因特网IP级拓扑测量空间研究

论文摘要

现有因特网IP级拓扑测量方法受到各种网络设施不同程度的影响,削弱了原有方法的测量效果,限制了测量空间。本文首先综述了因特网IP级拓扑测量国内外相关研究现状,接着介绍了探测报文结构和Traceroute机制主要原理,描述了因特网中的负载均衡技术以及负载均衡技术中应用的五元组的概念,然后以五元组中的元素为切入点,重点研究了探测报文中的端口字段,包括源端口和目的端口。在网络环境中,防火墙、入侵检测系统等网络安全设施对有些端口会进行有针对性的过滤。因此以这样的端口组成的探测报文,测量时通常得不到响应报文,不利于拓扑测量效果。基于这些分析,我们对源端口和目的端口按测量可用端口和不可用端口进行分类,并用实验验证可用端口的可用性,以此获得更大的测量方法空间。实验以APNIC 2010年6月分配给CN区域的IP地址块为测量目标地址范围,验证和讨论IP级网络拓扑测量空间。本文测量实验使用UDP报文和TCP报文,从中国IP地址范围内选取探测目标IP地址列表。实验数据的收集历时4个月左右,数据的分析从平均路径长度、IP链接数、IP接口数等评价指标展开。分析结果表明,选用传统测量方法未使用的其它端口作为探测报文的源端口和目的端口进行IP级拓扑测量是实践可行和有效的,测量空间得到一定程度的扩展。本文同时还给出了每种探测报文对应探测效果较优的源端口和目的端口列表,供后继研究参考。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 因特网IP 级拓扑测量概述
• 1.1.1 因特网拓扑测量分类
• 1.1.2 IP 级拓扑测量应用
• 1.2 国内外相关研究现状及发展趋势
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.4 本文结构安排
• 第2章 相关理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 测量原理
• 2.2.1 相关协议
• 2.2.2 Traceroute 测量机制
• 2.3 探测报文的构造方法
• 2.3.1 探测报文的类型
• 2.3.2 负载均衡机制对测量的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 IP 级拓扑测量空间分析
• 3.1 网络安全机制的影响
• 3.2 端口及其分类
• 3.2.1 传统分类方式
• 3.2.2 端口可用性分类方式
• 3.3 端口选择策略
• 3.4 实验设置与测量步骤
• 3.4.1 目标地址选择
• 3.4.2 测量步骤
• 3.5 本章小结
• 第4章 固定源端口测量实验与分析
• 4.1 基于TCP SYN+ACK 报文的实验
• 4.1.1 TCP 探测报文的填充
• 4.1.2 实验结果与分析
• 4.2 基于UDP 报文的实验
• 4.2.1 UDP 探测报文的填充
• 4.2.2 实验结果与分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 固定目的端口测量实验与分析
• 5.1 基于TCP FIN+ACK 报文的实验
• 5.1.1 TCP 探测报文的填充
• 5.1.2 实验结果与分析
• 5.2 基于UDP 报文的实验
• 5.2.1 UDP 探测报文的填充
• 5.2.2 实验结果与分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 致谢