再設計互聯(lián)網(wǎng)中基于IPv6的特征分析及其演化預測.pdf

1、隨著IP業(yè)務的迅速增長以及IP網(wǎng)絡上應用的不斷增加，原有的互聯(lián)網(wǎng)越來越顯得力不從心，互聯(lián)網(wǎng)技術進入再設計階段。現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的可擴展性、安全性、可控可管及端到端問題等，都給下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提出挑戰(zhàn)。未來IPv6部署后，其對整個世界網(wǎng)絡的宏觀影響和其發(fā)展趨勢的研究，對于國家信息革命的成功具有舉足輕重的作用，是國家經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)型成敗的關鍵。IPv6取代IPv4登上歷史舞臺已經(jīng)是一種必然，但IPv6協(xié)議和IPv4協(xié)議之間存在不兼容問題。所以，在I

2、Pv4向IPv6過渡的這段時間里，一項緊迫的任務就是掌握IPv6及相關的下一代互聯(lián)網(wǎng)宏觀特性，開展與IPv4網(wǎng)絡的對比工作。同時，目前還尚沒有針對基于IPv6地址構成的網(wǎng)絡拓撲的預測研究，不能反映再設計互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢。
　　考慮以上問題，在設計并實現(xiàn)特征量分析工具后，本文以時間特征、冪律分布、核數(shù)及拓撲的動態(tài)變化等復雜網(wǎng)絡概念為重心，選取CAIDA(The Cooperative Associationfor Internet D

3、ata Analysis)授權的IPv62008年1月到2010年4月的三年數(shù)據(jù)進行層層深入的分析。
　　為了了解IPv6網(wǎng)絡拓撲的優(yōu)化特性，本文首先進行對比工作。由于Internet上的鏈路行為特征對于未來網(wǎng)絡規(guī)劃設計具有重大意義，本文對IPv6與IPv4互聯(lián)網(wǎng)的傳播行為特征進行對比分析，得出IPv6網(wǎng)絡環(huán)境質(zhì)量較好;IPv6網(wǎng)絡平均訪問時間和訪問直徑之間相關程度極弱，這一規(guī)律不隨網(wǎng)絡協(xié)議更新而變化。之后，本文針對交叉路由帶來的

4、網(wǎng)絡單點測量誤差問題，對IPv6單測量點數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)修正，提取宏觀拓撲，并對IPv6與IPv4宏觀拓撲進行對比，指出IPv6的單點探測誤差要小于IPv4的誤差，協(xié)議更新后的網(wǎng)絡可探測透明性有所提高;IPv6網(wǎng)絡的聚集性、連通性對故障節(jié)點的抵抗能力增強。
　　其次，本文統(tǒng)計了IPv6網(wǎng)絡拓撲的多種宏觀特征演化，分析了IPv6網(wǎng)絡的冪律特性，針對層次特性的概念，即核數(shù)的時間切片演化進行分析，發(fā)現(xiàn)了核的分布雖符合冪律性質(zhì)，但網(wǎng)絡外圍節(jié)點

5、具有演化中的相對不充足特征，從而設計互聯(lián)網(wǎng)演化成熟度系數(shù)，來度量互聯(lián)網(wǎng)的演化成熟程度。根據(jù)冪律特性和層次特性的分析，說明IPv6網(wǎng)絡中存在宏觀復雜網(wǎng)絡規(guī)律不變性。
　　最后，本文提取層次特性，基于層次特征與時間序列，對IPv6網(wǎng)絡演化進行預測。通過之前演化分析的驗證，實驗結(jié)果表明該模型不僅能夠重現(xiàn)IPv6網(wǎng)絡演化規(guī)律而且可以對其進行預測。IPv6網(wǎng)絡未來的演化預測，對再設計互聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展和規(guī)劃，及進一步的再設計提出重要建議與指導