（計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專業(yè)論文）ipv6拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

摘要 過去的三十年中 i n t e r n e t 已經(jīng)從一個(gè)小型的實(shí)驗(yàn)性研究性的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展壯大為一個(gè) 以路由器 交換機(jī)和主機(jī)組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò) 如今維護(hù)一個(gè)準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系對所有網(wǎng) 絡(luò)管理系統(tǒng)都是最基本的要求 是得到良好網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)構(gòu)架的關(guān)鍵 研究人員已經(jīng)不僅注重 i n t e r n e t 性能測量 也越來越注重對i n t e r n e t 拓?fù)溥M(jìn)行探測 使得拓?fù)涮綔y發(fā)展成為 一個(gè)非常有挑戰(zhàn)性的研究方向 多年來 很多組織和研究人員關(guān)注于i n t e r n e t 自治系統(tǒng)級(jí)和路由器級(jí)的拓?fù)錅y量和 分析 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)及其研發(fā)和使用單位往往更關(guān)注于管理域內(nèi)路由器級(jí)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)技術(shù) 并要求部署的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)具有一定的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔O(jiān)控能力 如今已經(jīng)存在很多針對i p v 4 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)技術(shù) 其中基于i c m p 的探測方式對路 由器級(jí)公共網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)最為有效 并且較小的地址空間為ip 4 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)提供了良 好的性能基礎(chǔ) i p v 6 巨大地址空間給以上方法帶來性能上的挑戰(zhàn) 嚴(yán)重影響拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系 統(tǒng)性能和對目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋 并且由于i p 和i c m p 協(xié)議上的變化 已有的i p v 4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?發(fā)現(xiàn)技術(shù)無法直接移植到i p v 6 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中 本文介紹了一種i p v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 擴(kuò)展了基于i c m p 探測方式的適用 范圍 系統(tǒng)解決了i p v 6 路由器級(jí)拓?fù)涮綔y中的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境問題 其中包括中間路由報(bào) 文限制 別名解析 匿名端口 路由循環(huán) 不穩(wěn)定路由等 i p v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性能的提 高和對目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋也是本文的關(guān)注重要點(diǎn) 系統(tǒng)提供了種子節(jié)點(diǎn) 構(gòu)造地址和i p v 6 地址管理模塊作為目標(biāo)地址集合來源 w e bs e r v i c e s 技術(shù)的應(yīng)用提高了i e v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn) 系統(tǒng)部署 配置和管理的靈活性 本文系統(tǒng)對中國移動(dòng)c n g i 骨干網(wǎng)和c e r n e t 2 進(jìn)行了實(shí)際拓?fù)?在此基礎(chǔ)上對獲取的 i p v 6 拓?fù)鋽?shù)據(jù)進(jìn)行了分析和總結(jié) 關(guān)鍵詞 網(wǎng)絡(luò)探測 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn) 1 c m p v 6 p v 6 網(wǎng)絡(luò)測量 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f t o p o l o g yd i s c o v e r ys y s t e mf o ri p v 6 n e t w o r k s a l e nh a n l i n d i r e c t e db yz h a n g g u o q i n g i nj u s tt h r e ed e c a d e s t h ei n t e r a c th a sg r o w nf r o mas m a l l e x p e r i m e n t a lr e s e a r c hn e t w o r k i n t o ac o m p l e xn e t w o r ko f r o u t e r s s w i t c h e s a n dh o s t s n o wm a i n t a i n i n ga na c c u r a t em a po f t h e n e t w o r k t o p o l o g y i s o n e o f t h e b a s i cr e q u i r e m e n t s o f a n y m a n a g e m e n ts o l u t i o na n d i se s s e n t i a l t o t h ep r o c u r e m e n to f g o o da r c h i t e c t u r a ld e s i g nd e c i s i o n s r e s e a r c h e r sh a v ep a i dm u c ha t t e n t i o nn o t o n l yt oi n t e m e tp e r f o r m a n c em e a s u r e m e n tb a ta l s ot oi n t e m e tt o p o l o g ym e a s u r e m e n tt h a th a s h e n e eb e e l lg r o w i n gi n t oan o v e la n d c h a l l e n g i n gr e s e a r c ha r e a t h et o p o l o g ym e a s u r e m e n ta n d a n a l y s i so f i n t e m e ta s l e v e la n dr o u t e r l e v e la r e c o n c e r n e db ym a n yo r g a n i z a t i o n sa n dr e s e a r c h e r si nt h e s ey e a r s b u tn e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e m sa n dd e v e l o p i n g d e p l o r i n gd e p a r t m e n t sa l w a y sp a ym o r ea t t e n t i o n so nt h et e c h n o l o g i e s o f i n t r e d o m a i n t o p o l o g y d i s c o v e r y a n dr e q u i r e s o m es c o u t f u n c t i o n o f t h e d e p l o y e ds y s t e m a n u m b e r o f t e c h n i q u e s f o r i p v 4 n e t w o r k t o p o l o g ya l r e a d ye x i s t o f t h e s e i c m p b a s e d p r o b i n gh a ss h