CN110278150B - 一种基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法 - Google Patents

一种基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法 Download PDF

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CN110278150B CN201910474106.8A CN201910474106A CN110278150B CN 110278150 B CN110278150 B CN 110278150B CN 201910474106 A CN201910474106 A CN 201910474106A CN 110278150 B CN110278150 B CN 110278150B
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Abstract

本发明公开了一种基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法，该方法可利用边缘节点请求信息对待分析网络进行是否存在聚合路径检测，并对聚合路径进行分解，提高域间网络拓扑重构的准确性。首先获取存在前缀聚合的网络拓扑结构；然后，从边缘节点集中提取域间路径标识序列，有序路径前缀序列中获取域间路径标识进行前缀提取，得到有序路径前缀序列；最后，从待分析网络中获取有序前缀序列，通过与边缘节点集中提取域间路径标识序列对比，得到聚合前缀，识别出发生聚合的域间路径标识前缀并进行拆分；重复此过程直至网络中不存在可继续拆分的域间路径标识前缀。该方法可有效地提高网络域间拓扑重构的准确性，减少网络拓扑推断所需的信息数量。

Description

一种基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法
技术领域
本发明涉及域间网络溯源技术领域，更具体的是，本发明涉及一种基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法。
背景技术
互联网经济的快速发展促使互联网规模迅速扩大，应用范围不断扩展，已经成为人们生活中不可或缺的一部分。据第43次《中国互联网络发展状况统计报告》显示，截止至2018年12月，中国网民规模已达8.29亿，手机网民规模8.17亿。随之而来的网络攻击的种类和数量激增，网络安全问题愈发严重，已影响到国家经济发展和社会和谐稳定。对攻击的快速追踪和网络溯源可有效遏制网络攻击的蔓延。然而，现有IP(Internet Protocol)网络机制存在传输路径验证和网络故障诊断困难的问题。由于难以回溯路由转发路径与确认源的真实性，在匿名攻击发生后难以快速完成网络中的安全审计和攻击取证。
在以信息为中心的未来网络架构中，基于域间路径标识(path identifiers，PIDs)的域间路由机制中能够在域间路径标识中嵌入网络中传输路径的信息，可充分利用所收集的请求消息中的域间路径标识序列集本身具备的数量特征对网络中的域间路径标识前缀进行初步的分析，并推断出基本的网络拓扑结构。但在初步分析中，由于分配的域间路径标识前缀(path identifiers prefix，PIDP)具备较强的可聚合性，因而出现待分析前缀序列集合聚合问题，即出现了域间聚合路径，分析过程中误将多条链路聚合为一条链路，导致了拓扑重构错误的发生。然而，通过分析各个边缘节点(End Node)至监测节点(Monitoring Node)的路径序列信息，检查出边缘节点与监测节点之间的路径与其推测路径之间存在的差别，对所述差别做出纠正。因此，研究设计一种域间路聚合路径拆分及拓扑推断的方法就必不可少。
发明内容
本发明的目的是提出了一种基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法，本发明方法能够实现对误聚合路径的检测，并能够对误聚合的域间路径进一步拆分，再利用边缘节点所接收到的请求信息中所携带的域间路径标识信息进行再匹配，从而提高域间网络拓扑重构的准确性。
本发明的一种基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法，其特征在于包括下列步骤：
步骤一，获取存在前缀聚合的网络拓扑结构；
步骤101，从一个域间物理网络中获取存在前缀聚合的网络拓扑结构，形成待分析网络；
所述域间物理网络中至少有一个监测节点MN，多个边缘节点和中间节点；
步骤102，从待分析网络中提取出边缘节点；
MN为监测节点，EN2和EN3分别为边缘节点，AN3和AN4为中间节点；
步骤103，获取监测节点到边缘节点的域间路径标识序列；
监测节点MN到边缘节点EN2的域间路径标识序列，记为
Figure GDA0002440978830000021
且
Figure GDA0002440978830000022
所述
Figure GDA0002440978830000023
是指从监测节点MN到中间节点AN3的域间路径标识；所述
Figure GDA0002440978830000024
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000025
所述
Figure GDA0002440978830000026
是指从中间节点AN3到边缘节点EN2的域间路径标识；所述
Figure GDA0002440978830000027
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000028
监测节点MN到边缘节点EN3的域间路径标识序列，记为
Figure GDA0002440978830000029
且
Figure GDA00024409788300000210
所述
Figure GDA00024409788300000211
是指从监测节点MN到中间节点AN3的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300000212
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000213
所述
Figure GDA00024409788300000214
是指从中间节点AN3到中间节点AN4的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300000215
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000216
所述PID
Figure GDA00024409788300000217
是指从中间节点AN4到边缘节点EN3的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300000218
