[發明專利]一種基于隱半馬爾可夫的IPv6快速探測方法

在審

• 申請號: 202110964986.4
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113630482A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 王占豐;毛安;溫勝昔;陳瀟霆;毛傳奇;朱賽博;唐家偉
• 申請（專利權）人: 南京萊克貝爾信息技術有限公司
• 主分類號: H04L29/12
• 分類號: H04L29/12;G06K9/62;G06N7/00
• 代理公司: 江蘇長德知識產權代理有限公司 32478
• 代理人: 劉傳玉

本發明公開了一種基于隱半馬爾可夫的IPv6快速探測方法，該方法首先通過設置主動和被動探針從公共數據集中獲得活躍IPv6地址數據集；然后，IPv6地址的穩定端和不穩定端長度及其位置劃分；之后，使用聚類方法進行地址聚類，最后探測目標地址集生成。通過本發明可以對活躍IPv6地址建模，預測IPv6地址的分配和使用的規律，降低地址探測的空間，提高搜尋效率，有助于提升對以IPv6為代表的未來網絡的認知能力，幫助研究人員和相關監管部門對于網絡行為的測量分析和IP別名分析。

技術領域

本發明涉及IPv6快速探測技術領域，尤其涉及基于隱半馬爾可夫的IPv6快速探測方法。

背景技術

隨著物聯網、5G網絡等技術的不斷發展，越來越多的用戶和設備都接入到互聯網中，從IPv4到IPv6的過渡勢在必行。由于IPv6地址空間巨大，一方面使得網絡設備不容易被探測到，從而提高其安全性，另一方面由于IP地址了伴隨著互聯網技術的快速發展，物聯網技術IPv6別名解析是發現位于同一臺路由器上不同IP接口的技術，是網絡拓撲推斷的一個關鍵步驟，將因特網的邏輯拓撲轉換為物理拓撲從而實現虛擬空間與現實世界映射重要方法。IPv6技術將網絡接入設備的標識增加到128比特的同時，也對現有的網絡測量技術帶來了嚴峻的考驗。傳統的網絡測量技術通過高并發和高帶寬模式可以在較短的時間完成對整個IPv4互聯網的遍歷掃描，但是在IPv6網絡中主機密度(主機總數/地址總數)非常低，采用窮舉探測機制對其中活躍的地址進行掃描效率十分低下。這個問題嚴重制約了研究人員和相關監管部門對網絡行為的測量分析。為了提高IPv6的探測效率，許多研究從公共數據集(例如DNS)或者IPv6骨干網的被動流量中提取活躍IPv6地址作為初始集合，試圖通過設計目標地址集生成算法，來找出活躍概率比較高的地址作為探測目標，從而提高活躍地址的發現概率，而這些研究的核心問題在于從已知地址的數據集中挖掘出地址的分配模式。對稀疏空間地址探測問題的研究有助于提升對以IPv6為代表的未來網絡的認知能力，成為網絡空間測繪和網絡測量領域研究的熱點。

發明內容

本發明為克服現有技術存在的以上問題，提出了一種基于隱半馬爾可夫的IPv6快速探測方法，利用部署主動探針(使用爬蟲技術配合DNS)和被動探針(流量檢測技術)相結合的方式來獲得活躍地址訓練集，構建正樣本，同時使用主機探測技術等手段獲取不活躍IPv6的地址，構建反樣本，從而獲得范圍廣的數據集。然后通過隱半馬爾可夫分析和分段分割過程實現IPv6地址結構的穩定段和不穩定段的分析。優先對不穩定分段地址中的密度較高的地址范圍進行探測，從而提高探測結果的命中率。為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

步驟1：從公共數據集中獲得活躍IPv6地址數據集，通過部署主動和被動探針的方法收集IPv6的活躍地址；

步驟2：IPv6地址的穩定端和不穩定端長度及其位置劃分，通過隱半馬爾可夫分析和分段分割過程實現IPv6地址結構穩定段和不穩定段的分析；

步驟3：地址分類，引入無監督的AP(Affinity Propagation)聚類算法進行地址分類，將每個地址看做網絡中的一個節點，然后通過計算和更新網絡各個節點的吸引度和歸屬度更新節點間的距離，最后收斂為若干個中心，即為地址分類的數目；

步驟4：探測目標地址集生成，根據上述步驟的地址結構分布，優先對不穩定分段的地址分配密度較高的地址范圍作為探測目標地址集，通過漢明距離來計算地址范圍內的地址分布密度可以挖掘IPv6地址的分配規律，將獲得的新IPv6地址加入到原始地址集中，更新分布密度，重復過程，直至完成整個探測過程；

一種基于隱半馬爾可夫的IPv6快速探測方法，包括以下幾個步驟：