CN111641729A - 一种基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法 - Google Patents

一种基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法 Download PDF

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CN111641729A CN202010432407.7A CN202010432407A CN111641729A CN 111641729 A CN111641729 A CN 111641729A CN 202010432407 A CN202010432407 A CN 202010432407A CN 111641729 A CN111641729 A CN 111641729A
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Abstract

本发明公开了一种基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法，本发明方法首先从已构建的一个域间网络拓扑结构图中提取出所有节点及节点状态信息，并按各节点距起始节点的距离由远及近添加到节点队列；然后构建各节点的邻居节点集，并根据前缀树检测邻居域间路径标识前缀之间是否存在包含关系，从而检测到前缀冲突发生位置；接着采用PXD方法分解域间路径标识前缀，获得不重叠的独立地址空间；并以逐跳前缀精确匹配拓扑扩展，将逐跳匹配成功的域间路径标识序列放到相应的节点中；最后，遍历拓展后图中的所有被分解节点，并将被分解的节点移除图G中，从而完成了前缀冲突检测，解决重叠前缀地址空间的重叠冲突问题，并扩展重构形成域间网络拓扑结构图，提高了网络域间拓扑重构的准确性。

Description

一种基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法
技术领域
本发明属于计算机网络技术领域，更具体的是，本发明涉及一种基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法。
背景技术
近年来，互联网以极快的速度发展，应用范围不断扩展，与人们的生活关联日益加深。根据国际电信联盟发布的全球互联网用户数量数据显示，截止至2018年12月，全球互联网用户数量估计已达到39亿人，占世界总人口数的51.2％。互联网经济的快速发展，网络应用领域的安全问题也愈发严重，网络安全攻击的类型与攻击数量激增，攻击范围也迅速扩大。为有效地遏制网络攻击，及时快速的攻击检测和溯源显得尤为重要。然而，传统TCP/IP架构中原生安全机制的缺乏使得网络攻击检测和溯源难。因此，近年来，各国纷纷开展新型网络体系结构的研究，解决TCP/IP架构中原生安全机制的缺乏导致的难以实现快速追溯的难题。
“CoLoR架构”是一种基于路径标识的新型路由体系结构，其核心思想是边界路由器为每条域间路径分配一个域间路径标识前缀(Path Prefix，PX)，自治域间按域间路径标识前缀(PX)进行路由。“CoLoR架构”请参考“IEEE Network”2014年第3期第28卷《CoLoR:aninformation-centric internet architecture for innovations》罗洪斌，陈哲等人。在CoLoR架构中，自治域(AS：Autonomous System)、域间路径(Path)、域间路径标识(PID：PathIdentifier)和域间路径标识前缀(PX：PID-Prefix)等定义如下：
自治域(AS：Autonomous System)、域间路径(Path)、域间路径标识(PID：PathIdentifier)和域间路径标识前缀(PX：PID-Prefix)等定义如下：
自治域(AS)：指一组处于相同的管理与技术控制下的路由器集合所在的同一个区域。
域间路径(Path)：两个自治域之间进行数据传输的通道。
域间路径标识(PID)：是一串二进制数字，如011011001101010101。一个域间路径标识可由前缀部分和非前缀部分构成；在具体应用中，其长度通常是固定的。
CoLoR架构为自治域间(AS)的每条域间路径(Path)分配一个域间路径标识前缀(PX)。分配的原则是：给定一个自治域(AS)，为该自治域(AS)与其它自治域之间的所有域间路径(Path)分配的域间路径标识前缀(PX)不同，且这些域间路径标识前缀(PX)互不相交(即：任意两个域间路径标识前缀(PX)间，没有相同的域间路径标识(Path))。在CoLoR架构中，内容请求者会向内容提供者发送请求消息。在将请求消息经由域间路径(Path)向另一个自治域转发前，需要在该请求消息的尾部添加一个域间路径标识(PID)，从而形成域间路径标识序列。依据域间路径标识序列，能够获得从内容请求者到内容提供者经过的跳数。
在CoLoR架构中，可以充分使用所收集的域间路径标识序列进行域间网络拓扑结构的重构分析。然而，由于域间网络拓扑重构过程中会存在域间路径标识前缀聚合冲突问题。针对该问题，可充分利用节点的邻居域间路径标识前缀之间不可重叠的特性，检测同一节点所连接的域间路径标识前缀之间是否存在地址空间的重叠冲突，并对发生重叠冲突的域间路径标识前缀的重新分割，以此进行域间路径的纠正分析，从而达到对聚合错误进行纠正的目的。因此，开展域间路径标识前缀冲突检测与分解方法的研究显得非常重要。
