域间路由不稳定性监测分析技术研究

论文摘要

随着网络带宽的不断增加,Internet上的应用服务越来越多,同时,这些应用服务对网络性能的要求也越来越高。路由系统是网络互联的核心部分,它控制着网络流量的传输。当路由不稳定时,网络整体或局部的性能会严重下降,如瞬时大量丢包、路由收敛延迟和传输延迟等。然而,仅靠路由协议无法保障路由系统长期稳定地运行。随着Internet以及ISPs不断膨胀,路由不稳定抑制方法的作用越来越小,域间路由不稳定问题逐渐突出。因此,全面有效地监测域间路由不稳定性就显得尤为重要,这对于及时准确地发现和排查路由故障具有重要的意义,是网络测量和管理的重要内容之一。 目前,已有的域间路由不稳定性监测分析方法和工具只能从整体角度大致反映网络不稳定状况,不够全面,无法给故障排查提供有效依据。本文的工作即以实现全面、有效的域间路由不稳定性监测技术为目标,从相关的工程项目、理论研究、实用工具三个方面进行了全面深入的调研,并在结合路由监测系统的应用环境、功能特点、性能要求的基础上,做了如下方面的工作: 1.提出了域间路由不稳定性的分析指标和方法。该方法首先在<对等体、前缀>二元组的BGP更新消息序列层面上,从多个方面提出了能够反映域间路由不稳定性的指标,作为全面分析不稳定性的基础。然后归纳了三个更高层面的分析方法,从而提供了多层次的域间路由不稳定性监测视图。 2.基于所提出的指标和方法,实现了域间路由不稳定性的分析工具FlapView,该工具弥补了现有测量工具监测信息单一的缺点,具有实时、有效、全面的特点。通过应用于实际BGP消息的分析,验证了工具的有效性。 3.设计了路由监测系统的结构和功能,实现原型系统。根据路由监测系统的应用环境、性能要求、功能需求,设计了系统的结构和功能,主要包含数据采集、数据处理和分析、结果显示、管理控制四个部分,具有良好的可扩展性、可靠性、易用性。在此基础上实现了原型系统,为系统的后期实施和改进奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 域间路由不稳定性的相关研究
• 1.2.1 相关项目和工程
• 1.2.2 相关研究和工具
• 1.3 本论文工作的主要内容和贡献
• 1.4 本文的内容安排
• 第二章 域间路由不稳定性的背景知识和研究现状
• 2.1 路由背景概念
• 2.1.1 Internet结构
• 2.1.2 路由的基本概念
• 2.1.3 域内的路由
• 2.1.4 域间的路由
• 2.1.5 域间路由的不稳定性及主要因素
• 2.1.6 降低域间不稳定性的方法
• 2.2 路由信息的获取方法
• 2.2.1 Traceroute探测
• 2.2.2 路由器对等监听
• 2.2.3 Looking Glass服务
• 2.2.4 其他方法
• 2.2.5 路由信息获取方法的比较
• 2.3 路由不稳定性的研究现状
• 2.3.1 域内不稳定性的相关研究
• 2.3.2 域间不稳定性的相关研究
• 2.3.3 相关的项目
• 2.3.4 已有的测量工具
• 2.4 小结
• 第三章 域间路由不稳定性的分析指标和方法
• 3.1 分析周期
• 二元组的路由不稳定性分析'>3.2<对等体、前缀>二元组的路由不稳定性分析
• 3.2.1 路由平均持续时间和有效时间
• 3.2.2 前缀可达时间和可达持续时间
• 3.2.3 平均路径长度
• 3.2.4 路由波动差距
• 3.2.5 事件频度
• 3.3 到指定前缀的路由不稳定性分析
• 3.3.1 对等体个数的算术平均
• 3.3.2 波动次数作为权重的加权平均
• 3.3.3 网络流量作为权重的加权平均
• 3.4 网络局部的路由不稳定性分析
• 3.4.1 对前缀个数的算术平均
• 3.4.2 波动次数作为权重的加权平均
• 3.4.3 网络流量作为权重的加权平均
• 3.5 网络整体的路由不稳定性分析
• 3.6 小结
• 第四章 分析工具的设计和实现
• 4.1 数据源和数据格式
• 4.1.1 数据来源
• 4.1.2 数据格式
• 4.2 分析工具FlapView的实现
• 4.2.1 工具的结构设计
• 4.2.2 工具的关键算法
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 网络整体的分析结果
• 4.3.2 网络局部的分析结果
• 4.3.3 到指定前缀的分析结果
• 的分析结果'>4.3.4 特定<对等体、前缀>的分析结果
• 4.4 小结
• 第五章 路由监测系统原型的设计和实现
• 5.1 路由监测系统的结构和模块
• 5.2 数据采集部分
• 5.3 数据分析引擎部分
• 5.4 用户交互部分
• 5.4.1 拓扑显示
• 5.4.2 路由策略结果显示
• 5.4.3 路由不稳定性结果显示
• 5.4.4 前缀信息和路由消息查询
• 5.4.5 告警视图
• 5.4.6 日志
• 5.4.7 配置选项
• 5.5 系统配置管理部分
• 5.6 小结
• 第六章 结束语
• 6.1 论文总结
• 6.2 下一步的工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历