o w nt ob em o s tu s e f u li nd e t e r m i n i n gr o u t e r l e v e lt o p o l o g i e so f p u b l i cn e t w o r k s a n di p v 4 sl i m i t e d a d d r e s ss p a c eo f f e r sa g o o db a s e6 阿h i 曲p e r f o r m a n c eo f i p v 4t o p o l o g y d i s c o v e r ys y s t e m s b e c a u s eo ft h ei p v 6 sh u g ea d d r e s ss p a c e t h es y s t e mc o n f r o n t sc h a l l e n g e so f t h ep e r f o r m a n c ea n d c o v e t i n go nt h et a r g e tn e t w o r k s d u et ot h ec h a n g e si np r o t o c o l so fi pa n d l c m p t h ee x i s t e dt e c h n i q u e sf o r 4n e t w o r kt o p o l o g yd i s c o v e r yc a n tb ed i r e c t l yp o r t e dt o l p v 6n e t w o r k s d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f at o p o l o g yd i s c o v e r ys y s t e mf o ri p l v 6n e t w o r k si si n t r o d u c e d w h i c he n l a r g e st h ea p p l i c a b i l i t yo fi c m p b a s e dp r o b i n g 1 1 l i ss y s t e mo v e r c o m e st h ek e yi s s u e si n r o u t e r l e v e lt o p o l o g yd i s c o v e r y i n c l u d i n gi n t e r m i t t e n tr o u t e rl i m i t a t i o n a l i a sr e s o l u t i o n a n o n y m o u si n t e r f a c e s r o u t i n gl o o p i n s t a b l er o u t i n ga n ds oo n t h ep e r f o r m a n c ea n dn e t w o r k s c o v e t i n go ft o p o l o g yd i s c o v e r ys y s t e ma r ca l s oo u rk e yi s s u e s 1 n h es y s t e ms u p p o r t ss e e d s i p c o n s t m d i n ga n di p 6a d d r e s ss p a c em a n a g e m e n ta st h er e s o u r c eo fp r o b i n gw a n du s i n g e b s e r v i c e sp r o m o t e sf l e x i b i l i t i e so nd e p l o y m e n t c o n f i g u r a t i o na n dm a n a g e m e n t 1 p r 6 n e t w o r k ss u c ha s c e m e t 2 a n d c l l i a n m o b i l e s b a c k b o n e o f c n g l i s p r o b e d a t t h ee n d t h et o p o l o g yd a t ec o l l e n t e df r o mt h e mw i l lb es h o w na n d a n a l y s e d k e y w o r d s n e t w o r kp r o b i n g t o p o l o g yd i s c o v e r y i c m p v 6 i p v 6 n e t w o r km e a s u r e m e n t 1 1 1 圖目錄 圖1基于t r a c e x o u t e 的拓?fù)涮綔y機(jī)制 圖2t r a e e r o u t e 示例 圖3 c r o s sl i n k 問題 圖4種子列表探測目標(biāo)網(wǎng)絡(luò) 圖5基于種子列表探測得到的拓?fù)潢P(guān)系圖 圖6添加種子列表記錄 圖7基于種子列表探測得到的最終拓?fù)潢P(guān)系圖 圖8匿名端口膨脹示例 圖9路由器報(bào)文處理模型 圖1 0 圖1 1 不穩(wěn)定路由示例 4 8 位子網(wǎng)前綴地址空問示例 圖1 2地址空間初始化的層次 圖1 3 圖1 4 關(guān)鍵字空間選擇順序示例 關(guān)鍵字分配示例 圖1 5優(yōu)先級(jí)分配示例 圖1 6地址空間合并 1 4 1 7 1 8 1 9 1 9 3 3 圖1 7從l p v 6 地址空間分配中獲取目標(biāo)地址 圖1 8系統(tǒng)架構(gòu) 圖1 9 多點(diǎn)并行探測示例 3 4 3 4 圖2 0 利用源路由選項(xiàng)進(jìn)行路徑探測示例 圖2 l中國移動(dòng)c n g i 骨干網(wǎng)拓?fù)鋱D 圖2 2中國教育網(wǎng)c e m e t 2 主干網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 4 4 4 8 加 加 拼 刀 勰 孔 表1 表2 表3 表4 c n g i 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)結(jié)果 北京節(jié)點(diǎn)設(shè)備一配置 北京節(jié)點(diǎn)設(shè)備二配罨 北京節(jié)點(diǎn)設(shè)備三配置 表目錄 表5北京節(jié)點(diǎn)設(shè)備四配置 表6北京研發(fā)中心設(shè)備一配置 表7 表8 表9 表1 0 表1 1 表1 2 表1 3 表1 4 表1 5 表1 6 表1 7 北京研發(fā)中心設(shè)備二配置 上海節(jié)點(diǎn)設(shè)備一配置 上海節(jié)點(diǎn)設(shè)備二配置 上海節(jié)點(diǎn)設(shè)備三配置 武漢節(jié)點(diǎn)設(shè)備一配置 武漢節(jié)點(diǎn)設(shè)備二配置 沈陽節(jié)點(diǎn)設(shè)備一配置 沈陽節(jié)點(diǎn)設(shè)備二配置 南京節(jié)點(diǎn)設(shè)備一配置 南京節(jié)點(diǎn)設(shè)備二配置 成都節(jié)點(diǎn)設(shè)備一配置 表1 8成都節(jié)點(diǎn)設(shè)備二配置 表1 9深圳節(jié)點(diǎn)設(shè)備一配置 表2 0深圳節(jié)點(diǎn)設(shè)備二配置 表2 1c e r n e t 2 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)結(jié)果 4 3 4 4 4 5 4 5 4 5 4 5 4 6 4 7 4 7 4 7 v n l 4 8 牾 稻 鉑 舶 拍 聲明 我聲明本論文是我本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成 果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 本論文中不包含 其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 作者簽名 儒群枕日期 2 一r 7 一千 心 論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人授權(quán)中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所可以保留并向國家有關(guān)部門或機(jī) 構(gòu)送交本論文的復(fù)印件和電子文檔 允許本論文被查閱和借閱 可以將本 論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索 可以采用影印 縮印或 掃描等復(fù)制手段保存 匯編本論文 保密論文在解密后適用本授權(quán)書 作者簽名 啊包諱糾 導(dǎo)師簽名 f 古l 葫滯日期 三 一7 一年一f 5 第一章引言 隨著i p v 6 技術(shù)的日益成熟 許多國家都在下一代互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)方面投入大量資金 構(gòu)筑本國的i p v 6 試驗(yàn)網(wǎng) 