发明内容
为了解决域间网络拓扑结构图中节点的域间路径标识前缀之间存在地址空间的重叠冲突问题，本发明提出了基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法。本发明方法从图G提取除起始节点外的其余所有节点Node及各节点所维护的三元组记录信息AENode；然后获取各节点的邻居节点集NSNode，并检测邻居域间路径标识前缀之间是否存在包含关系，从而获得域间路径标识前缀冲突发生位置；接着基于前缀树将存在包含关系的最小项域间路径标识前缀分割为若干个不重叠的独立地址空间FPS，提取被分解域间路径标识前缀所在分支后的各节点及各节点所维护的三元组记录信息，利用各节点所维护的三元组记录信息与前缀分解后的待分析网络拓扑结构图中的路径标识前缀进行逐跳前缀精确匹配拓扑扩展，将逐跳匹配成功的域间路径标识序列放到相应的节点中；最后，遍历拓展后图G中的所有节点，移除所有未保存任何域间路径标识序列的节点，从而完成前缀冲突检测，解决重叠前缀地址空间的重叠冲突问题，并扩展重构形成域间网络拓扑结构图。
本发明的一种基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法，其特征在于包括下列步骤：
步骤一，从已构建的一个域间网络拓扑结构图G中一方面提出节点信息，另一方面提取出各个节点维护的三元组节点状态信息；
步骤二，从域间网络拓扑结构图G中获取各节点的邻居节点集，并检测相邻域间路径标识前缀之间是否存在包含关系；
步骤三，对存在有包含关系的域间路径标识前缀进行域间路径标识前缀分解；
步骤四，提取被分解域间路径标识前缀所在分支后的各节点及各节点所维护的三元组记录信息，并利用各节点所维护的三元组记录信息与前缀分解后的域间网络拓扑结构图G中的路径标识前缀进行前缀精确匹配，将逐跳匹配成功的域间路径标识序列放到相应的节点中；
步骤五，开始遍历拓展后的域间网络拓扑结构图G中的所有被分解的节点，并将被分解的节点移除图G。
本发明基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法的优点在于：
①本发明域间路径标识前缀冲突检测与分解方法，能够检测到域间路径标识前缀冲突发生位置，并获取前缀冲突发生节点的邻居域间路径标识前缀集。
②本发明域间路径标识前缀冲突检测与分解方法，能够基于前缀树将存在包含关系的短域间路径标识前缀分割为若干个不重叠的独立地址空间。
③本发明域间路径标识前缀冲突检测与分解方法，利用各节点所维护的三元组记录信息与前缀分解后的待分析网络拓扑结构图中的路径标识前缀进行逐跳前缀精确匹配拓扑扩展。
④本发明域间路径标识前缀冲突检测与分解方法，可以拓展得到前缀冲突解决后的域间网络拓扑结构图，并以此图基础设计快速高效的网络溯源及流量监控方法。
⑤本发明域间路径标识前缀冲突检测与分解方法能够解决域间网络拓扑结构图中节点的域间路径标识前缀之间存在地址空间的重叠冲突问题。
附图说明
图1是本发明基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法流程图。
图2是域间路径标识序列。
图3是实施例1中列举的存在域间路径标识前缀冲突的待分析网络拓扑图。
图4是应用本发明方法的域间路径标识前缀分解示意图。
图5是应用本发明方法对节点P1的邻居节点的域间路径标识前缀分解示意图。
图6是本发明的前缀分解后的待分析网拓扑结构图。
图7是本发明的前缀冲突路径拆分后的待分析网络拓扑结构图。
图8A、图8B、图8C和图8D是本发明的域间网络拓扑结构图拓展过程示意图。
图9是采用本发明方法生成的域间网络拓扑结构图。
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。
本发明的一种基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法，其包括有下列步骤：
步骤一，从已构建的一个域间网络拓扑结构图G中一方面提出节点信息，另一方面提取出各个节点维护的三元组节点状态信息；
步骤二，从域间网络拓扑结构图G中获取各节点的邻居节点集，并检测相邻域间路径标识前缀之间是否存在包含关系；
步骤三，对存在有包含关系的域间路径标识前缀进行域间路径标识前缀分解；
步骤四，提取被分解域间路径标识前缀所在分支后的各节点及各节点所维护的三元组记录信息，并利用各节点所维护的三元组记录信息与前缀分解后的域间网络拓扑结构图G中的路径标识前缀进行前缀精确匹配，将逐跳匹配成功的域间路径标识序列放到相应的节点中；
步骤五，开始遍历拓展后的域间网络拓扑结构图G中的所有被分解的节点，并将被分解的节点移除图G。
域间路径标识长度(Length)：指构成域间路径标识的二进制数字的个数。域间路径标识长度可为32、48、64、128位等任意数字，如图2所示。为了便于表述，后面假定域间路径标识长度为32位，并采用十六进制记法，如二进制域间路径标识0001 0000 0000 00000010 0001 1000 0101表示为0x10002185，若域间路径标识前缀长度为16，则0x10002185的域间路径标识前缀为：0x1000/16。所述域间路径标识的二进制数中有前缀和非前缀位，如：一个长度为32为的域间路径标识由21位前缀和11位非前缀位构成，其结构如表1所示：