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000219
步骤104，记录下步骤103中域间路径标识前缀；
所述
Figure GDA0002440978830000031
包含的域间路径标识进行前缀提取，得到有序路径前缀序列
Figure GDA0002440978830000032
Figure GDA0002440978830000033
所述
Figure GDA0002440978830000034
包含的域间路径标识进行前缀提取，得到有序路径前缀序列
Figure GDA0002440978830000035
Figure GDA0002440978830000036
步骤二，从边缘节点获取有序路径前缀序列；
步骤201，构建一个空的边缘节点集Q；
步骤202，将步骤102中得到的边缘节点放入所述边缘节点空集Q中，即边缘节点集Q＝{EN2,EN3}；
步骤203，从步骤202的边缘节点集中任意取出一个边缘节点；
若选出的是边缘节点EN2；
步骤204，依据步骤203选取的边缘节点映射到域间物理网络中，并记录下所述边缘节点在域间物理网络中的域间路径标识序列；
待分析网络中的边缘节点EN2能够在域间物理网络中存在，其边缘节点EN2的标识未改变；域间物理网络中边缘节点EN2的域间路径标识序列，记为
Figure GDA0002440978830000037
步骤205，获取域间物理网络中边缘节点EN2的域间路径标识前缀；
从
Figure GDA0002440978830000038
中提取出域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000039
从
Figure GDA00024409788300000310
中提取出域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000311
步骤206，记录下步骤205中域间路径标识前缀；
根据所述
Figure GDA00024409788300000312
包含的域间路径标识进行前缀提取，得到有序路径前缀序列
Figure GDA00024409788300000313
步骤三，对比有序路径前缀序列，得到聚合前缀；
步骤301，初始化，构建一个空的域间路径标识前缀序列QQ；
步骤302，初始化，构建一个有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}，N表示最大的位置号，有序位置编号为自然数；
步骤303，依据步骤302的有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}进行顺次比对有序路径前缀序列，判断是否是聚合路径，并对聚合路径进行分解；
对比的是待分析网络和域间物理网络中的有序路径前缀序列；
依据有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}将步骤206的
Figure GDA0002440978830000041
与步骤104的
Figure GDA0002440978830000042
进行顺次比对；
所述
Figure GDA0002440978830000043
所述
Figure GDA0002440978830000044
若D取值是1时，比对的是
Figure GDA0002440978830000045
的值与
Figure GDA0002440978830000046
的值，若
Figure GDA0002440978830000047
与
Figure GDA0002440978830000048
存在不同，需要对
Figure GDA0002440978830000049
进行聚合分解；分解后放入步骤301的域间路径标识前缀序列QQ中；
若D取值是2时，比对的是
Figure GDA00024409788300000410
的值与
Figure GDA00024409788300000411
的值，若
Figure GDA00024409788300000412
与
Figure GDA00024409788300000413
为相同，不存在域间路径标识前缀的聚合；将
Figure GDA00024409788300000414
的值附加到位置1的域间路径标识前缀序列QQ1中每项的尾部，即得到位置2的域间路径标识前缀序列QQ2；
步骤四，请求信息与拓展路径标识前缀的再匹配，移除无效节点；
步骤401，将分解后的域间路径添加至待分析网络中，形成拓展后的分析网络；
将QQ2对应的路径添加到待分析网络中，EN4和EN5分别为所添加的边缘节点，AN5和AN6为所添加的中间节点；边缘节点EN4的域间路径标识序列记为
Figure GDA00024409788300000415
边缘节点EN5的域间路径标识序列记为
Figure GDA00024409788300000416
在拓展后的分析网络中边缘节点EN4的域间路径标识序列
Figure GDA00024409788300000417
中包括有
Figure GDA00024409788300000418
和
Figure GDA00024409788300000419
即
Figure GDA00024409788300000420
所述
Figure GDA00024409788300000421
是指从监测节点MN到中间节点AN5的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300000422
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000423
所述
Figure GDA00024409788300000424
是指从中间节点AN5到边缘节点EN4的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300000425
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000426
所述域间路径标识所对应的域间路径标识前缀序列为
Figure GDA00024409788300000427
Figure GDA00024409788300000428
在拓展后的分析网络中边缘节点EN5的域间路径标识序列
Figure GDA00024409788300000429
中包括有
Figure GDA00024409788300000430
和
Figure GDA00024409788300000431
即
Figure GDA00024409788300000432
所述
Figure GDA00024409788300000433
是指从监测节点MN到中间节点AN6的域间路径标识；所述
Figure GDA0002440978830000051
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000052