根據(jù)以往網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)驗(yàn) 隨著i p v 6 網(wǎng)絡(luò)的快速擴(kuò)張 接入的隨 機(jī)性和業(yè)務(wù)的多樣性使網(wǎng)絡(luò)速度 容量以及底層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都發(fā)生了巨大變化 隨著i p v 6 網(wǎng)絡(luò)重要性的日益提高和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜 了解其結(jié)構(gòu)和特性對于l p v 6 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng) 用 擴(kuò)展 優(yōu)化 增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性等方面能夠發(fā)揮重要作用 互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展早已超越了互聯(lián)互通的基本要求 加速了高端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷提 出與普及 當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)正面臨來自本身技術(shù) 管理運(yùn)營方面的挑戰(zhàn) 諸如網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展 性 i p v 4 網(wǎng)絡(luò)的地址空間問題 路由表爆炸問題等 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護(hù)和安全 端到端 的高性能通信和服務(wù)質(zhì)量等問題 在現(xiàn)有框架中 對上述問題的解決主要依賴于在現(xiàn)有 協(xié)議基礎(chǔ)上的不斷修補(bǔ) 無法在統(tǒng)一環(huán)境中得到完善的解決 籍此i p v 6 實(shí)驗(yàn)網(wǎng)正在全球 范圍擴(kuò)展 兩獲彳尋一個(gè)精確的飚絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系圖是任何一今鼴絡(luò)管理解決方案的基本要求 拓?fù)湫畔W(wǎng)絡(luò)管理的其他領(lǐng)域 故障管理 配置管理 用戶管理 性能與安全等等 有著相當(dāng)重要的作用 但由于i p v 6 協(xié)議體系與i p v 4 的巨大差別 給i p v 6 網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)拓 撲發(fā)現(xiàn)帶來了新的困難與挑戰(zhàn) 1 1 網(wǎng)絡(luò)管理介紹 廣義上的網(wǎng)絡(luò)管理是對資源的管理 是指調(diào)度和協(xié)調(diào)資源 以便在所有時(shí)間都能使 計(jì)劃 營運(yùn) 管理 分析 評估 設(shè)計(jì)和擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)以合理的成本和最佳的能力滿足服務(wù) 等級(jí)的目標(biāo) 網(wǎng)絡(luò)管理包括運(yùn)行 管理 維護(hù)和供給功能 這些功能提供了管理網(wǎng)絡(luò)資 源的有效方法 而從狹義上入手 網(wǎng)絡(luò)管理是指對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)做 出報(bào)告和處理 調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源 使網(wǎng)絡(luò)能正常 高效地運(yùn)行 一般而言 網(wǎng)絡(luò)管理有五 大功能 配冠管理 性能管理 故障管理 安全管理 計(jì)費(fèi)管理 這五大功能是保證一 個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的基本功能集合 配置管理可細(xì)分為拓 p 管理和參數(shù)管理 拓?fù)涔芾硎侵缸詣?dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有設(shè)備 以及設(shè)備之問的連接情況 對發(fā)現(xiàn)的結(jié)果能夠自動(dòng)更新以保證和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的 致性 能 夠以圖形化的方式表現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài) 設(shè)備信息 參數(shù)管理是保證設(shè)備配置 信息的完整性 對配黃信息的正確性檢查 配置數(shù)據(jù)的查詢與統(tǒng)計(jì) 性能管理主要提供性能監(jiān)測功能 性能分析功能 性能監(jiān)測功能是對網(wǎng)絡(luò)流量 設(shè) 中國科學(xué)院碩士學(xué)位論文 i p v 5 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 備資源使用情況 如c t u 占有率 內(nèi)存占有率等 等性能數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)地采集 性能分 析功能主要是根據(jù)監(jiān)測到的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算 獲得網(wǎng)絡(luò)及其主要成分的性能指 標(biāo) 定期或在必要時(shí)生成性能報(bào)表和圖表 故障管理的目的是迅速發(fā)現(xiàn)和糾正網(wǎng)絡(luò)故障 動(dòng)態(tài)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的有效性 故障管理的 主要功能包括告警監(jiān)視 故障定位 告警過濾 告警監(jiān)視用來監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出現(xiàn)的故障 故障定位用來確定故障產(chǎn)生的位置或者產(chǎn)生故障的設(shè)備 告警過濾用來過濾大量告警中 不重要的信息從而突出網(wǎng)絡(luò)的故障所在 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)地方出現(xiàn)故障以后 往往會(huì)引 發(fā)很多告警信息 這就需要通過告警過濾扶這些告警信息中找出根本閩題 安全管理的目的是提供信息的隱私 認(rèn)證和完整性保護(hù)機(jī)制 使網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù) 數(shù) 據(jù)以及系統(tǒng)免受侵?jǐn)_和破壞 計(jì)費(fèi)管理主要是正確的計(jì)算和收取用戶使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的費(fèi) 用 同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源利用率的統(tǒng)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)的成本效益核算 在以上管理功能中 配置管理是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理的基礎(chǔ) 因?yàn)樗峁┝司W(wǎng)絡(luò)管理所需 的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 也是網(wǎng)絡(luò)管理的基本對象的集合 而其中 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒁约巴負(fù)涔?jié)點(diǎn)信 息是配置數(shù)據(jù)中的最基本數(shù)據(jù) 因此網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约肮?jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)獲取和更新成為網(wǎng)絡(luò)配置 管理的基礎(chǔ)功能 也是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理的基礎(chǔ)功能 而這一過程即網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)和拓?fù)涓?新過程 面對一個(gè)大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò) 采用人工方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾砉ぷ髁刻?