連接IP地址。通過分析歷史測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，大量的traceroute路徑經(jīng)過相同的局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)外連接IP地址，于是推測(cè)此現(xiàn)象和traceroute的測(cè)量點(diǎn)，目的節(jié)點(diǎn)的屬性相關(guān)。這樣存在的問題是拓?fù)錅y(cè)量效率低，發(fā)現(xiàn)局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)外連接IP地址的能力較弱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于半監(jiān)督聚類的局部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y(cè)量任務(wù)選擇方法，以解決現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y(cè)量方法對(duì)局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)外連接IP地址發(fā)現(xiàn)效率較低的問題。本發(fā)明將相同局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)外連接IP地址的測(cè)量任務(wù)聚合到一起。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：

一種基于半監(jiān)督聚類的局部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y(cè)量任務(wù)選擇方法，所述方法的實(shí)現(xiàn)過程為：

(1)生成局部網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量任務(wù)集，利用局部網(wǎng)絡(luò)的目的IP地址和looking Glass測(cè)量點(diǎn)生成測(cè)量任務(wù)集；確定局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)外連接IP地址；

(2)從測(cè)量任務(wù)集中選擇少量的測(cè)量任務(wù)執(zhí)行測(cè)量作為已知樣本，剩余的測(cè)量任務(wù)作為未知樣本，進(jìn)行半監(jiān)督聚類，循環(huán)多輪直到滿足停止條件，找到局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)外連接IP地址。

進(jìn)一步地，確定局部網(wǎng)絡(luò)對(duì)外連接IP地址的過程為：

每個(gè)任務(wù)執(zhí)行測(cè)量后可獲得一條有向traceroute路徑，對(duì)原始traceroute路徑做如下處理：從每個(gè)TTL中選取第一個(gè)IP地址作為有效IP地址，保留第一個(gè)時(shí)間延遲信息(其他信息均舍棄)，最后生成的TTL-IP地址對(duì)(如圖2所示)；由于任務(wù)元素中的測(cè)量點(diǎn)位于局部網(wǎng)絡(luò)外，目的IP地址位于局部網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，如果該traceroute路徑有效(traceroute路徑中至少有一個(gè)IP地址定位在局部網(wǎng)絡(luò)內(nèi))，那么可認(rèn)為在traceroute路徑中第一個(gè)出現(xiàn)的位于局部網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的IP地址為對(duì)外連接IP地址。

進(jìn)一步地，所述半監(jiān)督聚類的算法流程為：

(2.1)：從測(cè)量任務(wù)集中啟發(fā)式的選擇少量測(cè)量任務(wù)作為初始待測(cè)任務(wù)集，執(zhí)行測(cè)量，標(biāo)記任務(wù)元素的類別，記為標(biāo)記樣本；(2.2)：利用初始待測(cè)任務(wù)集的屬性計(jì)算每個(gè)類別的質(zhì)心向量，聚合未標(biāo)記樣本類別，從無法聚合到已知類別的未標(biāo)記樣本中選取測(cè)量任務(wù)加入待測(cè)任務(wù)集；(2.3)：測(cè)量新的待測(cè)任務(wù)集，如果測(cè)量結(jié)果中沒有發(fā)現(xiàn)新類別，結(jié)束，否則利用新的測(cè)量結(jié)果生成新的標(biāo)記樣本，再進(jìn)入(2.2)中。

進(jìn)一步地，步驟(2)中的三個(gè)步驟具體為：