所述
Figure GDA0002440978830000053
是指从中间节点AN6到边缘节点EN5的域间路径标识；所述
Figure GDA0002440978830000054
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000055
所述域间路径标识所对应的域间路径标识前缀序列为
Figure GDA0002440978830000056
Figure GDA0002440978830000057
步骤402，提取步骤204的边缘节点的域间路径标识序列；
边缘节点EN2的域间路径标识序列为
Figure GDA0002440978830000058
在待分析网络中，所述
Figure GDA0002440978830000059
的域间路径标识前缀为
Figure GDA00024409788300000510
在待分析网络中，所示
Figure GDA00024409788300000511
的域间路径标识前缀为
Figure GDA00024409788300000512
步骤403，引入有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}；有序位置编号为自然数；
步骤404，依据步骤403的有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}进行顺次比对有序路径前缀序列，进行域间路径标识前缀判断；
对比的是拓展后的分析网络和域间物理网络中的有序路径前缀序列；
依据有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}进行顺次比对
Figure GDA00024409788300000513
与
Figure GDA00024409788300000514
所述
Figure GDA00024409788300000515
所述
Figure GDA00024409788300000516
当D取值是1时，比对的是
Figure GDA00024409788300000517
的值与
Figure GDA00024409788300000518
的值存在不同，则属于监测节点MN到边缘节点EN5的路径匹配失败；然后执行步骤405；
步骤405，依据有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}进行顺次比对
Figure GDA00024409788300000519
与
Figure GDA00024409788300000520
所述
Figure GDA00024409788300000521
所述
Figure GDA00024409788300000522
当D取值是1时，比对的是
Figure GDA00024409788300000523
的值与
Figure GDA00024409788300000524
的值，若匹配成功，则继续进行D取值是2的匹配；
当D取值是2时，比对的是
Figure GDA00024409788300000525
的值与
Figure GDA00024409788300000526
的值，若匹配成功，而且EN4为边缘节点，无后继节点，则匹配结束；
步骤406，将拓展后的分析网络中的边缘节点EN2的域间路径标识序列
Figure GDA00024409788300000527
存储到边缘节点EN4中；
步骤407，边缘节点EN2中内容信息已存储到边缘节点EN4中，该节点内容信息已空；则边缘节点EN2成为无效节点，删除边缘节点EN2；
由于边缘节点EN2的内容信息已存储到边缘节点EN4中，故在拓展后的分析网络中的边缘节点EN5的内容信息也为空，故删除边缘节点EN5；
步骤五，对于步骤202中的其余边缘节点同样采用步骤204至步骤三和步骤四的处理，直至处理完成步骤202中的所有边缘节点。
本发明基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法的优点在于：
①本发明域间聚合路径分析方法，用于解决存在域间聚合路径时的聚合拆分问题。
②本发明域间聚合路径分析方法应用监测节点与边缘节点的域间路径标识序列，进行链路聚合的分解，能够更正拓扑重构中的聚合路径错误。
③本发明域间聚合路径分析方法能够使得网络拓扑推断更准确。
附图说明
图1是域间物理网络结构图。
图2是存在聚合的待分析网络拓扑图。
图3是采用本发明方法生成的拓展后的待分析网络拓扑结构图。
图4是采用本发明方法生成的网络拓扑结构图。
图5是本发明基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
在本发明中，域间物理网络中只有一个监测节点，记为MN。
在本发明中，域间物理网络中除监测节点与边缘节点之外的节点称为中间节点，记为AN，多个中间节点采集集合形式表达为中间节点集MAN＝{AN1,AN2,AN3,AN4,AN5,AN6,…,ANb,…,ANB}，AN1表示第一个中间节点，AN2表示第二个中间节点，AN3表示第三个中间节点，AN4表示第四个中间节点，AN5表示第五个中间节点，AN6表示第六个中间节点，ANb表示任意一个中间节点，ANB表示最后一个中间节点，下角标b表示中间节点的标识号，下角标B表示域间物理网络中存在的中间节点的总个数，b∈B。
在本发明中，域间物理网络中存在的边缘节点记为EN，多个边缘节点采集集合形式表达为边缘节点集MEN＝{EN1,EN2,EN3,EN4,EN5,…,ENa,…,ENA}，EN1表示第一个边缘节点，EN2表示第二个边缘节点，EN3表示第三个边缘节点，EN4表示第四个边缘节点，EN5表示第五个边缘节点，ENa表示任意一个边缘节点，ENA表示最后一个边缘节点，下角标a表示边缘节点的标识号，下角标A表示域间物理网络中存在的边缘节点的总个数，a∈A。在本发明中，边缘节点是指在待分析网络中“度为1”的节点。“度为1”出处请参见2010年3月第3版《图论及其应用》第14页，徐俊明编著。
在本发明中，任意一个边缘节点ENa的域间路径标识序列，记为
Figure GDA0002440978830000071
所述
Figure GDA0002440978830000072
是指边缘节点ENa到监测节点MN所经过的域间路径的域间路径标识所组成的集合。
如图2所示，对于从监测节点MN到边缘节点ENa的域间路径标识序列，记为
Figure GDA0002440978830000073
对于从监测节点MN到边缘节点EN1的域间路径标识序列，记为
Figure GDA0002440978830000074
对于从监测节点MN到边缘节点EN2的域间路径标识序列，记为
Figure GDA0002440978830000075
在本发明中，从监测节点到不同边缘节点的路由会复用相同域间路径，故出现有重复的域间路径。
Figure GDA0002440978830000076
是指从监测节点MN到中间节点AN1的域间路径标识；所述