同時(shí)準(zhǔn)確性 無法保證 這就需要網(wǎng)管系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 并以圖形化的方式呈現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硎蔷W(wǎng)管系統(tǒng)的基礎(chǔ) 能夠?yàn)樾阅?告警 配置數(shù)據(jù)的處理提供支持 這些 數(shù)據(jù)的監(jiān)測和處理需要在已知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞幕A(chǔ)上進(jìn)行 從而全面 動(dòng)態(tài)地反映網(wǎng)絡(luò)的運(yùn) 行狀況 為用戶監(jiān)視整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供強(qiáng)有力手段 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)就是要識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中各種類型的設(shè)備 設(shè)備之間的連接關(guān)系 并獲取各類型設(shè)備的配置信息 目前最常用的方法包括利用s n m p s i m p l en e t w o r k m a n a g e m e n tp r o t o c o l 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 l p 協(xié)議族命令和系統(tǒng)探測技術(shù)等手段發(fā)現(xiàn)給 定范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及它們之間的互連關(guān)系 拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)的結(jié)果通常存放于數(shù)據(jù)庫中 供網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的其它功能模塊使用 1 2i n t e r n e t 拓?fù)錅y量相關(guān)工作 現(xiàn)實(shí)的需要推動(dòng)了i n t e r n e t 拓?fù)錅y量研究領(lǐng)域的形成和發(fā)展 對i n t e r n e t 拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)描述具體有以下幾個(gè)方面的應(yīng)用 1 i n t e r n e t 拓?fù)錅y量可以輔助宏觀網(wǎng)絡(luò)發(fā)展布局和網(wǎng)絡(luò)管理 例如確定在哪罩 增加新路由器 網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容等 通過了解網(wǎng)絡(luò)地理分布狀況 既可以從宏觀層次管理規(guī)劃 2 第一章引言 大范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展布局 也可以生產(chǎn)隱含地理模型的綜合拓?fù)?3 3 l 為仿真模擬 網(wǎng)絡(luò)管理等服務(wù) 了解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等信息是進(jìn)行有效網(wǎng)絡(luò)管理的基礎(chǔ)之一 雖然測量 得到的i n t e r n e t 拓?fù)洳皇俏锢硗負(fù)?但它反映了實(shí)際的路由拓?fù)淝闆r 這對于網(wǎng)絡(luò)可達(dá) 性研究 網(wǎng)絡(luò)存活性分析 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置等具有重要的參考意義 2 i n t e r n e t 拓?fù)錅y量能夠?yàn)榉抡婺Mi n t e r n e t 環(huán)境1 3 2 1 協(xié)議設(shè)計(jì)與評價(jià)提 供研究基礎(chǔ) 3 4 3 5 只有在類似于i n t e r n e t 的拓?fù)渖线M(jìn)行仿真模擬研究 其結(jié)果 才具有現(xiàn)實(shí)可用性 只有通過對實(shí)際i n t e r n e t 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析 得到相應(yīng)的特征參數(shù) 指導(dǎo)構(gòu)造更符合實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渖善?3 6 3 7 才有可能進(jìn)一步對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行準(zhǔn)確 建模 3 拓?fù)錅y量選路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 可以分析研究i n t e r n e t 選路的動(dòng)態(tài)性質(zhì) 例如發(fā)現(xiàn) 迂回路由 轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)路 路由黑洞 中間的連通性發(fā)生變化的路由 無規(guī)則動(dòng)態(tài)路由等病 態(tài)路由 和路由配置策略 研究路由的收斂性質(zhì) 3 8 3 9 1 4 0 或用于域問路由錯(cuò) 誤管理 4 1 為進(jìn)一步選路 升級(jí)改進(jìn)設(shè)計(jì)利用拓?fù)湫再|(zhì)的更有效的路由協(xié)議 提高 網(wǎng)絡(luò)路由性能提供可行性 4 i n t e r n e t 拓?fù)錅y量可以為與拓?fù)錂C(jī)構(gòu)相關(guān)的協(xié)議和算法的性能改進(jìn)提供依據(jù) 此外 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息還有助于幫助選擇多鏡像服務(wù)器的位置 幫助i s p 確定與那個(gè)a s 相連能夠具有更好的i n t e r n e t 連通性 3 2 4 2 4 3 等 5 以拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息為基礎(chǔ) 結(jié)合性能測量 有助于準(zhǔn)確定位并實(shí)施故障隔離 f a u l t i s o l a t i o n 4 4 以及為遏制蠕蟲病毒和防范大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)攻擊提供研究平臺(tái)和預(yù)警手段 從而能夠?qū)φ麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)更具宏觀控制力 并且實(shí)際上 控制蠕蟲擴(kuò)散范圍和阻斷d d o s 攻擊 本身是一種故障隔離 也是拓?fù)錅y量在網(wǎng)絡(luò)安全研究中的應(yīng)用 6 i n t e r n e t 拓?fù)錅y量技術(shù)可用來觀察災(zāi)難發(fā)生對網(wǎng)絡(luò)連通性的影響 3 0 1 例 如c h e s w i c k 等人所進(jìn)行的i n t e r n e tm a p p i n g 項(xiàng)目1 3 1 采用單點(diǎn)測量 曾成功描述了 科索沃戰(zhàn)爭期問 由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)施或電力供應(yīng)設(shè)施被破壞而使南斯拉夫地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)發(fā)生顯著變化的情況 1 9 9 9 年5 月 這從一個(gè)側(cè)面反映了轟炸效果 也是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?測量在軍事領(lǐng)域中應(yīng)用的典范 路由器拓?fù)?