[发明专利]BGP引导的实时自治系统级拓扑发现方法

说明书

技术领域

本发明涉及互联网上进行实时拓扑发现的方法，尤其是通过域间路由协议BGP(border gateway protocol)获得实时IP(Internet Protocol)网络路由信息，利用IP网络路由信息来引导分布在网络中的探测节点进行拓扑发现，从而实时地发现互联网在自治系统AS(autonomous system)一级的拓扑结构的方法。

背景技术

近年来，互联网(Internet)得到了快速发展，其规模不断扩大，网络结构日益复杂，准确获取Internet的拓扑结构信息成为一项具有挑战性的任务。Internet拓扑结构信息可以应用于互联网协议的研究、网络测量与分析、网络流量优化和网络安全管理等方面。Internet的拓扑结构主要分为域间和域内两个层次。在域间层次，Internet由多个自治系统AS构成。每个自治系统是一个独立的管理域，由具有相同路由策略的一组路由器和其它网络设备相互连接构成，通常被某一个因特网服务提供商ISP(Internet Service Provider)拥有。每个自治系统对应有一个编号，称为AS号，为一个无符合整数。自治系统内运行域内路由协议，如OSPF或IS-IS，自治系统之间运行域间路由协议BGP。域间层次的Internet拓扑又称为AS级拓扑，域内层次的拓扑则称为路由器级拓扑。AS级拓扑反映了Internet的宏观结构，掌握Internet的实时AS拓扑具有重要的意义。实时的AS拓扑信息可用于对等系统即P2P(Peer-to-Peer)系统中peer节点(组成P2P系统的网络节点)的优化选择，通过选择本地peer节点和邻近peer节点来建立连接，达到优化骨干网流量的目的。

针对AS拓扑发现问题，目前国内外提出了一些方法。这些方法主要分为两类：基于BGP路由信息的方法和基于Traceroute探测的方法。由于BGP路由表中包含了去往各个IP网络地址的AS路径信息，因而可以通过分析BGP协议进程存储的IP网络路由信息(简称BGP路由信息)中每条路由的路径属性来构造AS级的拓扑图。代表性的例子是美国Oregon大学的Route Views项目。该项目的主要目的是从互联网上获得多台路由器的域间路由信息，供研究人员进行互联网拓扑特征分析和路由技术研究等。使用RouteViews提供的BGP路由信息可以计算得到互联网的部分AS拓扑。CERNET的BGP VIEW项目与此类似。Route Views项目提供BGP路由信息的步骤是：(1)在Internet放置多台route-views路由器，这些路由器分别与某些ISP的路由器建立BGP会话，从这些ISP的路由器接收BGP路由信息；(2)周期地将BGP路由器中BGP路由信息和路由更新信息保存到文件中，如每2小时保存一份BGP路由信息的镜像；(3)通过Web网站和FTP服务器将BGP路由信息镜像数据提供给Internet用户使用。BGP路由表项包含AS路径 属性，从AS路径属性可以推知AS邻接关系，从而构造出AS拓扑图。此外，所述路由表项中包含网络前缀信息，从网络前缀信息和AS路径属性可以推导出IP网络地址与AS号之间的对应关系。

基于Traceroute探测的方法中，首先通过traceroute探测得到IP转发路径。IP转发路径是IP分组转发经过的路由器端口IP地址的列表。通过将IP地址映射到相应的AS号，可以得到AS转发路径。AS转发路径是IP分组转发经过的AS号的列表。利用多个AS转发路径的信息，可以构造出AS级拓扑。采用此途径的有CAIDA的Skitter项目(目前更新为Archipelago)。Skitter项目获得AS拓扑的主要步骤为：(1)在互联网上部署多个探测用途的监测器，这些监视器采用类似于Traceroute的方式探测IP转发路径。探测方法是：用TTL(time-to-live)为N的ICMP(Internet Control Message Protocol)分组探测路径上的第N跳转发地址。(2)对于探测得到的IP转发路径，利用Route Views提供的IP网络地址与AS号的对应关系，将IP转发路径转换为AS路径，进一步得到AS拓扑数据。Skitter项目当前在互联网上部署了几十个监测器。