Figure GDA0002440978830000077
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000078
Figure GDA0002440978830000079
是指从中间节点AN1到中间节点ANB的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300000710
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000711
Figure GDA00024409788300000712
是指从中间节点ANB到边缘节点ENa的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300000713
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000714
Figure GDA00024409788300000715
是指从监测节点MN到中间节点ANb的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300000716
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000717
Figure GDA00024409788300000718
是指从中间节点ANb到中间节点AN2的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300000719
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000720
Figure GDA00024409788300000721
是指从中间节点AN2到边缘节点EN1的域间路径标识；所述
Figure GDA0002440978830000081
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000082
Figure GDA0002440978830000083
是指从中间节点ANb到边缘节点EN2的域间路径标识；所述
Figure GDA0002440978830000084
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000085
如图1所示，对于从监测节点MN到边缘节点EN2的域间路径标识序列
Figure GDA0002440978830000086
Figure GDA0002440978830000087
是指从监测节点MN到中间节点AN3的域间路径标识。
Figure GDA0002440978830000088
是指从中间节点AN3到边缘节点EN2的域间路径标识。
如图1所示，对于从监测节点MN到边缘节点EN3的域间路径标识序列
Figure GDA0002440978830000089
Figure GDA00024409788300000810
是指从监测节点MN到中间节点AN3的域间路径标识。
Figure GDA00024409788300000811
是指从中间节点AN3到中间节点AN4的域间路径标识。
Figure GDA00024409788300000812
是指从中间节点AN4到边缘节点EN3的域间路径标识。
在本发明中，相邻两个节点之间存在有域间路径标识前缀，所述域间路径标识前缀为二进制的数字串。
在本发明中，域间路径标识是由前缀和非前缀组成。应用表格表示为多行三列：
域间路径标识 前缀 非前缀
如图1所示的存在两个边缘节点的域间物理网络拓扑结构中，监测节点MN与中间节点AN3的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000813
中间节点AN3与中间节点AN4的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000814
中间节点AN4与边缘节点EN3的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000815
中间节点AN3与边缘节点EN2的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000816
表1：在域间物理网络中监测节点MN分别与边缘节点EN2和边缘节点EN3的域间路径标识
Figure GDA00024409788300000817
注：非前缀对于本专利中不考虑，忽略不计。
参见图5所示，本发明的一种基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法，包括有下列步骤：
步骤一，获取存在前缀聚合的网络拓扑结构；
步骤101，从一个域间物理网络(如图2所示)中获取存在前缀聚合的网络拓扑结构，形成待分析网络(如图1所示)；
步骤102，从待分析网络中得到边缘节点；
在图1中MN为监测节点，EN2和EN3分别为边缘节点，AN3和AN4为中间节点。
在本发明中，边缘节点是指在待分析网络中“度为1”的节点。“度为1”出处请参见2010年3月第3版《图论及其应用》第14页，徐俊明编著。
步骤103，获取监测节点到边缘节点的域间路径标识序列；
监测节点MN到边缘节点EN2的域间路径标识序列，记为
Figure GDA0002440978830000091
且
Figure GDA0002440978830000092
所述
Figure GDA0002440978830000093
是指从监测节点MN到中间节点AN3的域间路径标识；所述
Figure GDA0002440978830000094
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000095
若
Figure GDA0002440978830000096
的取值为0x0100/15。
所述
Figure GDA0002440978830000097
是指从中间节点AN3到边缘节点EN2的域间路径标识；所述
Figure GDA0002440978830000098
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000099
若
Figure GDA00024409788300000910
的取值为0x1000/16。
监测节点MN到边缘节点EN3的域间路径标识序列，记为
Figure GDA00024409788300000911
且
Figure GDA00024409788300000912
所述
Figure GDA00024409788300000913
是指从监测节点MN到中间节点AN3的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300000914