是網(wǎng)絡(luò)抗攻擊能力 4 5 和可生存性 4 6 1 研究的基礎(chǔ)之一 7 i n t e r n e t 拓?fù)錅y量可以為i n t e r n e t 流量工程和網(wǎng)絡(luò)行為學(xué)研究提供基礎(chǔ)輔助 依據(jù) 隨著i p v 6 網(wǎng)絡(luò)近年來的廣泛部屬 對于i p v 6 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的研究也開始興起 i p v 6 協(xié)議體系的改變使得傳統(tǒng)的i p v 4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法不能直接移植到i p v 6 網(wǎng)絡(luò)中 來 同時(shí)i p v 6 協(xié)議的許多新特征 如地址結(jié)構(gòu)的變化以及i p v 4 一i p v 6 隧道的存在 也對 i p v 6 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)提出了全新的挑戰(zhàn) 在國際上 c a i d a 組織主要關(guān)注全球i p v 6 網(wǎng)絡(luò) 信息的采集和拓?fù)浒l(fā)現(xiàn) l 它的工作重點(diǎn)在于對全球范圍的i p v 6 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行 檢測和分析 在相關(guān)文獻(xiàn)中 貝爾實(shí)驗(yàn)室的d a n i e lg 等人提出了一種基于源路由的拓 撲發(fā)現(xiàn)思想 對目前的6 b o n e 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了大規(guī)模的探測 并對i p v 6 匿名路由器的問題提 3 中國科學(xué)院碩士學(xué)位論文 h 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 出了解決方案 2 1 法國l o r i a 實(shí)驗(yàn)室的a s t i ci 等人提出了一種基于分級(jí)結(jié)構(gòu)的拓?fù)?發(fā)現(xiàn)思想 3 1 文獻(xiàn) 1 8 給出了i p v 6 和i p v 4 混合網(wǎng)絡(luò)中隧道的發(fā)現(xiàn)方法 1 3 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)工具及其分析 1 p i n g p i n g 命令是i p 網(wǎng)上最古老的一種工具 用來監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是否活著 或用于監(jiān) 測到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)問的往返時(shí)延 i r i t 通常p i n g 只涉及網(wǎng)絡(luò)上的源和目的兩節(jié)點(diǎn) 而忽略網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié) 另外我們可以使用廣播p i n g 其p i n g 的地址不是一個(gè)單一的地址 而是子網(wǎng)的廣播地址 所有位于該子網(wǎng)的主機(jī)均對此p i n g 包進(jìn)行響應(yīng) 從而一次 就可得到子網(wǎng)內(nèi)的全部活動(dòng)主機(jī) 2 t r a c c r o u t e t m c e r o u t e 命令是t c p i p 家族內(nèi)另一個(gè)比較早的工具 它可用來發(fā)現(xiàn)測試點(diǎn)和 目標(biāo)主機(jī)之間的路由器 路由器在轉(zhuǎn)發(fā)包之前總是將其j r r l 值減1 如果r r r l 降為 0 則路由器向源地址發(fā)送1 1 l 廣e p i r e di c m p 消息 t m c e m u t e 實(shí)現(xiàn)的原理就是應(yīng) 用路由器的這個(gè)特性 通過發(fā)送t 幾逐漸增大的探測包 由測試點(diǎn)到目標(biāo)間這條路 經(jīng)上所有的路由器依次向測試點(diǎn)發(fā)送t 1 1 e x p i r e di c m p 包 從而發(fā)現(xiàn)所有路由器 因?yàn)閹缀跛械穆酚善髟O(shè)計(jì)時(shí)都實(shí)現(xiàn)了發(fā)送t i l e x p i r e di c m p 消息的功能 所以 大多數(shù)情況下t r a c e r o u t e 的結(jié)果是準(zhǔn)確可信的 由于采用逐漸增大1 1 乙值的方法 每探測一個(gè)目標(biāo)需要依次發(fā)送不同1 吼值的多個(gè)包 因此用t r a c e r o u t e 獲取結(jié)果比 p i n g 要慢的多 可以設(shè)計(jì)一種并發(fā)式的t r a c e r o u t e 命令 一次發(fā)送不同t r l 值的多 個(gè)包 從而加速路由器的發(fā)現(xiàn)速度 3 d n s 地址是為網(wǎng)絡(luò)上的路由器或主機(jī)等機(jī)器設(shè)計(jì)的 它不符合人類的記憶習(xí)慣 d n s d o m a i nn a m es y s t e m 就是為了解決這個(gè)問題而開發(fā)的 d n s 系統(tǒng)主要用于 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備口地址到名字的映射 同時(shí)也維護(hù)一些其他信息如設(shè)備的硬件平臺(tái)及操作 系統(tǒng)等 4 s n m p s n m p 簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議 的基本思想是所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備維護(hù)一個(gè)m i b 管 理信息庫 保存其所有運(yùn)行進(jìn)程的相關(guān)信息 并對管理工作站的查詢進(jìn)行響應(yīng) s n m p 協(xié)議描述了一種從m l b 庫中獲取信息的方法 對設(shè)備唯一的要求是支持 s n m p 并且m m 中的信息足夠豐富 5 其它工具或技術(shù) 除了上面介紹的幾種常用工具外 我們還可利用節(jié)點(diǎn)的a r p 表查詢它直連的設(shè) 備 利用路由協(xié)議 如o s p f b g p 發(fā)現(xiàn)所有子網(wǎng)或網(wǎng)絡(luò) 發(fā)現(xiàn)所有的路由器 在b g p 下還可發(fā)現(xiàn)一條路徑經(jīng)過的自治域 a u t o n o m o u ss y s t e m s 對于非l p 網(wǎng)絡(luò) 4 第一章引言 可利用專門的技術(shù) 對i p x 網(wǎng)絡(luò)可采用s a p 發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?此外 一些廠家 專有的技術(shù)如c i s c o 的c d p 思科發(fā)現(xiàn)協(xié)議 僅用于c i s c o 設(shè)備 n c t f l o w 技術(shù)等 也可用于拓?fù)浒l(fā)現(xiàn) 互聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的研究由來已久 按照被發(fā)現(xiàn)實(shí)體的粒度不同 可以分為三類 旨 在發(fā)現(xiàn)自治系統(tǒng)問互連關(guān)系和商業(yè)關(guān)系的 s 層次的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn) 旨在發(fā)現(xiàn)路由器間連接關(guān) 系的路由器級(jí)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)和旨在發(fā)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)物理設(shè)備 包括路由器 交換機(jī) h u b 和主 機(jī) 之間互連關(guān)系的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn) 7 5 0 1 本文主要研究的是路由器級(jí)的拓?fù)浒l(fā) 現(xiàn) 下面將對以上相關(guān)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)工具進(jìn)行討論 1 p i n g 工具分析 使用p i n g 的最大問題是 當(dāng)p i n g 一個(gè)活著的主機(jī)時(shí) 其往返時(shí)延往往在幾 十毫秒左右 但p i n g 一個(gè)不存在的或宕著的主機(jī) 一般比較常用的超時(shí)通常為 2 0 秒 再加上為了減少丟包對測量結(jié)果的影響而采取發(fā)2 3 個(gè)p i n g 包 這樣 對這類主機(jī)的監(jiān)測代價(jià)就非常大 這個(gè)問題最直接的解決方案是減少超時(shí)值 但是必須注意不要小于網(wǎng)絡(luò)實(shí)際的往返時(shí)延 通過精心設(shè)計(jì)超時(shí)和重發(fā)策略 隨 著跳數(shù)的增多 超時(shí)相應(yīng)增大 可以有效減少等待時(shí)間同時(shí)又減少誤判 而使 用廣播p i n g 的問題是 現(xiàn)在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中廣播p i n g 很少得到完全支持 部分網(wǎng)絡(luò) 由路由器代替子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)響應(yīng) 在另外一些網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)根本就不對廣播p i n