域间路由协议BGP-4健壮性测试设计与实现

论文摘要

目前,作为Internet灵魂的域间路由协议存在着许多健壮性问题,它们已成为制约Internet进一步发展的主要瓶颈,如路由抖动、收敛延迟、BGP协议的实现缺陷以及缺乏安全机制等等。对Internet域间路由健壮性的研究正成为Internet领域中的一个研究热点。 域间路由系统的健壮性,是指在系统被入侵或遭到威胁时也能保证基本服务的能力。而协议测试是保证和改善域间路由系统健壮性的有效手段,因此本文从以下方面全面深入地研究并实现了域间路由协议的健壮性测试技术。 本文通过全面分析域间路由系统的健壮性问题,给出了域间路由协议健壮性测试的内容和方法。在结合国内外现有协议测试技术的基础上,研究提出了域间路由协议基于语法的健壮性测试技术和基于性能的健壮性测试技术,设计实现了相关测试工具Robust-BGP-Syntax和基于ANVL测试平台的Robust-BGP-Performance。 本文利用Robust-BGP-Performance从路由容量、路由收敛、抖动抑制和多宿主方面对Zebra BGP-4进行了性能健壮性测试;利用Robust-BGP-Syntax应用随机输入和错误注入两种技术实现了TCP/IP协议栈语的法健壮性测试,以及通过精心设计大量有效的测试案例实现了Zebra BGP-4的语法健壮性测试。 最后,本文描述了Robust-BGP-Syntax应用和配置环境,并对其测试结果进行了详细分析,而且发现了Zebra BGP-4中存在的一系列健壮性问题,获得了大量技术细节,为域间路由系统健壮性的提高与改善提供了重要支持,也为Internet领域其它协议的相关测试工作积累了宝贵的经验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 协议测试的背景与意义
• §1.2 研究现状
• §1.3 本文的工作
• §1.4 本文组织结构
• 第二章 域间路由协议健壮性分析与问题
• §2.1 BGP协议
• 2.1.1 BGP-4协议行为综述
• 2.1.2 BGP-4报文格式
• 2.1.3 BGP一4的路径属性
• 2.1.4 BGP-4的状态机
• 2.1.5 BGP-4路由信息处理
• §2.2 系统健壮性
• 2.2.1 健壮性的起源与发展
• 2.2.2 健壮性的定义
• 2.2.3 软件健壮性技术
• 2.2.4 系统健壮性的基本要素和工程模型
• §2.3 域间路由协议的健壮性分析
• 2.3.1 域间路由系统的特点
• 2.3.2 域间路由协议的健壮性
• 2.3.3 BGP协议健壮性分析
• §2.4 BGP协议面临的健壮性问题
• 2.4.1 BGP-4脆弱性分析
• 2.4.2 域间路由的安全威胁
• 第三章 域间路由协议健壮性测试系统总体设计
• §3.1 协议测试
• 3.1.1 基本概念
• 3.1.2 路由协议测试的特点
• 3.1.3 协议测试基本方法
• §3.2 域间路由协议健壮性测试
• 3.2.1 基本概念
• 3.2.2 健壮性测试的内容
• 3.2.3 健壮性测试技术发展
• §3.3 域间路由协议健壮性测试设计方案
• 3.3.1 性能健壮性测试
• 3.3.2 语法健壮性测试
• 第四章 域间路由协议性能健壮性测试实现
• §4.1 Zebra简介
• §4.2 ANVL测试系统
• 4.2.1 ANVL系统结构
• 4.2.2 ANVL与操作系统的接口
• 4.2.3 ANVL重要的数据结构
• §4.3 Robust-BGP-Performance主要功能模块
• 4.3.1 接口
• 4.3.2 报文编码解码器
• 4.3.3 功能实现
• 4.3.4 测试执行
• §4.4 Robust-BGP-Performance的应用
• 4.4.1 BGP路由容量测试
• 4.4.2 BGP路由收敛测试
• 4.4.3 BGP抖动抑制测试
• 4.4.4 BGP多宿主测试
• 第五章 域间路由协议语法健壮性测试实现
• §5.1 设计思想
• §5.2 理论基础
• 5.2.1 协议规范分析
• 5.2.2 随机输入技术
• 5.2.3 错误注入技术
• §5.3 Robust-BGP-Syntax设计与实现
• 5.3.1 Robust-BGP-Syntax功能描述
• 5.3.2 Robust-BGP-Syntax的数据结构
• 5.3.3 Robust-BGP-Syntax的功能模块
• §5.3 TCP/IP协议栈基于语法的健壮性测试
• 5.3.1 TCP/IP协议栈的健壮性
• 5.3.2 测试方法
• 5.3.3 测试过程
• 5.3.4 健壮性度量
• §5.4 BGP协议基于语法的健壮性测试
• 5.4.1 FSM模型
• 5.4.2 测试过程
• 5.4.3 测试案例
• 5.4.4 测试实现
• 第六章 Robust-BGP-Syntax的实际应用
• §6.1 测试环境配置
• §6.2 TCP/IP协议栈测试结果分析
• §6.3 BGP协议测试结果分析
• 6.3.1 基于FSM的测试结果分析
• 6.3.2 基于语法的测试结果分析
• 第七章 结束语
• §7.1 本文的主要成果
• §7.2 下一步的工作
• 致谢
• 攻读硕士期间论文发表情况
• 参考文献