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000915
若
Figure GDA00024409788300000916
的取值为0x0100/15。
所述
Figure GDA00024409788300000917
是指从中间节点AN3到中间节点AN4的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300000918
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300000919
若
Figure GDA00024409788300000920
的取值为0x0001/16。
所述
Figure GDA0002440978830000101
是指从中间节点AN4到边缘节点EN3的域间路径标识；所述
Figure GDA0002440978830000102
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000103
若
Figure GDA0002440978830000104
的取值为0x0003/16。
步骤104，记录下步骤103中域间路径标识前缀；
所述
Figure GDA0002440978830000105
包含的域间路径标识进行前缀提取，得到有序路径前缀序列
Figure GDA0002440978830000106
Figure GDA0002440978830000107
所述
Figure GDA0002440978830000108
包含的域间路径标识进行前缀提取，得到有序路径前缀序列
Figure GDA0002440978830000109
Figure GDA00024409788300001010
步骤二，从边缘节点获取有序路径前缀序列；
步骤201，构建一个空的边缘节点集Q；
步骤202，将步骤102中得到的边缘节点放入所述边缘节点空集Q中，即边缘节点集Q＝{EN2,EN3}；
步骤203，从步骤202的边缘节点集中任意取出一个边缘节点；
若选出的是边缘节点EN2；
步骤204，依据步骤203选取的边缘节点映射到域间物理网络中，并记录下所述边缘节点在域间物理网络中的域间路径标识序列；
待分析网络中的边缘节点EN2能够在域间物理网络中存在，其边缘节点EN2的标识未改变。域间物理网络中边缘节点EN2的域间路径标识序列，记为
Figure GDA00024409788300001011
步骤205，获取域间物理网络中边缘节点EN2的域间路径标识前缀；
从
Figure GDA00024409788300001012
中提取出域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300001013
且
Figure GDA00024409788300001014
的值记为0x0100/16。
从
Figure GDA00024409788300001015
中提取出域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300001016
且
Figure GDA00024409788300001017
的值记为0x1000/16。
步骤206，记录下步骤205中域间路径标识前缀；
在本发明中，根据所述
Figure GDA00024409788300001018
包含的域间路径标识进行前缀提取，得到有序路径前缀序列
Figure GDA00024409788300001019
Figure GDA00024409788300001020
步骤三，对比有序路径前缀序列，得到聚合前缀；
步骤301，初始化，构建一个空的域间路径标识前缀序列QQ；
步骤302，初始化，构建一个有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}，N表示最大的位置号，有序位置编号为自然数；
步骤303，依据步骤302的有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}进行顺次比对有序路径前缀序列，判断是否是聚合路径，并对聚合路径进行分解；
对比的是待分析网络和域间物理网络中的有序路径前缀序列；
依据有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}将步骤206的
Figure GDA0002440978830000111
与步骤104的
Figure GDA0002440978830000112
进行顺次比对；
所述
Figure GDA0002440978830000113
所述
Figure GDA0002440978830000114
若D取值是1时，比对的是
Figure GDA0002440978830000115
的值与
Figure GDA0002440978830000116
的值，即0x0100/16与0x0100/15存在不同，需要对
Figure GDA0002440978830000117
进行聚合分解；将
Figure GDA0002440978830000118
的值0x0100/15分解为两个前缀值，即0x0100/16和0x0101/16，并放入步骤301的域间路径标识前缀序列QQ中，即得到位置1的域间路径标识前缀序列QQ1＝{＜0x0100/16＞,＜0x0101/16＞}；
若D取值是2时，比对的是
Figure GDA0002440978830000119
的值与
Figure GDA00024409788300001110
的值，即0x1000/16与0x1000/16为相同，不存在域间路径标识前缀的聚合；将
Figure GDA00024409788300001111
的值0x1000/16附加到位置1的域间路径标识前缀序列QQ1＝{＜0x0100/16＞,＜0x0101/16＞}中每项的尾部，即得到位置2的域间路径标识前缀序列QQ2＝{＜0x0100/16||0x1000/16＞,＜0x0101/16||0x1000/16＞}。
步骤四，请求信息与拓展路径标识前缀的再匹配，移除无效节点；
步骤401，将分解后的域间路径添加至待分析网络中，形成拓展后的分析网络；
将QQ2＝{＜0x0100/16||0x1000/16＞,＜0x0101/16||0x1000/16＞}对应的路径添加到待分析网络中，如图3所示，图中EN4和EN5分别为所添加的边缘节点，AN5和AN6为所添加的中间节点。边缘节点EN4的域间路径标识序列记为
Figure GDA00024409788300001112
边缘节点EN5的域间路径标识序列记为
Figure GDA00024409788300001113
在拓展后的分析网络中边缘节点EN4的域间路径标识序列
Figure GDA00024409788300001114
中包括有
Figure GDA0002440978830000121
和
Figure GDA0002440978830000122
即