g 進(jìn)行響應(yīng) 甚至路由器根本不轉(zhuǎn)發(fā)能引起廣播的包 這是基于網(wǎng)絡(luò)安全的考慮 因?yàn)榭梢岳眠@個(gè)特性進(jìn)行拒絕服務(wù)攻擊 例如向幾個(gè)大的子網(wǎng)進(jìn)行廣播p i n g 并把源地址設(shè)置為受害者的地址 這樣受害者就會(huì)淹沒于大量i c m pp i n g 的響 應(yīng)包 從而拒絕提供任何服務(wù) 對該問題的一個(gè)解決方案是設(shè)計(jì)一個(gè)專門的 b r o a d c a s tp i n g 程序 其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是直接將子網(wǎng)的廣播地址轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)主機(jī)地址 然后啟動(dòng)多個(gè)線程或進(jìn)程來分別向主機(jī)發(fā)送p i n g 包 從而獲取子網(wǎng)內(nèi)的全部主 機(jī)地址 v 6 擁有巨大網(wǎng)址空間 協(xié)議地址空間由i p v 4 的3 2 位擴(kuò)大到1 2 8 位 2 的 1 2 8 次方形成了一個(gè)巨大的地址空間 即使6 4 位前綴子網(wǎng)的地址空間理論上允 許地址相當(dāng)與現(xiàn)有口v 4 地址空間的總和 使用p i n g 命令來監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是否存 活顯得不可行 使用i p v 6 組播技術(shù)可以解決以上問題 組播是否被支持是個(gè)不 確定因素 而且即使可行此方法只能得到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài) 無法進(jìn)一步提供網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的鏈接信息 另一方面組播技術(shù)的應(yīng)用限制了拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的應(yīng)用的范圍 無法適用公共網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn) 因此我們在i p v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)放棄p i n g 工具的 使用 2 d n s 工具分析 使用d n s 服務(wù)器提供的區(qū)域傳輸功能可以一次獲取域內(nèi)許多主機(jī)和路由 器 快捷方便 這是它的優(yōu)點(diǎn) 但如果主機(jī)的地址通過d h c p 獲得 則d n s 對 此就無能為力 此外 d n s 服務(wù)器提供的信息可能與實(shí)際情況不一致 甚至有 5 中國科學(xué)院碩士學(xué)位論文 l p v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 些d n s 服務(wù)器沒有提供區(qū)域傳輸功能 盡管有諸多缺點(diǎn) d n s 在拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)中還 是很重要的 我們可以把d n s 返回的信息作為其他算法的起點(diǎn) 我們還可以在 不知道網(wǎng)絡(luò)具體結(jié)構(gòu)的情況下 使用不同時(shí)間返回來的信息直接用來估算網(wǎng)絡(luò) 的增長速度 因?yàn)閐 n st 具較低的準(zhǔn)確性和有限的使用范圍 因此也未被采用 3 s n m p 工具 使用s n m p 的最大優(yōu)點(diǎn)是信息自動(dòng)隨網(wǎng)絡(luò)的狀況更新 這樣通過s n m p 獲 取的拓?fù)湫畔⒖偸欠从尘W(wǎng)絡(luò)最新的狀況 其缺點(diǎn)是并不是所有設(shè)備都支持 s n m p 協(xié)議 而且除了標(biāo)準(zhǔn)的m i b 信息外 各廠家都為自己的設(shè)備開發(fā)了專 門的m i b 如果在拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)程序中使用了這些m 1 b 其處理上可能不得不 隨廠家的不同而作特殊的處理 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)中用到的m i b 組有s y s t e m 組 i n t e r f a c e s 組 口組 它們均為當(dāng)前m l b i i 下的標(biāo)準(zhǔn)組 如今 r 6 網(wǎng)絡(luò)下s n m p 的標(biāo)準(zhǔn)化工作尚未完成 相對于i p v 4 目前支持i p v 的m m 庫和庫中被管理對象都還很少 特別是在最重要的r f c 2 4 6 5 中規(guī)定的 很多字段訪坷還有困難 以上問題給管理域內(nèi)拓手卜發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)造成較大困難 1 4 1 如果拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的執(zhí)行者是整個(gè)待發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的管理者并擁有相應(yīng)路由器的管 理權(quán)限 則可以應(yīng)用s n m p 來進(jìn)行拓?fù)浒l(fā)現(xiàn) 這種方法簡單易行且準(zhǔn)確 但當(dāng) 該前提無法保證時(shí) 將導(dǎo)致拓?fù)湫畔⒌牟煌暾?s n m p 協(xié)議本身的特點(diǎn)限制了 其使用范圍 使其無法作為一種通用的廣范圍的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng) 因此本系統(tǒng)沒 有采用s n m p 作為主要的探測手段 4 路由協(xié)議工具分析 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)可以使用域問的路由協(xié)議b g p 和域內(nèi)路由協(xié)議o s f p 關(guān)注于 不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)層次 但是這就要求對不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)層次的關(guān)注需要 在不同路由協(xié)議間進(jìn)行切換 路由信息的獲取需要事先獲取相應(yīng)路由器的地址 和管理權(quán)限 單個(gè)路由器只能描述部分網(wǎng)絡(luò) 因此不完備的路由器列表也將導(dǎo) 致拓?fù)湫畔⒌牟煌暾?另一方面對于不支持以上路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng) 將遇到極大的挑戰(zhàn) 雖然本系統(tǒng)沒有采用路由協(xié)議作為探測手段 但我們對此將進(jìn)一步關(guān)注 因 為路由協(xié)議為特定范圍網(wǎng)絡(luò)提供了準(zhǔn)確的拓?fù)潢P(guān)系描述 并有很好的實(shí)時(shí)性為 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔O(jiān)控提供了良好的基礎(chǔ) 5 t r a c e r o u t e 工具分析 t r a c e r o u t e 應(yīng)用程序是v j a c o b s o n 于1 9 8 8 年開發(fā)的 2 7 其初衷是用 于觀察端到端的路由連接狀況和故障位置 目 j i 基于t r a c e r o u t e 機(jī)制采集選路 信息是路由器級(jí)拓?fù)錅y量的主要手段 t r a c e r o u t e 已被廣泛用于檢測和診斷路由 問題 例如路由循環(huán) 不穩(wěn)定路由 匿名接口等 刻畫端到端的路由行為和特 征 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)等 雖然t r a c e r o u t e 存在一些眾所周知的不足之處 可能會(huì)影 6 第一章引言 響其探測的效率和準(zhǔn)確性 例如第三方地址問題 匿名端口 探測過程中可能 發(fā)生的路由變化使測量不準(zhǔn)確 不穩(wěn)定路由 探測過程產(chǎn)生的額外負(fù)載可能會(huì) 影響網(wǎng)絡(luò)性能 中間路由器可能使用i c m p 報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)限制等 但它是目前唯一 的 不需要從每個(gè)管理域獲取專有路由信息的 可有效地觀察報(bào)文如何在網(wǎng)絡(luò) 中流動(dòng)的方法 2 5 于前四種拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)手段比較 t r