表1域间路径标识结构
域间路径标识前缀(PX) 非前缀
注：非前缀是依据“计算HASH的方法”所得的二进制数字串。
域间路径标识前缀(Path Prefix，PX)：指给定域间路径标识长度时，一段连续的域间路径标识，并且这些域间路径标识最左边的若干二进制数相同。例如，假定域间路径标识的长度为8位，则域间路径标识00001000、00001001、00001010、00001011的前6位二进制数相同。因此，000010为这四个域间路径标识的前缀，其长度为6，所述6就是域间路径标识前缀长度(LPX)。
类似的，可以定义两个域间路径标识前缀为：两个域间路径标识前缀，例如00001000和00001001的公共前缀可以是：0、00、000、0000、00001、000010、0000100。其中长度值最大的前缀，称为最长公共前缀(MLPX)。因此，00001000和00001001的最长公共前缀(MLPX)是0000100，且唯一。最长公共前缀(MLPX)的二进制位数，称为最长公共前缀的长度(ZPX)。
在本发明中，如图2所示一个请求消息(GET)对应一个域间路径标识序列MPID，所述的MPID中至少包含有一个域间路径标识PID。将所述的PID对应的一条域间链路的两端自治域分别命名为域间物理网络中的节点(Node)。同理可得，多个请求消息(GET)则会有多个域间路径标识序列(MPID)，每条请求消息从消息发送者到达接收者会经过多个节点(Node)。对于多个域间路径标识序列MPID形成了一个域间路径标识序列集，记为Ssequence，且Ssequence＝{MPID1,MPID2,…,MPIDa,…,MPIDx,…,MPIDY}。
MPID1表示域间路径标识集中第一个域间路径标识序列。
MPID2表示域间路径标识集中第二个域间路径标识序列。
MPIDa表示域间路径标识集中第a个域间路径标识序列(也称为任意一个域间路径标识序列)，下角标a表示域间路径标识序列的序号。
MPIDx表示域间路径标识集中第x个域间路径标识序列(也称为另一个任意域间路径标识序列)，a与x的域间路径标识序列的序号为不同。
MPIDY表示域间路径标识集中最后一个域间路径标识序列，下角标Y表示域间路径标识序列的总数，a∈Y。
域间网络拓扑结构图(关于域间网络拓扑结构图和已知信息的说明)
在本发明中，域间网络拓扑结构图G中有一个观察节点，记为A；观察节点A会收集来自其他自治域发来的大量服务请求消息，所述请求消息中携带着大量的域间路径标识序列MPID。在本发明中涉及的域间网络拓扑结构图G中的节点采用集合形式表达为Q＝{P0,P1,P2,P3,…,Pb,…,PB}；P0表示起始节点，P1表示第一个节点，P2表示第二个节点，P3表示第三个节点，Pb表示第b个节点(也称为任意一个节点)，b表示节点的标识号，PB表示最后一个节点，B表示节点的总个数，b∈B。
在本发明中，在域间网络拓扑结构图G中的任意一个节点记录着一个三元组的节点状态信息，记为AENode，且
Figure BDA0002501032550000041
Node表示节点的标识号；
Figure BDA00025010325500000414
表示从起始节点P0到Node的跳数；
Figure BDA0002501032550000042
表示属于Node的域间路径标识序列。
例如，网络拓扑结构图G中的节点P1的节点状态信息，记为
Figure BDA00025010325500000415
且
Figure BDA0002501032550000043
Figure BDA0002501032550000044
表示从起始节点P0到节点P1的跳数；
Figure BDA0002501032550000045
表示属于节点P1的域间路径标识序列。
例如，网络拓扑结构图G中的节点Pb的节点状态信息，记为
Figure BDA0002501032550000046
且
Figure BDA0002501032550000047
Figure BDA0002501032550000048
表示从起始节点P0到节点Pb的跳数；
Figure BDA0002501032550000049
表示属于节点Pb的域间路径标识序列。
例如，网络拓扑结构图G中的节点PB的节点状态信息，记为
Figure BDA00025010325500000410
且
Figure BDA00025010325500000411
Figure BDA00025010325500000412
表示从起始节点P0到节点PB的跳数；
Figure BDA00025010325500000413
表示属于节点PB的域间路径标识序列。
本发明方法首先从已构建的一个域间网络拓扑结构图G中提取除起始节点外的其余所有节点Node，并按各节点距起始节点的距离由远及近添加到节点队列Q，同时获取各节点所维护的三元组记录信息AENode；然后构建各节点的邻居节点集NSNode，并根据前缀树检测邻居域间路径标识前缀之间是否存在包含关系，从而检测到前缀冲突发生位置；接着基于前缀树将存在包含关系的域间路径标识前缀最小项分割为若干个不重叠的独立地址空间，提取被分解域间路径标识前缀所在分支后的各节点及各节点所维护的三元组记录信息，利用各节点所维护的三元组记录信息与前缀分解后的网络拓扑结构图G中的路径标识前缀进行逐跳前缀精确匹配拓扑扩展，将逐跳匹配成功的域间路径标识序列放到相应的节点中；最后，遍历拓展后图G中的所有节点，移除所有未保存任何域间路径标识序列的节点，从而完成了前缀冲突检测，解决重叠前缀地址空间的重叠冲突问题，并扩展重构形成域间网络拓扑结构图，提高了网络域间拓扑重构的准确性。