Figure GDA0002440978830000123
所述
Figure GDA0002440978830000124
是指从监测节点MN到中间节点AN5的域间路径标识；所述
Figure GDA0002440978830000125
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000126
所述
Figure GDA0002440978830000127
是指从中间节点AN5到边缘节点EN4的域间路径标识；所述
Figure GDA0002440978830000128
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA0002440978830000129
所述域间路径标识所对应的域间路径标识前缀序列为
Figure GDA00024409788300001210
Figure GDA00024409788300001211
所述
Figure GDA00024409788300001212
的值为0x0100/16；
所述
Figure GDA00024409788300001213
的值为0x1000/16；
在拓展后的分析网络中边缘节点EN5的域间路径标识序列
Figure GDA00024409788300001214
中包括有
Figure GDA00024409788300001215
和
Figure GDA00024409788300001216
即
Figure GDA00024409788300001217
所述
Figure GDA00024409788300001218
是指从监测节点MN到中间节点AN6的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300001219
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300001220
所述
Figure GDA00024409788300001221
是指从中间节点AN6到边缘节点EN5的域间路径标识；所述
Figure GDA00024409788300001222
的域间路径标识前缀，记为
Figure GDA00024409788300001223
所述域间路径标识所对应的域间路径标识前缀序列为
Figure GDA00024409788300001224
Figure GDA00024409788300001225
所述
Figure GDA00024409788300001226
的值为0x0101/16；
所述
Figure GDA00024409788300001227
的值为0x1000/16；
步骤402，提取步骤204的边缘节点的域间路径标识序列；
边缘节点EN2的域间路径标识序列为
Figure GDA00024409788300001228
在待分析网络中，所述
Figure GDA00024409788300001229
的域间路径标识前缀
Figure GDA00024409788300001230
的值为0x0100/16；
在待分析网络中，所示
Figure GDA00024409788300001231
的域间路径标识前缀
Figure GDA00024409788300001232
的值为0x1000/16。
步骤403，引入有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}；有序位置编号为自然数；
步骤404，依据步骤403的有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}进行顺次比对有序路径前缀序列，进行域间路径标识前缀判断；
对比的是拓展后的分析网络和域间物理网络中的有序路径前缀序列；
依据有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}进行顺次比对
Figure GDA0002440978830000131
与
Figure GDA0002440978830000132
所述
Figure GDA0002440978830000133
所述
Figure GDA0002440978830000134
当D取值是1时，比对的是
Figure GDA0002440978830000135
的值与
Figure GDA0002440978830000136
的值，即0x0100/16与0x0101/16存在不同，则属于监测节点MN到边缘节点EN5的路径匹配失败；然后执行步骤405；
步骤405，依据有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}进行顺次比对
Figure GDA0002440978830000137
与
Figure GDA0002440978830000138
所述
Figure GDA0002440978830000139
所述
Figure GDA00024409788300001310
当D取值是1时，比对的是
Figure GDA00024409788300001311
的值与
Figure GDA00024409788300001312
的值，即0x0100/16与0x0100/16匹配成功，则继续进行D取值是2的匹配；
当D取值是2时，比对的是
Figure GDA00024409788300001313
的值与
Figure GDA00024409788300001314
的值，即0x1000/16与0x1000/16匹配成功，而且EN4为边缘节点，无后继节点，则匹配结束；
步骤406，将拓展后的分析网络中的边缘节点EN2的域间路径标识序列
Figure GDA00024409788300001315
存储到边缘节点EN4中；
步骤407，边缘节点EN2中内容信息已存储到边缘节点EN4中，该节点内容信息已空；则边缘节点EN2成为无效节点，删除边缘节点EN2；
由于边缘节点EN2的内容信息已存储到边缘节点EN4中，故在拓展后的分析网络中的边缘节点EN5的内容信息也为空，故删除边缘节点EN5。如图4所示。
步骤五，对于步骤202中的其余边缘节点同样采用步骤204至步骤三和步骤四的处理，直至处理完成步骤202中的所有边缘节点。
本发明是一种基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法，所要解决的是域间网络拓扑重构过程中存在链路聚合的技术问题，该方法首先获取存在前缀聚合的网络拓扑结构；然后，从边缘节点集中提取域间路径标识序列，有序路径前缀序列中获取域间路径标识进行前缀提取，得到有序路径前缀序列；最后，从待分析网络中获取有序前缀序列，通过与边缘节点集中提取域间路径标识序列对比，得到聚合前缀，识别出发生聚合的域间路径标识前缀并进行拆分；重复此过程直至网络中不存在可继续拆分的域间路径标识前缀。该方法可有效地提高网络域间拓扑重构的准确性，减少网络拓扑推断所需的信息数量。