a c e r o u t e3 具是唯一通用 準(zhǔn)確 其準(zhǔn)確性 依賴對實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境問題的解決 和輸入要求最少的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)手段 本文介紹 的i p v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)將以1 珀嘶o u t e 作為主要的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)工具 在傳統(tǒng)的 i 4 網(wǎng)絡(luò)中 已經(jīng)有許多路由器級(jí)拓?fù)錅y量的研究 1 4 6 1 6 1 7 研究的重點(diǎn)主要在于測量目標(biāo)地址的選擇和測量點(diǎn)的覆蓋對于測量完整性的影響 路由 器的別名解析問題 路由循環(huán)問題和路由不穩(wěn)定性對于測量正確性的影響 1 9 9 6 年 j r i c h a r d 提出了利用t r a c e r o u t e 來反映網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)想 2 8 1 此后 人們從不同 角度開展了i n t e r n e t 級(jí)拓?fù)錅y量的研究 i n t e r n e t 路由器級(jí)拓?fù)錅y量也經(jīng)歷了從單點(diǎn) 測量到多點(diǎn)測量的發(fā)展過程 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于保證最終拓?fù)湫畔⒌恼_性和完整性 并提高拓?fù)涮綔y 的性能 拓?fù)湫畔⒌恼_性是指最終的拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)反映的節(jié)點(diǎn)和鏈路狀況在對應(yīng)的實(shí) 際網(wǎng)絡(luò)中真實(shí)存在 拓?fù)湫畔⒌耐暾允侵笇?shí)際網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和鏈路狀況在最終的拓?fù)?關(guān)系數(shù)據(jù)中得到表達(dá) 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)性能關(guān)注于探測過程產(chǎn)生的額外負(fù)載所影響的網(wǎng)絡(luò)性能 和拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)過程所需要的時(shí)間 因?yàn)閠 r a c e r o u t e 工具自身的不足 如今其應(yīng)用主要停留在對公共網(wǎng)絡(luò)和管理域間的 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)和測量 本文系統(tǒng)將關(guān)注以上拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn) 解決最終拓?fù)湫畔⒌恼_ 性 完整性 提高拓?fù)涮綔y性能 以此擴(kuò)展基于i c m p 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的適用范圍 1 4w e bs e r v i c e s s 介紹 使用w e bs e r v i c e s s 技術(shù) 應(yīng)用程序可以通過與平臺(tái)和編程語言無關(guān)的方式相互通 信 w e bs e r v i c e s s 是一個(gè)軟件接口 它描述了一組可以在網(wǎng)絡(luò)上通過標(biāo)準(zhǔn)化的x m l 消 息傳遞訪問的操作 它使用基于x 札語言的協(xié)議來描述要執(zhí)行的操作或者要與另一個(gè) w e bs e r v i c e s s 交換的數(shù)據(jù) 在面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu) s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e s o a 中 一組以這種方式交互的w e bs e r v i c e s s 定義了特定的w e bs e r v i c e s s 應(yīng)用程 序 軟件業(yè)最終會(huì)接受這樣的事實(shí) 跨多個(gè)操作系統(tǒng) 編程語言和硬件平臺(tái)集成軟件應(yīng) 用程序不可能由任何一種專門的環(huán)境來解決 傳統(tǒng)上 這個(gè)問題一直是一個(gè)緊耦合問題 調(diào)用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序通過自己發(fā)出的函數(shù)調(diào)用和請求的參數(shù)與遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)緊密地聯(lián)系 在一起 在w e bs e r v i c e s s 出現(xiàn)之前 在大多數(shù)系統(tǒng)上 采用的是固定的接口 但對于 不斷變化的環(huán)境或需求 這樣做缺乏靈活性或適用性 7 中國科學(xué)院碩士學(xué)位論文 i p v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) w e bs e r v i c e s s 所使用的x m l 可以用真正與平臺(tái)無關(guān)的方式來描述任何 所有 數(shù) 據(jù) 以跨系統(tǒng)交換數(shù)據(jù) 因此轉(zhuǎn)向了松耦合應(yīng)用程序 而且 w e bs e r v i c e s s 可以在較 抽象的層面上工作 較抽象層面可以按照需要?jiǎng)討B(tài)地重新評估 修改或處理數(shù)據(jù)類型 所以 從技術(shù)層面上講 w e bs e r v i c e s s 可以更方便地處理數(shù)據(jù) 并且允許軟件更自由 地進(jìn)行通信 從更高的概念層面上講 我們可以將w e bs e r v i c e s s 視為一些工作單元 每個(gè)單元 處理特定的功能任務(wù) 再往上一步 可以將這些任務(wù)組合成面向業(yè)務(wù)的任務(wù) 以處理特 定的業(yè)務(wù)操作任務(wù) 從而使非技術(shù)人員可以考慮一些應(yīng)用程序 這些應(yīng)用程序能夠在w e b s e r v i c e s s 應(yīng)用程序工作流中一起處理業(yè)務(wù)問題 因此 一旦由技術(shù)人員設(shè)計(jì)并構(gòu)建好 w e bs e r v i c e s s 之后 業(yè)務(wù)流程架構(gòu)師就可以聚集這些w e bs e r v i c e s s 來解決業(yè)務(wù)層面 上的問題 這里借用汽車引擎來作類比 業(yè)務(wù)流程架構(gòu)師考慮將整個(gè)汽車引擎與汽車框 架 車身 變速器和其他系統(tǒng)組合在一起 而不是研究每個(gè)引擎內(nèi)的各個(gè)部件 而且 動(dòng)態(tài)平臺(tái)意味著引擎可以與其他汽車制造商的變速器或部件一起工作 最后一個(gè)方面是 w e bs e r v i c e s s 有助于在組織內(nèi)的業(yè)務(wù)人員和技術(shù)人員之間架起 一座橋梁 w e bs e r v i c e s s 使業(yè)務(wù)人員更容易理解一些技術(shù)上的操作 業(yè)務(wù)人員可以描 述一些事件和活動(dòng) 然后技術(shù)人員可以將這些事件和活動(dòng)與相應(yīng)的服務(wù)相關(guān)聯(lián) 有了通用定義的接口和設(shè)計(jì)良好的任務(wù) 重用這些任務(wù)就變得更容易了 因而重用 這些任務(wù)所代表的應(yīng)用程序也就變得容易了 應(yīng)用程序軟件的可重用性意味著在軟件上 的投資有了更好的回報(bào) 因?yàn)榭梢詮耐毁Y源產(chǎn)生更多收益 可重用性使業(yè)務(wù)人員可以 考慮以一種新的方式來使用現(xiàn)有的應(yīng)用程序 或者以一種新的方式將應(yīng)用程序提供給合 作伙伴 因此可能增加合作伙伴間的業(yè)務(wù)交易 w e bs e r v i c e s 是在i n t e r n e t 上進(jìn)行分布式計(jì)算的基本構(gòu)造塊 開放的標(biāo)準(zhǔn)以及對 用戶和應(yīng)用程序之間的通信和協(xié)作的關(guān)注產(chǎn)生了這樣一種環(huán)境 在這種環(huán)境下 w e b s e r v i c e s 成為應(yīng)用程序集成的平臺(tái) 應(yīng)用程序是通過使用多個(gè)不同來源w e bs e r v i c e s 構(gòu) 造而成的 這些服務(wù)相互協(xié)同工作 而不管它們位于何處或者如何實(shí)現(xiàn) 以w e bs e r v i c e s 方式提供現(xiàn)有應(yīng)用程序 