IPv6网络拓扑发现关键技术研究

论文摘要

随着计算机网络技术的迅速发展,网络规模不断扩大,基于IPv4协议的Internet网络逐渐显露出地址空间匮乏、没有提供良好的服务质量等弊端,作为下一代网络协议的IPv6协议随之应运而生。网络拓扑发现一直作为网络管理和网络安全最基本的功能之一,对其技术的研究具有十分重要的意义。正是由于IPv6网络协议中地址结构和各类协议等方面的变化,使得原本适用于IPv4网络的拓扑发现技术和方法不能很好的应用到IPv6网络环境。因此,如何快速准确地实现IPv6网络拓扑发现,成为本文研究的核心内容。本文重点研究IPv6网络骨干网路由器级拓扑发现以及本地链路拓扑发现技术,主要研究工作有:1)本文首先分析了IPv6网络的地址类型和协议产生的变化,并根据这些变化提出在IPv6网络环境中进行拓扑发现存在的新问题。深入分析了当前典型的IPv6骨干网拓扑发现算法,并指出这些算法存在的问题,为展开下一步工作打好基础。2)针对当前集中式拓扑发现技术无法很好地解决路由器接口多地址探测问题,在分析了路由器多接口产生原因和常用的路由器多地址探测算法的基础上,提出并实现了Traceroute6网络工具和源路由技术相结合的路由器多地址探测算法。3)分析了集中式拓扑发现技术无法发现路径间的交叉链路拓扑信息的原因,提出了路径间的有向探测方法及其优化方法。此方法极大地提高了路径间交叉链路拓扑信息发现的速率,并将路由器接口损失率限定在一个合理的范围内。4)本文提出了基于多播地址的本地链路拓扑信息发现方法,能够自动发现本地链路内的所有路由器和主机节点。5)结合上述工作设计并实现了IPv6网络拓扑发现系统。该系统在实验室和IPv6骨干网中进行测试和分析,验证了该系统的准确性和有效性,能够满足骨干网和本地链路网络拓扑发现的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题目标
• 1.3 网络拓扑发现研究现状
• 1.4 课题研究内容和组织结构
• 1.5 课题的研究成果
• 第二章 IPv6 网络拓扑发现相关技术
• 2.1 IPv6 网络技术概述
• 2.1.1 IPv6 产生的变化
• 2.1.2 IPv6 地址类型
• 2.1.3 IPv6 源路由技术
• 2.2 IPv6 网络拓扑发现概述
• 2.2.1 网络拓扑及拓扑发现相关概念
• 2.2.2 网络拓扑发现新特点
• 2.3 支持IPv6 网络拓扑发现的网络协议
• 2.3.1 ICMPv6 协议
• 2.3.2 UDP 协议
• 2.4 小结
• 第三章 基于源路由的IPv6 骨干网拓扑发现技术
• 3.1 基于 Traceroute6 的拓扑发现技术
• 3.2 路由器多地址探测算法分析
• 3.2.1 路由器多地址产生原因分析及算法原理
• 3.2.2 常用路由器多地址解决方案
• 3.2.3 IPv6 源路由探测机制
• 3.2.4 基于源路由的优化解决方案
• 3.3 探测策略优化
• 3.3.1 交叉链路拓扑信息探测优化
• 3.3.2 探测报文和手段优化
• 3.4 骨干网路由器双栈节点探测
• 3.4.1 双栈路由器工作机制
• 3.4.2 双栈路由器节点发现技术
• 3.5 基于源路由的骨干网拓扑发现功能组成
• 3.6 小结
• 第四章 IPv6 本地链路网络探测技术
• 4.1 “回声请求”问题
• 4.2 本地链路获取全局地址问题
• 4.3 两问题的解决方案
• 4.3.1 基于 Ping6 的本地链路拓扑发现技术
• 4.3.2 获取本地链路内的全局地址
• 4.4 小结
• 第五章 IPv6 网络拓扑发现系统设计与实现
• 5.1 系统设计目标
• 5.2 总体设计
• 5.2.1 拓扑发现体系结构
• 5.2.2 系统结构
• 5.3 系统设计与实现
• 5.3.1 拓扑信息探测模块
• 5.3.2 多地址探测模块
• 5.3.3 任务接收模块
• 5.3.4 拓扑信息存储模块
• 5.3.5 本地链路探测模块
• 5.3.6 数据分析模块
• 5.3.7 交叉链路拓扑信息探测模块
• 5.4 小结
• 第六章 系统测试与分析
• 6.1 实验环境
• 6.2 骨干网拓扑发现
• 6.3 本地链路节点发现
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果