实施例1
参见图1、图3所示，本发明的一种基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法，包括有下列步骤：
步骤一，从已构建的一个域间网络拓扑结构图G中一方面提出节点信息，另一方面提取出各个节点维护的三元组节点状态信息；
步骤101，构建空的节点队列；
构建一个空的节点队列Q空；执行步骤102；
所述节点队列Q空用以存储从域间网络拓扑结构图G中获取的各个节点。
步骤102，收集已有域间网络拓扑结构图中存在的节点；
从已有域间网络拓扑结构图G中提取出所有节点，并将所述节点放入步骤101的空的节点队列Q空中；得到有节点信息的节点队列Q；执行步骤103；
所述节点队列Q中不包含起始节点P0。
所述节点队列Q采用集合形式表达为Q＝{P1,P2,…,Pb-1,Pb,Pb+1,…,Px-1,Px,Px+1,…,Pz,…,PB}，下角标b、x、z、B为不同节点标识号；Pb表示第b个节点；Pb-1表示第b-1个节点；Pb+1表示第b+1个节点；Px表示第x个节点；Px-1表示第x-1个节点；Px+1表示第x+1个节点；Pz表示第z个节点；PB表示最后一个节点，B表示节点的总个数，b∈B。
例如图3所示，所述域间网络拓扑结构图中除起始节点外的其余所有节点包括：P1、P2、P3、P4、P5和P6；因此，节点队列Q＝{P1,P2,P3,P4,P5,P6}。
步骤103，收集节点所维护的三元组节点状态信息；
获取节点队列Q＝{P1,P2,…,Pb-1,Pb,Pb+1,…,Px-1,Px,Px+1,…,Pz,…,PB}中各节点所维护的三元组节点状态信息；执行步骤104；
节点P1的节点状态信息为
Figure BDA0002501032550000051
Figure BDA0002501032550000052
表示从起始节点P0到节点P1的跳数；
Figure BDA0002501032550000053
表示属于节点P1的域间路径标识序列。
节点P2的节点状态信息为
Figure BDA0002501032550000054
Figure BDA0002501032550000055
表示从起始节点P0到节点P2的跳数；
Figure BDA0002501032550000056
表示属于节点P2的域间路径标识序列。
节点Pb-1的节点状态信息为
Figure BDA0002501032550000057
Figure BDA0002501032550000058
表示从起始节点P0到节点Pb-1的跳数；
Figure BDA0002501032550000059
表示属于节点Pb-1的域间路径标识序列。
节点Pb的节点状态信息为
Figure BDA00025010325500000510
Figure BDA00025010325500000511
表示从起始节点P0到节点Pb的跳数；
Figure BDA00025010325500000512
表示属于节点Pb的域间路径标识序列。
节点Pb+1的节点状态信息为
Figure BDA00025010325500000513
Figure BDA00025010325500000514
表示从起始节点P0到节点Pb+1的跳数；
Figure BDA00025010325500000515
表示属于节点Pb+1的域间路径标识序列。
节点Px-1的节点状态信息为
Figure BDA00025010325500000516
Figure BDA00025010325500000517
表示从起始节点P0到节点Px-1的跳数；
Figure BDA00025010325500000518
表示属于节点Px-1的域间路径标识序列。
节点Px的节点状态信息为
Figure BDA00025010325500000519
Figure BDA00025010325500000520
表示从起始节点P0到节点Px的跳数；
Figure BDA00025010325500000521
表示属于节点Px的域间路径标识序列。
节点Px+1的节点状态信息为
Figure BDA0002501032550000061
Figure BDA0002501032550000062
表示从起始节点P0到节点Px+1的跳数；
Figure BDA0002501032550000063
表示属于节点Px+1的域间路径标识序列。
节点Pz的节点状态信息为
Figure BDA0002501032550000064
Figure BDA0002501032550000065
表示从起始节点P0到节点Pz的跳数；
Figure BDA0002501032550000066
表示属于节点Pz的域间路径标识序列。
节点PB的节点状态信息
Figure BDA0002501032550000067
Figure BDA0002501032550000068
表示从起始节点P0到节点PB的跳数；
Figure BDA0002501032550000069
表示属于节点PB的域间路径标识序列。
