CN108632396A - 一种基于地域的分布式别名解析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于地域的分布式别名解析方法，由两部分组成：基于IP地址集的IP查找算法来进行平行别名过滤和基于地域的分布式别名验证模型来进行别名验证；（1）基于IP地址集的IP查找算法的处理流程：S1、对IP地址集根据节点的起始地址使用进行排序；S2、对排序好的IP地址集根据节点内地域编号进行归并；S3、采用二分查找来查找地域位置；（2）基于地域的分布式别名验证模型S4、别名地域统计模块先对待验证集合根据IP地域位置进行分类，然后统计出各个地域的总验证次数；S5、任务划分模块将待验证集合平均分发到不同的别名验证节点机上；S6、别名验证模块采用UDP高端口+TCP_IPID别名验证算法，提高了别名解析的完整性和效率。

Description

一种基于地域的分布式别名解析方法
技术领域
本发明涉及路由器别名解析技术领域，尤其涉及一种基于地域的分布式别名解析方法。
背景技术
在网络拓扑主动探测中，一个路由器通常有多个IP，而这些不同的IP都代表同一个路由器，如果不对这些IP地址进行归并，生成的网路拓扑不能真实的反映实际的网络拓扑，从而造成探测结果的不准确，这种问题叫做别名问题。路由器别名解析是网络拓扑生成的一个重要环节。路由器别名解析的准确性和完整性直接影响网络拓扑的生成。
为了构建准确的网络拓扑图，反映真实的网络拓扑结构，就必须使用别名解析方法对探测出的路由器别名IP地址进行解析。现有的路由器别名解析方法主要分成两大类：一类是基于主动测量的别名解析方法，在别名解析时需要发送大量的验证数据包，干扰网络的正常运行，另外盲目的进行别名解析，会导致别名解析的时间长、效率低；另一类是基于推理的别名解析方法，这类方法在别名解析时不需要发送额外的验证数据包，对网络的影响小，但可能造成别名解析的不准确和不完整。因此如何在提高别名解析效率的同时提高别名解析的准确率和完整性成为路由器别名解析的研究重点。
基于过滤的别名解析方法采用首先对别名进行过滤然后再对别名进行验证，该方法从整体上提高了别名解析的效率，但也存在着一些不足之处：一是在过滤平行别名关系时，虽然指出非边界路由器在不同的地域不可能存在别名关系，但是只给出了判定的原则，并没有给出具体的方法；二是在别名验证时，由于存在防火墙对UDP的报文过滤的情况，使用IPID(UDP)验证算法使得别名验证的完整性不足。
发明内容
本发明在于提供一种基于地域的分布式别名解析方法，目的是提高别名解析的完整性和效率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于地域的分布式别名解析方法，由两部分组成：基于IP地址集的IP查找算法来进行平行别名过滤和基于地域的分布式别名验证模型来进行别名验证；
(1)基于IP地址集的IP查找算法的处理流程：
S1、对IP地址集根据节点的起始地址使用进行排序；
S2、对排序好的IP地址集根据节点内地域编号进行归并；
S3、采用二分查找来查找地域位置；
(2)基于地域的分布式别名验证模型
S4、别名地域统计模块先对待验证集合根据IP地域位置进行分类，然后统计出各个地域的总验证次数；
S5、任务划分模块将待验证集合平均分发到不同的别名验证节点机上；
S6、别名验证模块采用UDP高端口+TCP_IPID别名验证算法。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
该方法根据别名过滤中不同地域的非边界路由器不可能存在别名关系这一判定原则，提出了一种基于IP地址集的IP查找算法来提高别名过滤的效率；该方法针对别名验证中使用IPID(UDP)进行别名验证时，防火墙过滤UDP报文导致别名解析完整性不足的问题，提出了一种基于地域的分布式别名验证模型来提高别名验证的效率和完整性。在别名过滤和别名验证的改进之处进行了对比实验，实验结果表明，基于地域的分布式别名解析方法在别名解析的效率和完整性上都优于基于过滤的别名解析方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的别名验证图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示，本实施例所述的一种基于地域的分布式别名解析方法，由两部分组成
(1)基于IP地址集的IP查找算法流程：
1)对IP地址集根据节点的起始地址使用改进的冒泡排序算法进行排序。这里采用改进的冒泡排序的主要原因是IP地址集中的起始地址基本有序，使用改进的冒泡排序的时间复杂度是O(n)。
2)对排序好的IP地址集根据节点内地域编号进行归并，减少待查找IP地址集的数量。