Claims (5)

1.一种基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法，其特征在于包括有下列步骤：
步骤一，获取存在前缀聚合的网络拓扑结构；
步骤101，从一个域间物理网络中获取存在前缀聚合的网络拓扑结构，形成待分析网络；
所述域间物理网络中至少有一个监测节点MN，多个边缘节点和中间节点；
步骤102，从待分析网络中提取出边缘节点；
MN为监测节点，EN2和EN3分别为边缘节点，AN3和AN4为中间节点；
步骤103，获取监测节点到边缘节点的域间路径标识序列；
监测节点MN到边缘节点EN2的域间路径标识序列，记为
Figure FDA0002440978820000011
且
Figure FDA0002440978820000012
所述
Figure FDA0002440978820000013
是指从监测节点MN到中间节点AN3的域间路径标识；所述
Figure FDA0002440978820000014
的域间路径标识前缀，记为
Figure FDA0002440978820000015
所述
Figure FDA0002440978820000016
是指从中间节点AN3到边缘节点EN2的域间路径标识；所述
Figure FDA0002440978820000017
的域间路径标识前缀，记为
Figure FDA0002440978820000018
监测节点MN到边缘节点EN3的域间路径标识序列，记为
Figure FDA0002440978820000019
且
Figure FDA00024409788200000110
所述
Figure FDA00024409788200000111
是指从监测节点MN到中间节点AN3的域间路径标识；所述
Figure FDA00024409788200000112
的域间路径标识前缀，记为
Figure FDA00024409788200000113
所述
Figure FDA00024409788200000114
是指从中间节点AN3到中间节点AN4的域间路径标识；所述
Figure FDA00024409788200000115
的域间路径标识前缀，记为
Figure FDA00024409788200000116
所述
Figure FDA00024409788200000117
是指从中间节点AN4到边缘节点EN3的域间路径标识；所述
Figure FDA00024409788200000118
的域间路径标识前缀，记为
Figure FDA00024409788200000119
步骤104，记录下步骤103中域间路径标识前缀；
所述
Figure FDA00024409788200000120
包含的域间路径标识进行前缀提取，得到有序路径前缀序列
Figure FDA00024409788200000121
Figure FDA00024409788200000122
所述
Figure FDA0002440978820000021
包含的域间路径标识进行前缀提取，得到有序路径前缀序列
Figure FDA0002440978820000022
Figure FDA0002440978820000023
步骤二，从边缘节点获取有序路径前缀序列；
步骤201，构建一个空的边缘节点集Q；
步骤202，将步骤102中得到的边缘节点放入所述边缘节点空集Q中，即边缘节点集Q＝{EN2,EN3}；
步骤203，从步骤202的边缘节点集中任意取出一个边缘节点；
若选出的是边缘节点EN2；
步骤204，依据步骤203选取的边缘节点映射到域间物理网络中，并记录下所述边缘节点在域间物理网络中的域间路径标识序列；
待分析网络中的边缘节点EN2能够在域间物理网络中存在，其边缘节点EN2的标识未改变；域间物理网络中边缘节点EN2的域间路径标识序列，记为
Figure FDA0002440978820000024
步骤205，获取域间物理网络中边缘节点EN2的域间路径标识前缀；
从
Figure FDA0002440978820000025
中提取出域间路径标识前缀，记为
Figure FDA0002440978820000026
从
Figure FDA0002440978820000027
中提取出域间路径标识前缀，记为
Figure FDA0002440978820000028
步骤206，记录下步骤205中域间路径标识前缀；
根据所述
Figure FDA0002440978820000029
包含的域间路径标识进行前缀提取，得到有序路径前缀序列
Figure FDA00024409788200000210
步骤三，对比有序路径前缀序列，得到聚合前缀；
步骤301，初始化，构建一个空的域间路径标识前缀序列QQ；
步骤302，初始化，构建一个有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}，N表示最大的位置号，有序位置编号为自然数；
步骤303，依据步骤302的有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}进行顺次比对有序路径前缀序列，判断是否是聚合路径，并对聚合路径进行分解；
对比的是待分析网络和域间物理网络中的有序路径前缀序列；
依据有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}将步骤206的
Figure FDA0002440978820000031
与步骤104的
Figure FDA0002440978820000032
进行顺次比对；
所述
Figure FDA0002440978820000033
所述
Figure FDA0002440978820000034
若D取值是1时，比对的是
Figure FDA0002440978820000035
的值与
Figure FDA0002440978820000036
的值，若
Figure FDA0002440978820000037
与
Figure FDA0002440978820000038
存在不同，需要对
Figure FDA0002440978820000039
进行聚合分解；分解后放入步骤301的域间路径标识前缀序列QQ中；
若D取值是2时，比对的是
Figure FDA00024409788200000310
的值与
Figure FDA00024409788200000311
的值，若
Figure FDA00024409788200000312
与
Figure FDA00024409788200000313
为相同，不存在域间路径标识前缀的聚合；将
Figure FDA00024409788200000314
的值附加到位置1的域间路径标识前缀序列QQ1中每项的尾部，即得到位置2的域间路径标识前缀序列QQ2；
步骤四，请求信息与拓展路径标识前缀的再匹配，移除无效节点；
步骤401，将分解后的域间路径添加至待分析网络中，形成拓展后的分析网络；
