互聯(lián)網(wǎng)測量管理若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)是20世紀最偉大的發(fā)明之一。時至今日，互聯(lián)網(wǎng)已成為信息化的重要平臺、重要工具和重要組成部分。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益增大，網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)性和復(fù)雜性不斷增強，互聯(lián)網(wǎng)已演變成為一個開放的、高度異構(gòu)的復(fù)雜巨系統(tǒng)，同時也給網(wǎng)絡(luò)的管理、行為分析等帶來一系列困難。互聯(lián)網(wǎng)測量技術(shù)是對網(wǎng)絡(luò)進行認識與深入研究的重要手段，是進行網(wǎng)絡(luò)安全評估，防范大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)攻擊的重要保障。
　　 本文從測量技術(shù)、軟件支撐平臺和實現(xiàn)三個層面，深入研究了大規(guī)?；ヂ?lián)

2、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)測量中所面臨的部分關(guān)鍵技術(shù)問題。論文在研究互聯(lián)網(wǎng)物理拓撲自動發(fā)現(xiàn)算法的同時，提出新的思路解決了網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)抽樣、高速互聯(lián)網(wǎng)流量數(shù)據(jù)處理所面臨的算法難題。
　　 本文主要的創(chuàng)新點體現(xiàn)在以下幾方面：
　　 （1）提出了一種新的基于交換機的物理網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)現(xiàn)算法。該方法用樹的演繹方法遍歷所有的頂點和邊，完成拓撲發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有算法相比，其時間復(fù)雜度有較大降低，推導(dǎo)方法也更為容易理解。所提出的判斷理論，能夠判斷拓撲圖中的邊緣節(jié)點

3、、邊緣連線和進行樹的演繹過程推導(dǎo)；提出的將交換機物理拓撲關(guān)系表述成多棵樹的形式，支持存在缺失連接關(guān)系的拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)。解決了由于VLAN劃分造成的設(shè)備端口與MAC地址無法對應(yīng)的問題。指出“拓撲發(fā)現(xiàn)僅需要地址轉(zhuǎn)發(fā)表不需要生成樹”這種錯誤的觀點，因為地址轉(zhuǎn)發(fā)表獲取的僅僅是連接的對方端口的MAC地址信息和本端虛擬端口編號，虛擬端口映射到本地實際端口必須通過生成樹（BRIDGE-MIB：dotldBasePortTable：1.3.6.1.2.1

4、.17.1.4）的映射關(guān)系才能夠獲取。文中從理論和實際應(yīng)用方面論證了該拓撲算法的效率、準確性和有效性。
　　 （2）提出了一種自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)測量抽樣方法（Network DataMeasurement and Statistics Model，NMSM）。該模型根據(jù)性能采樣數(shù)據(jù)的實時分析結(jié)果，動態(tài)調(diào)整樣本的采集頻率，來提高被測數(shù)據(jù)的精度，其誤差較傳統(tǒng)概率抽樣統(tǒng)計方法要小。文中論證了NMSM模型采集樣本估計量的無偏性和一致性

5、。與均勻抽樣和泊松抽樣相比，NMSM模型在樣本變化不大的情況下，會降低采集周期減少對被測網(wǎng)絡(luò)的額外影響。實際測量結(jié)果表明，該模型在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)變化比較平穩(wěn)時，對網(wǎng)絡(luò)的影響程度較低，在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)變化比較大時，對真實數(shù)據(jù)的擬合程度則較好。
　　 （3）提出了高速互聯(lián)網(wǎng)流量測量的數(shù)據(jù)處理方法。該方法根據(jù)處理點的不同將流數(shù)據(jù)測量分成不同的種類，指出了基于SNMP采集的流量數(shù)據(jù)包具有瞬時性的特點，NetFlow流量數(shù)據(jù)包具有累加性的特點。在此基

6、礎(chǔ)上提出了一種在采集程序和數(shù)據(jù)庫之間實現(xiàn)的流數(shù)據(jù)處理方法，充分利用了采集器的運算性能和數(shù)據(jù)庫的存儲記憶性，建立了對流數(shù)據(jù)包的自動關(guān)聯(lián)分析。論文提出了一種基于流量占用率的數(shù)據(jù)處理算法，在數(shù)據(jù)處理前對異常流進行分析，保存重要流數(shù)據(jù)和過濾非重要流數(shù)據(jù)；提出了一種基于流數(shù)據(jù)包的歸并算法，根據(jù)時間窗口對數(shù)據(jù)進行歸并壓縮，極大程度節(jié)約了測量數(shù)據(jù)存儲空間。論文對上述算法的正確性和存儲效率在實際環(huán)境中進行了驗證。
　　 （4）提出了一種基于分類

7、的可靠事件服務(wù)設(shè)計方法。該方法符合分布對象標準J2EE/CORBA規(guī)范，提供異構(gòu)環(huán)境中對象之間的雙向通信能力，并在信息傳送過程中對事件進行分類處理，保證事件在不同應(yīng)用環(huán)境中都能夠及時可靠傳遞。提出將可靠事件機制運用到NetManager的消息傳遞流程和告警處理流程，提供信息的及時、無誤傳遞，保證系統(tǒng)在大型企業(yè)級應(yīng)用中能夠穩(wěn)定、可靠運行。
　　 （5）提出了一種可靠的、分層的測量管理平臺架構(gòu)，設(shè)計并實現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)綜合測量系統(tǒng)NetM