可以構(gòu)建新的 更強(qiáng)大的應(yīng)用程序 并利用w e bs e r v i c e s 作 為構(gòu)造塊 1 5 本文的貢獻(xiàn) i p v 6 巨大地址空間給以上方法帶來性能上的挑戰(zhàn) 嚴(yán)重影響拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性能和對 目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋 并且由于i p 和i c m p 協(xié)議上的變化 已有的i p v 4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)技術(shù)無 法直接移植到ip 6 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中 本文介紹了一種i p v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 擴(kuò)展 了基于i c m p 探測方式的適用范圍 系統(tǒng)解決了i p v 6 路由器級(jí)拓?fù)涮綔y中的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán) 境問題 其中包括中間路由報(bào)文限制 別名解析 匿名端口 路由循環(huán) 不穩(wěn)定路由等 i p v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性能的提高和對目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋也是本文的關(guān)注重要點(diǎn) 系統(tǒng)提供了 8 第一章引言 種子節(jié)點(diǎn) 構(gòu)造地址和i p v 6 地址管理模塊作為目標(biāo)地址集合來源 w e bs e r v i e e s s 技術(shù) 的應(yīng)用提高了i p v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)部署 配置和管理的靈活性 本文主要的貢獻(xiàn)包括 1 實(shí)際i p v 6 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境問題的解決 幻散列地給出目標(biāo)地址 避免短時(shí)間內(nèi)對同一路由器發(fā)送過多的探測報(bào)文 并結(jié)合小型的自適應(yīng)過程 避免中間路由報(bào)文限制問題 b 利用匿名端口合并方法 避免匿名端口膨脹導(dǎo)致最終拓?fù)浣Y(jié)果的不準(zhǔn)確性 0 利用u d p 端口不可達(dá)報(bào)文并結(jié)合源路由技術(shù)解決路由器多址問題 d 解決復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)問題同時(shí)發(fā)生時(shí) 比如路由循環(huán)和中間路由報(bào)文限制 的路 由循環(huán)問題 e 在探測和確定路徑過程中加入已探明鏈路 結(jié)合i p 層源路由選項(xiàng)迫使探測 報(bào)文經(jīng)過指定已知節(jié)點(diǎn) 利用此方法收集不穩(wěn)定路由路徑信息 豐富最終 拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù) 本文的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)對主要網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象的處理方法有效得減少了誤差 保證 了最終拓?fù)鋽?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性 2 擴(kuò)大探測目標(biāo)地址來源 擴(kuò)展了i p v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的應(yīng)用 本文系統(tǒng)支持多種探測目標(biāo)地址來源 不僅支持典型種子節(jié)點(diǎn)列表 s e e d s l i s t 和根據(jù)地址空間前綴構(gòu)造探測地址 而且結(jié)合i p v 6 地址管理模塊作為目 標(biāo)地址集合來源 將i p v 6 地址空間分配模塊作為i p v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可靠探測 目標(biāo)地址獲取的途徑 從中得到已分配的地址空間前綴進(jìn)行目標(biāo)地址構(gòu)造 并 對未使用的地址空間根據(jù)i p v 6 地址聚會(huì)和現(xiàn)有子網(wǎng)地址前綴長度采取一定隨機(jī) 性構(gòu)造目標(biāo)地址來確定所探測的空白地址空間是否在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中被使用 i p v 6 地址空間分配作為探測目標(biāo)地址獲取途徑 為基于i c m p 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用于管 理域內(nèi)提供了基礎(chǔ) 提高了對目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的探測效率和起到監(jiān)測管理域網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?的作用 3 充分利用了i p v 6 源路由選項(xiàng) 系統(tǒng)將源路由選項(xiàng)應(yīng)用在路徑探測和別名處理過程中 在實(shí)際探測過程中對 符合特定前綴的i p v 6 地址利用源路由機(jī)制進(jìn)行路徑探測 比如針對移動(dòng)c n g i 網(wǎng)絡(luò)我們制定的是2 0 0 1 e 8 0 f l t t 針對c e m e t 2 制定的為2 0 0 1 d a 8 l 在別名處 理過程中 用帶有源路由選項(xiàng)的i c m p v 6 探測報(bào)文確定路由設(shè)備報(bào)文處理模型 并用帶有源路由選項(xiàng)的u d p 探測報(bào)文確認(rèn)路由別名現(xiàn)象等 充分利用i p v 6 源路由選項(xiàng)為我們在i p v 6 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下解決路由別名和不穩(wěn)定 路由提供了基礎(chǔ) 提高了最終拓?fù)鋽?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和對目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋度 4 基于w e bs e r v k e s 構(gòu)建了i p v 6 自動(dòng)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng) 將w e b s e r v i c e s 作為通訊的基礎(chǔ) 解析了拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的三個(gè)主要模塊 降 低了探測 數(shù)據(jù)獲取和管理三者問的耦合度 9 中國科學(xué)院碩士學(xué)位論文 1 p v 6 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)平臺(tái)可使用系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)基本單位的探測節(jié)點(diǎn) 利用本單位和次 級(jí)單位的探測節(jié)點(diǎn)構(gòu)成對本層網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)或并行探測 通過合理的布霆并行探 測點(diǎn) 可以大大提高探測效率和準(zhǔn)確性 w e bs e r v i c e s 技術(shù)的應(yīng)用 為拓?fù)鋽?shù) 據(jù)獲取提供了統(tǒng)一的接口并解決拓?fù)潢P(guān)系層次屬性的表達(dá) 整個(gè)系統(tǒng)有較強(qiáng)的 適應(yīng)性 滿足了不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對管理的需求 例如 對拓?fù)潢P(guān)系的表示完全可 以脫離探測和拓?fù)涔芾砥脚_(tái) 而只采用數(shù)據(jù)獲取模塊 或脫離數(shù)據(jù)獲取或拓?fù)?管理平臺(tái) 而只為其他平臺(tái)提供探測點(diǎn)等等 本文系統(tǒng)針對中國移動(dòng)c n g i 和c e r n e t 2 進(jìn)行實(shí)際的拓?fù)涮綔y 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明 系統(tǒng) 很好得