为了清楚详细地说明本发明方法，采用如图3所示列举的数字信息(该数字信息不为限制本发明申请的方法，而是举例)进行说明。在图3所示的已构建的一个域间网络拓扑结构图G中，两节点之间采用域间路径标识前缀PX作为网络拓扑结构图G中连通的边。
节点P1
起始节点P0至节点P1边的域间路径标识前缀，记为
Figure BDA00025010325500000610
节点P1的邻居节点集，记为
Figure BDA00025010325500000611
节点P1的邻居节点集中的邻居之间的域间路径标识前缀集，记为
Figure BDA00025010325500000612
节点P1的节点状态信息，记为
Figure BDA00025010325500000613
Figure BDA00025010325500000614
表示从起始节点P0到节点P1的跳数，
Figure BDA00025010325500000615
Figure BDA00025010325500000616
表示属于节点P1的域间路径标识序列。
例如，
Figure BDA00025010325500000617
为0x1000/16。
Figure BDA00025010325500000618
为{P0,P2,P4}。
Figure BDA00025010325500000619
为
Figure BDA00025010325500000620
Figure BDA00025010325500000621
中存在有多个元素时，第一个元素为
Figure BDA00025010325500000622
第二个元素为
Figure BDA00025010325500000623
Figure BDA00025010325500000624
为
Figure BDA00025010325500000625
Figure BDA00025010325500000626
为
Figure BDA00025010325500000627
即
Figure BDA00025010325500000628
Figure BDA00025010325500000629
与
Figure BDA00025010325500000630
对应的域间路径标识前缀序列都为<0x1000/16>。
节点P2
节点P1至节点P2边的域间路径标识前缀，记为
Figure BDA00025010325500000631
节点P2的邻居节点集，记为
Figure BDA00025010325500000632
节点P2的邻居节点集中的邻居之间的域间路径标识前缀集，记为
Figure BDA00025010325500000633
节点P2的节点状态信息，记为
Figure BDA00025010325500000634
Figure BDA00025010325500000635
表示从起始节点P0到节点P2的跳数，
Figure BDA00025010325500000636
Figure BDA00025010325500000637
表示属于节点P2的域间路径标识序列。
例如，
Figure BDA00025010325500000638
为0x0100/16。
Figure BDA00025010325500000639
为{P1,P3}。
Figure BDA00025010325500000640
为
Figure BDA00025010325500000641
Figure BDA00025010325500000642
中存在有两个元素时，第一个元素为
Figure BDA00025010325500000643
第二个元素为
Figure BDA00025010325500000644
Figure BDA00025010325500000645
为<0x10003185,0x01003845>；
Figure BDA00025010325500000646
为<0x10003345,0x01002112>；
即
Figure BDA0002501032550000071
Figure BDA0002501032550000072
与
Figure BDA0002501032550000073
对应的域间路径标识前缀序列都为{<0x1000/16>,<0x0100/16>}。
节点P3
节点P2至节点P3边的域间路径标识前缀，记为
Figure BDA0002501032550000074
节点P3的邻居节点集，记为
Figure BDA0002501032550000075
节点P3的邻居节点集中的邻居之间的域间路径标识前缀集，记为
Figure BDA0002501032550000076
节点P3的节点状态信息，记为
Figure BDA0002501032550000077
Figure BDA0002501032550000078
表示从起始节点P0到节点P3的跳数，
Figure BDA0002501032550000079
Figure BDA00025010325500000710
表示属于节点P3的域间路径标识序列。
例如，
Figure BDA00025010325500000711
为0x007/16。
Figure BDA00025010325500000712
为{P2}。
Figure BDA00025010325500000713
为
Figure BDA00025010325500000714
Figure BDA00025010325500000715