将QQ2对应的路径添加到待分析网络中，EN4和EN5分别为所添加的边缘节点，AN5和AN6为所添加的中间节点；边缘节点EN4的域间路径标识序列记为
Figure FDA00024409788200000315
边缘节点EN5的域间路径标识序列记为
Figure FDA00024409788200000316
在拓展后的分析网络中边缘节点EN4的域间路径标识序列
Figure FDA00024409788200000317
中包括有
Figure FDA00024409788200000318
和
Figure FDA00024409788200000319
即
Figure FDA00024409788200000320
所述
Figure FDA00024409788200000321
是指从监测节点MN到中间节点AN5的域间路径标识；所述
Figure FDA00024409788200000322
的域间路径标识前缀，记为
Figure FDA00024409788200000323
所述
Figure FDA00024409788200000324
是指从中间节点AN5到边缘节点EN4的域间路径标识；所述
Figure FDA00024409788200000325
的域间路径标识前缀，记为
Figure FDA00024409788200000326
所述域间路径标识所对应的域间路径标识前缀序列为
Figure FDA00024409788200000327
Figure FDA00024409788200000328
在拓展后的分析网络中边缘节点EN5的域间路径标识序列
Figure FDA00024409788200000329
中包括有
Figure FDA00024409788200000330
和
Figure FDA00024409788200000331
即
Figure FDA00024409788200000332
所述
Figure FDA0002440978820000041
是指从监测节点MN到中间节点AN6的域间路径标识；所述
Figure FDA0002440978820000042
的域间路径标识前缀，记为
Figure FDA0002440978820000043
所述
Figure FDA0002440978820000044
是指从中间节点AN6到边缘节点EN5的域间路径标识；所述
Figure FDA0002440978820000045
的域间路径标识前缀，记为
Figure FDA0002440978820000046
所述域间路径标识所对应的域间路径标识前缀序列为
Figure FDA0002440978820000047
Figure FDA0002440978820000048
步骤402，提取步骤204的边缘节点的域间路径标识序列；
边缘节点EN2的域间路径标识序列为
Figure FDA0002440978820000049
在待分析网络中，所述
Figure FDA00024409788200000410
的域间路径标识前缀为
Figure FDA00024409788200000411
在待分析网络中，所示
Figure FDA00024409788200000412
的域间路径标识前缀为
Figure FDA00024409788200000413
步骤403，引入有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}；有序位置编号为自然数；
步骤404，依据步骤403的有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}进行顺次比对有序路径前缀序列，进行域间路径标识前缀判断；
对比的是拓展后的分析网络和域间物理网络中的有序路径前缀序列；
依据有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}进行顺次比对
Figure FDA00024409788200000414
与
Figure FDA00024409788200000415
所述
Figure FDA00024409788200000416
所述
Figure FDA00024409788200000417
当D取值是1时，比对的是
Figure FDA00024409788200000418
的值与
Figure FDA00024409788200000419
的值存在不同，则属于监测节点MN到边缘节点EN5的路径匹配失败；然后执行步骤405；
步骤405，依据有序位置编号D＝{1,2,3,…,N}进行顺次比对
Figure FDA00024409788200000420
与
Figure FDA00024409788200000421
所述
Figure FDA00024409788200000422
所述
Figure FDA00024409788200000423
当D取值是1时，比对的是
Figure FDA00024409788200000424
的值与
Figure FDA00024409788200000425
的值，若匹配成功，则继续进行D取值是2的匹配；
当D取值是2时，比对的是
Figure FDA00024409788200000426
的值与
Figure FDA00024409788200000427
的值，若匹配成功，而且EN4为边缘节点，无后继节点，则匹配结束；
步骤406，将拓展后的分析网络中的边缘节点EN2的域间路径标识序列
Figure FDA00024409788200000428
存储到边缘节点EN4中；
步骤407，边缘节点EN2中内容信息已存储到边缘节点EN4中，该节点内容信息已空；则边缘节点EN2成为无效节点，删除边缘节点EN2；
由于边缘节点EN2的内容信息已存储到边缘节点EN4中，故在拓展后的分析网络中的边缘节点EN5的内容信息也为空，故删除边缘节点EN5；
步骤五，对于步骤202中的其余边缘节点同样采用步骤204至步骤三和步骤四的处理，直至处理完成步骤202中的所有边缘节点。
2.根据权利要求1所述的基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法，其特征在于：从监测节点到不同边缘节点的路由会复用相同域间路径，故出现有重复的域间路径。
3.根据权利要求1所述的基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法，其特征在于：相邻两个节点之间存在有域间路径标识前缀，所述域间路径标识前缀为二进制的数字串。
4.根据权利要求3所述的基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法，其特征在于：域间路径标识前缀可以是16位、32位、48位、64位或128位。
5.根据权利要求1所述的基于边缘节点请求信息特征的域间聚合路径分析方法，其特征在于：域间路径标识是由前缀和非前缀组成。
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