3)将查询的路由器IP地址的点分十进制形式转换成整数形式，然后使用二分查找。具体见算法：
(2)基于地域的分布式别名验证模型流程：
1)别名过滤模块把可能具有别名关系的IP地址划分到同一个集合中。别名地域统计模块首先对待验证集合根据IP地域位置进行分类，然后统计出各个地域的总验证次数。验证次数的公式，假设可能存在别名关系的集合中有n个IP，则需要进行的验证次数C为：C＝n(n-1)/2。
2)任务划分模块根据待验证集合的地域位置和验证节点机的地域位置结合各个地域位置的总验证次数，将待验证的可能存在别名关系的集合平均分发到不同地域的别名验证节点机上。例如，别名验证节点机部署在北京、哈尔滨和广州三地，首先把别名关系中路由器的地域位置是北京、哈尔滨和广州的别名验证集合划分给北京、哈尔滨和广州的别名验证机，其他省份根据地域位置结合三个地方的分发的总的验证次数，平均划分到各个验证机上。
3)别名验证模块采用UDP高端口+TCP_IPID别名验证算法。采用UDP高端口进行别名验证的原因是别名验证的结果是完全正确的，不会将不存在别名关系的IP地址解析成别名。由于存在防火墙过滤UDP报文导致别名验证的完整性不足的问题。因此采用TCP_IPID来进行辅助别名验证，别名验证发送UDP高端口报文进行别名验证时，如果目的节点不进行任何响应或者返回的响应数据包的源 IP地址不是验证的IP地址，则使用TCP_IPID进行别名验证。
实验方案：
实验一：随机选取不同数量的IP地址，分别使用传统线性查找算法和基于 IP地址集的IP查找算法查询目的IP地址的地域位置，通过统计两种算法的查找次数和平均查找次数，来比较查找效率。
实验二：测试的数据源是使用基于动态轮转的并行拓扑算法获取的95823 个路由器IP地址。总控节点机首先将95823个路由器IP地址使用别名过滤算法，将不同可能具有别名关系(三角关系、对称关系、平行关系)的路由器IP划分成不同的待验证的别名集合。然后统计各个地域的别名验证总次数，根据各个地域的别名验证总次数结合集合的地域位置和验证节点机的地域位置，平均分发到北京、哈尔滨和广州的别名验证机上，别名验证节点机分别使用IP_ID(UDP)别名验证算法和UDP高端口+TCP_IPID别名验证算法进行别名验证，统计出两种算法识别出的路由器的别名数量。通过分别统计出IP_ID(UDP)别名验证算法和UDP高端口+TCP_IPID别名验证算法识别出的路由器别名数量来比较别名验证的完整性。
实验结果与分析
表1给出的是实验一使用传统线性查找算法和改进的查找算法对不同数量的目的IP地址查找地域位置时的查找次数和平均查找次数对比表。
表1传统线性查找算法和改进的查找算法的查找次数和平均查找次数对比表
由表1可以看出改进的查找算法的平均查找次数虽然有波动，但是基本稳定在12次，传统线性查找算法的平均查找次数都在4000次以上。改进的查找算法的平均查找次数比传统线性查找算法的查找次数要少的多。本实验验证了改进的查找算法比传统线性查找算法在查找IP的地域位置时更高效。
表2给出的是实验二的第一组实验分别使用UDP高端口+TCP_IPID的别名验证算法和IP_ID(UDP)的别名验证算法验证结果统计表。
表2两种验证算法的别名验证结果对比表
由表2可以看出，在对相同的IP地址集进行别名验证时，UDP高端口 +TCP_IPID别名验证算法识别出的路由器接口数多于IP_ID(UDP)别名验证算法，最大接口数和路由器的别名数量也多于IP_ID(UDP)别名验证算法。
综合实验一和实验二可以看出，基于IP地址集的IP查找算法比传统线性查找算法在查找IP地址的地域位置时减少了查找的次数，进而提高了别名的过滤效率；基于地域的分布式别名验证的模型中UDP高端口+TCP_IPID别名验证算法相比IP_ID(UDP)别名验证算法不仅提高了完整性，而且按照以地域性划分任务节省了别名验证的时间，提高了别名验证的效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种基于地域的分布式别名解析方法，其特征在于，由两部分组成：基于IP地址集的IP查找算法来进行平行别名过滤和基于地域的分布式别名验证模型来进行别名验证；
（1）基于IP地址集的IP查找算法的处理流程：
S1、对IP地址集根据节点的起始地址使用进行排序；
S2、对排序好的IP地址集根据节点内地域编号进行归并；
S3、采用二分查找来查找地域位置；
（2）基于地域的分布式别名验证模型：
S4、别名地域统计模块先对待验证集合根据IP地域位置进行分类，然后统计出各个地域的总验证次数；
S5、任务划分模块将待验证集合平均分发到不同的别名验证节点机上；
S6、别名验证模块采用UDP高端口+TCP_IPID别名验证算法。
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