中存在有多个元素时，第一个元素为
Figure BDA00025010325500000716
第二个元素为
Figure BDA00025010325500000717
Figure BDA00025010325500000718
为<0x10004185,0x01004845,0x10004185>；
Figure BDA00025010325500000719
Figure BDA00025010325500000720
即
Figure BDA00025010325500000721
Figure BDA00025010325500000722
与
Figure BDA00025010325500000723
对应的域间路径标识前缀序列都为<0x1000/16,0x0100/16,0x0007/16>。
节点P4
节点P1至节点P4边的域间路径标识前缀，记为
Figure BDA00025010325500000724
节点P4的邻居节点集，记为
Figure BDA00025010325500000725
节点P4的邻居节点集中的邻居之间的域间路径标识前缀集，记为
Figure BDA00025010325500000726
节点P4的节点状态信息，记为
Figure BDA00025010325500000727
Figure BDA00025010325500000728
表示从起始节点P0到节点P4的跳数，
Figure BDA00025010325500000729
Figure BDA00025010325500000730
表示属于节点P4的域间路径标识序列。
例如，
Figure BDA00025010325500000731
为0x0100/15。
Figure BDA00025010325500000732
为{P1,P5,P6}。
Figure BDA00025010325500000733
为
Figure BDA00025010325500000734
Figure BDA00025010325500000735
中存在有多个元素时，第一个元素为
Figure BDA00025010325500000736
第二个元素为
Figure BDA00025010325500000737
Figure BDA00025010325500000738
为<0x10006156,0x01002545>；
Figure BDA00025010325500000739
为<0x10006532,0x01014854>；
即
Figure BDA00025010325500000740
Figure BDA00025010325500000741
对应的域间路径标识前缀序列为<0x1000/16,0x0100/16>；
Figure BDA00025010325500000742
对应的域间路径标识前缀序列为<0x1000/16,0x0101/16>。
节点P5
节点P4至节点P5边的域间路径标识前缀记为
Figure BDA0002501032550000081
节点P5的邻居节点集，记为
Figure BDA0002501032550000082
节点P5的邻居节点集中的邻居之间的域间路径标识前缀集，记为
Figure BDA0002501032550000083
节点P5的节点状态信息，记为
Figure BDA0002501032550000084
Figure BDA0002501032550000085
表示从起始节点P0到节点P5的跳数，
Figure BDA0002501032550000086
Figure BDA0002501032550000087
表示属于节点P5的域间路径标识序列。
例如，
Figure BDA0002501032550000088
为0x0003/16。
Figure BDA0002501032550000089
为{P4}。
Figure BDA00025010325500000810
为
Figure BDA00025010325500000811
Figure BDA00025010325500000812
中存在有多个元素时，第一个元素为
Figure BDA00025010325500000813
第二个元素为
Figure BDA00025010325500000814
Figure BDA00025010325500000815
为<0x10006536,0x01008342,0x00031342>；
Figure BDA00025010325500000816
为<0x10001233,0x01018021,0x00039862>；
即
Figure BDA00025010325500000817
Figure BDA00025010325500000818
对应的域间路径标识前缀序列为<0x1000/16,0x0100/16,0x0003/16>；
Figure BDA00025010325500000839
对应的域间路径标识前缀序列为<0x1000/16,0x0101/16,0x0003/16>。
节点P6
节点P4至节点P6边的域间路径标识前缀，记为
Figure BDA00025010325500000819
节点P6的邻居节点集，记为
Figure BDA00025010325500000820
节点P6的邻居节点集中的邻居之间的域间路径标识前缀集，记为
