组播源追踪的研究与实现

论文摘要

“组播源追踪”就是指当组播正在进行时或者已经结束后,根据现有所能获取的信息能够确定组播发送者的位置。按照准确度的提高,可分为定位到发起组播数据包的网络、主机、进程、用户[1]。互联网飞速发展产生很多新应用,特别是高带宽需求的多媒体应用。为了缓解网络“瓶颈”,研究人员已经提出一些解决方案:比如增加网络带宽;采用QoS(服务质量)机制,控制不同业务的带宽使用;服务器的分散和集群;IP 组播技术等。其中,IP 组播技术由于它所具有的独特优越性成为近几年网络技术的热点。然而,IP 组播面临的安全问题既有与单播安全类似的问题,比如用户认证,数据一致性检查,数据加密,用户授权等,也有自身特有的难题。首先,对于单播来说通信是一对一,信宿是明确而具体的;而组播采用一对多或者多对多,信宿是明确但不具体的,这就是说信源主机并不知道接收者是哪些具体的用户[1]。其次,组播接收者加入采用“匿名加入”方式实现,也就是说不对组播用户进行身份认证,任何用户都可以随意加入某个组播组。第三,IP 组播使用面向无连接的UDP 协议传输数据,任何主机都可以向某个组播地址发送UDP 包,而没有连接状态信息。第四,TCP/IP 协议当初在设计时没有考虑对于数据包的源地址加入检查机制,发送者可以任意填入一个IP 地址作为发送数据包的源地址,从而使得接收者很难确定组播源的确切位置。这几方面的因素导致组播通信面临着更加严重安全性问题,一旦组播环境下发生恶意攻击,所造成的危害将比单播情况下更加严重。因此,为了提供司法证据和惩罚恶意组播攻击,对于组播源追踪的研究具有非常重要的理论意义和实用价值[3]。 本文的主要研究工作包括以下几个方面: 1、分析目前国内外源追踪方面的研究现状,指出当前现有解决方案的不足。源追踪方案根据适用的环境不同可以分为单播源追踪和组播源追踪。目前国内外在源追踪方面的研究已开展了许多工作。目前对于源追踪研究的重点放在单播源追踪,对于组播源追踪的研究不是很多。在各种各样的源追踪方案中,它们使用的源回溯算法综合起来可以归为以下四类:⑴链路测试,通过猝发的大量报文去淹没与其直接相连的链路,借以观察对数据包传输的影响来确认数据包的传输路径,比如受控淹没法(Ferguson);⑵转发数据报文的每个路由器向接收者发送ICMP 追踪报文,接收者根据收到的ICMP 追踪报文再重新构造数据报文的转发路径,比如ICMP 追踪报文法(Bellovin);⑶每个路由器要对所转发的IP 包做日志

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究目的和意义
• 1.4 本文研究内容
• 1.5 本文组织结构
• 第2章 组播源追踪的相关理论基础
• 2.1 IP 组播
• 2.1.1 组播地址分配
• 2.2 组播的实现和协议
• 2.2.1 互联网组管理协议IGMP
• 2.2.2 组播路由协议
• 2.3 组播数据包转发机制（RPF）
• 2.4 组播分发树（MDT）
• 2.5 组播源追踪
• 2.5.1 通信进行时源定位技术
• 2.5.2 事后定位源追踪技术
• 2.5.3 针对大量通信报文的源追踪技术
• 2.6 本章小结
• 第3章 组播源追踪存在的问题与解决思路
• 3.1 当前源追踪所存在的问题
• 3.1.1 当前源追踪方案分类
• 3.1.2 典型源追踪方案介绍
• 3.1.3 当前源追踪方案的特征比较
• 3.2 组播源追踪的关键技术
• 3.2.1 组播组成员信息收集
• 3.2.2 组播路由信息收集
• 3.2.3 组播路由回溯算法（MRRA）
• 3.3 组播源追踪的解决思路
• 3.4 基于组播路由回溯算法的组播源追踪方案（MMST）
• 3.4.1 MMST 基本原理
• 3.4.2 MMST 数据流图
• 3.5 本章小结
• 第4章 MMST 的设计实现
• 4.1 MMST 方案的实现步骤
• 4.2 MMST 的工作流程
• 4.3 MMST 的实现环境
• 4.4 MMST 添加组播接收者模块
• 4.4.1 功能分析
• 4.4.2 模块设计说明
• 4.5 MMST 获取发送源IP 模块
• 4.5.1 功能分析
• 4.5.2 模块设计说明
• 4.6 MMST 的启动MTRACE 模块
• 4.6.1 功能分析
• 4.6.2 模块设计说明
• 4.7 MMST 的构造组播分发树模块
• 4.7.1 功能分析
• 4.7.2 模块设计说明
• 4.8 MMST 的显示组播分发树模块
• 4.8.1 功能分析
• 4.8.2 模块设计说明
• 4.9 本章小结
• 第5 章 MMST 的实验验证
• 5.1 验证目标
• 5.2 验证环境
• 5.2.1 验证环境的搭建
• 5.2.2 验证用机的情况
• 5.3 验证大纲
• 5.3.1 获取组播源地址
• 5.3.2 初始化组播接收者地址列表
• 5.3.3 Mtrace 启动运行
• 5.3.4 组播分发树的构造与显示
• 5.3.5 日志功能
• 5.4 验证步骤和记录
• 5.4.1 获取组播源地址
• 5.4.2 初始化组播接收者地址列表
• 5.4.3 Mtrace 启动运行
• 5.4.4 组播分发树的构造与显示
• 5.4.5 日志功能
• 5.5 分析与结论
• 5.5.1 获取组播源地址
• 5.5.2 初始化组播接收者地址列表
• 5.5.3 Mtrace 启动运行
• 5.5.4 组播分发树的构造与显示
• 5.5.5 日志功能
• 5.6 本章小结
• 第6章 MMST 关键算法MRRA 分析与评估
• 6.1 组播路由回溯算法（MRRA）描述与算法流程图
• 6.2 组播路由回溯算法（MRRA）时间复杂度计算
• 6.3 组播路由回溯算法（MRRA）与其它源追踪算法特征比较
• 6.4 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 论文工作总结
• 7.2 进一步的研究工作
• 附录一 论文中的图表
• 附录二 论文中的表格
• 附录三 项目完成的主要文档资料及图纸
• 致谢
• 参考文献