[发明专利]一种自适应高并发拓扑测量系统

说明书

一种自适应高并发拓扑测量系统，涉及网络拓扑测量技术领域，用以解决现有网络拓扑测量系统测量时间长、效率低下或重复发包的冗余探测问题。本发明的技术要点包括：该测量系统包括任务生成模块、探测模块、发包引擎模块和任务结果处理模块；其中，探测模块用于集成探测方法生成IP目标测量信息，并根据IP目标测量信息生成一跳测量信息；所述探测方法包括为降低网络拓扑测量发包量的自适应方法和实现同时执行多个探测任务的轮询高并发方法；进一步地，提出存储结构粒度区分算法对系统中的任务测量信息、IP目标测量信息和一跳测量信息进行存储。本发明有效提升了测量速度，有效减少了目标探测的包数。本发明可应用于快速网络拓扑测量中。

技术领域

本发明涉及网络拓扑测量技术领域，具体涉及一种自适应高并发拓扑测量系统。

背景技术

随着互联网的迅速发展，互联网的规模越来越庞大，互联网的结构组成愈加复杂。这就给互联网的维护，升级等诸多工作造成了很大的挑战。但是，互联网的拓扑测量意义重大，是研究优化网络资源配置、网络协议设计、网络攻击检测与防范、网络地理定位等方向的基础。网络拓扑测量的基本方法是traceroute(路由追踪)，traceroute是通过ICMP 协议来定位源主机到目标主机之间的所有路由器；TTL是反映路由器经过的路由器和网关的数量。通过操纵报文，就可以获得路径信息。

对网络拓扑研究根据粒度^[1][2]分为接口级、路由器级、POP级以及AS级。事实上，无论何种粒度，首要工作是先获取其网络拓扑结构，而网络拓扑测量的核心思想大都基于traceroute。网络拓扑测量的方法有许多，根据测量方式分为主动测量和被动测量。根据测量时所使用的协议，分别有基于BGP协议、TCP/IP协议、以及基于SNMP协议的测量。

从Pansiot和Grad^[3]于1998年发表的原始论文开始，出现许多基于traceroute的互联网拓扑测量的研究^[4,5,6]。为了防止由于网络中负载平衡而导致错误的网络拓扑结构，Augustin等人^[7]创建了Paris traceroute，它通过控制探测包包头内容，能够获得数据包在路由过程中真实的路径，一定程度上解决了网络拓扑中的假边问题。为了减少不必要的探测，Donnet等人^[8]开发了Doubletree，核心思想是利用单点测量路径的树状结构，来指导何时停止探测，并在其中点附近开始探测每条路径。Luckie等人开发了Scamper^[9]，这是一种高效的数据包探测器。Scamper同时实现了Doubletree和Paris traceroute，具有开放API以及可配置的探测速率，并且可以远程控制。CAIDA的Ark平台使用Scamper进行持续的互联网范围的探测，为网络拓扑研究提供了很大的便利。Yarrp^[10]是一种新的 traceroute技术，专为高速率的互联网规模的探测而设计。它采用无状态、异步探测技术，避免了探测流量链路过载。文献[11]中针对无线传感器网络，提出一种拓扑发现算法，能够利用邻居信息构造网络的近似拓扑。