Figure BDA00025010325500000821
节点P6的节点状态信息，记为
Figure BDA00025010325500000822
Figure BDA00025010325500000823
表示从起始节点P0到节点P6的跳数，
Figure BDA00025010325500000824
Figure BDA00025010325500000825
表示属于节点P6的域间路径标识序列。
例如，
Figure BDA00025010325500000826
为0x0005/16。
Figure BDA00025010325500000827
为{P4}。
Figure BDA00025010325500000828
为
Figure BDA00025010325500000829
Figure BDA00025010325500000830
中存在有多个元素时，第一个元素为
Figure BDA00025010325500000831
第二个元素为
Figure BDA00025010325500000832
Figure BDA00025010325500000833
为<0x10002453,0x01000128,0x00050232>；
Figure BDA00025010325500000834
为<0x10006812,0x01018445,0x00059402>；
即
Figure BDA00025010325500000835
Figure BDA00025010325500000836
对应的域间路径标识前缀序列为<0x1000/16,0x0100/16,0x0005/16>；
Figure BDA00025010325500000837
对应的域间路径标识前缀序列为<0x1000/16,0x0101/16,0x0005/16>。
在本发明中，
Figure BDA00025010325500000838
由当前节点、邻居节点及当前节点与邻居节点之间的域间路径标识前缀组成。
步骤104，依据距离大小进行节点的递减排序；
对所述节点队列Q依据各节点到起始节点P0距离的远近(即跳数(hop)大小)进行递减排序，构成排序后的节点队列Q排列；执行步骤201；
对节点队列Q＝{P1,P2,…,Pb-1,Pb,Pb+1,…,Px-1,Px,Px+1,…,Pz,…,PB}进行递减排序，构成排序后的节点队列Q排列＝{Pb,P1,P2,…,Pb-1,Pb+1,…,Px-1,Px,Px+1,…,Pz,…,PB}。
例如如图3所示，对节点队列Q＝{P1,P2,P3,P4,P5,P6}依据跳数大小进行递减排序，得到排序后的节点队列Q排列＝{P3,P5,P6,P2,P4,P1}。
步骤二，从域间网络拓扑结构图G中获取各节点的邻居节点集，并检测相邻域间路径标识前缀之间是否存在包含关系；
步骤201，判断节点队列是否为空；
接收排序后的节点队列Q排列，然后判断排序后的节点队列Q排列是否为空；
若不为空，则取出排序后的节点队列Q排列中的首个节点(下面称为当前分析节点)，即节点Pb，并更新所述Q排列中的节点的队列位置，得到更新后的节点队列
Figure BDA0002501032550000098
执行步骤202；
若为空，返回步骤101；
所述Q排列中包含的元素采用集合形式表达为Q排列＝{Pb,P1,P2,…,Pb-1,Pb+1,…,Px-1,Px,Px+1,…,Pz,…,PB}。则所述
Figure BDA0002501032550000091
在本发明中，每次只需取出排在队首的节点进行处理，有利于对已有域间网络拓扑结构图进行域间路径标识序列PID的提取。
例如如图3所示，排序后的节点队列Q排列＝{P3,P5,P6,P2,P4,P1}中的首个节点是节点P3；当节点P3取出后，更新所述Q排列＝{P3,P5,P6,P2,P4,P1}后，得到更新后的节点队列
Figure BDA0002501032550000092
步骤202，获取当前分析节点的所有邻居节点；
依据域间网络拓扑结构图的连通边，获取当前分析节点Pb的所有邻居节点，得到属于当前分析节点Pb的邻居节点集
Figure BDA0002501032550000093
(简称为邻居节点集
Figure BDA0002501032550000094
)；执行步骤203；
不识一般性，若当前分析节点为节点Pb，则与所述Pb为邻居的节点有节点Pb-1、Pb+1、……、Px，得到属于当前分析节点Pb的邻居节点集
Figure BDA0002501032550000095
Pb-1为属于当前分析节点Pb的第一个邻居节点，Pb+1为属于当前分析节点Pb的第二个邻居节点，Px为属于当前分析节点Pb的最后一个邻居节点。
例如图3所示，Q排列＝{P3,P5,P6,P2,P4,P1}中的首个节点是节点P3，节点P3的邻居节点集为
Figure BDA0002501032550000097
步骤203，对比当前分析节点的跳数与其邻居节点的跳数的大小；
在本发明中，跳数是用来表征两个节点之间距离的。在域间网络拓扑结构图中，当前分析节点的跳数与其的邻居节点的跳数是不存在相等情况的。
将当前分析节点Pb的跳数
Figure BDA0002501032550000101
分别与邻居节点集
Figure BDA0002501032550000102
中各个邻居节点的跳数进行大小对比；
当前分析节点Pb的跳数记为
Figure BDA0002501032550000103
邻居节点Pb-1的跳数记为
Figure BDA0002501032550000104
邻居节点Pb+1的跳数记为
Figure BDA0002501032550000105
邻居节点Px的跳数记为
Figure BDA0002501032550000106
若
Figure BDA0002501032550000107
时，不存在有邻居节点的距离大于当前分析节点Pb的距离，则将步骤202得到的邻居节点集
Figure BDA0002501032550000108
表征为空集，即当前分析节点Pb更新后的邻居节点集
Figure BDA0002501032550000109
返回步骤201，此时需要从
Figure BDA00025010325500001010
中取出队列中的首个节点；
若
Figure BDA00025010325500001011
或者
Figure BDA00025010325500001012
时，存在有邻居节点的距离大于等于当前分析节点Pb的距离，则更新步骤202得到的邻居节点集
Figure BDA00025010325500001013
记为当前分析节点Pb更新后的邻居节点集
Figure BDA00025010325500001014
或者
Figure BDA00025010325500001015
执行步骤204；
例如，如图3所示，节点P3的邻居节点集为
Figure BDA00025010325500001016
节点P2的跳数
Figure BDA00025010325500001017
值为2，节点P3的跳数
Figure BDA00025010325500001018
值为3；两个跳数相比
Figure BDA00025010325500001019
因此，不存在有距离大于节点P3的邻居节点，将
Figure BDA00025010325500001020
更新为
Figure BDA00025010325500001021
在
Figure BDA00025010325500001022
条件下返回步骤201，此时需要对
Figure BDA00025010325500001023
执行步骤201，而不是判断Q排列是否为空。
由于属于节点P3的邻居节点更新为
Figure BDA00025010325500001024
后，无法继续完成域间路径标识前缀的分解，因为只有在当前分析节点存在多个邻居节点时，而邻居节点的域间路径标识前缀又存在不是唯一地址时，才能完成域间路径标识前缀的分解。故继节点P3后、从
Figure BDA00025010325500001025
中取出队列中的首个节点，即节点P5；所述节点P5继续从步骤201、步骤202至步骤203；直到选取出的这一个节点得到的更新后的邻居节点集中存在有邻居节点为止，执行步骤204。
步骤203A，第二次选取节点队列中的首个节点；
继节点P3取出后，再次从
Figure BDA00025010325500001026
中取出首个节点，即节点P5，更新后
Figure BDA00025010325500001027
获取节点P5的邻居节点集
Figure BDA00025010325500001028
节点P5到起始节点P0的跳数
Figure BDA00025010325500001029
值为3，节点P4到起始节点P0的跳数
Figure BDA00025010325500001030
值为2；两个跳数相比
Figure BDA00025010325500001031
不存在有距离大于节点P5的邻居节点，将
Figure BDA00025010325500001032
更新为
Figure BDA00025010325500001033
步骤203B，第三次选取节点队列中的首个节点；
继节点P3、节点P5取出后，再次从
Figure BDA0002501032550000111
中取出首个节点P6，更新
Figure BDA0002501032550000112
获取节点P6的邻居节点集
Figure BDA0002501032550000113
节点P6到起始节点P0的跳数
Figure BDA0002501032550000114
值为3，节点P4到起始节点P0的跳数
Figure BDA0002501032550000115
值为2；两个跳数相比
Figure BDA0002501032550000116
不存在有距离大于节点P6的邻居节点，将
Figure BDA0002501032550000117
更新为
Figure BDA0002501032550000118
步骤203B，第四次选取节点队列中的首个节点；
继节点P3、节点P5、节点P6取出后，再次从
Figure BDA0002501032550000119
中取出首个节点P2，更新
Figure BDA00025010325500001110
获取节点P2的邻居节点集
Figure BDA00025010325500001111
节点P2到起始节点P0的跳数
Figure BDA00025010325500001112
值为2，节点P1到起始节点P0的跳数
Figure BDA00025010325500001113
值为1，节点P3到起始节点P0的跳数
Figure BDA00025010325500001114
值为3，对比跳数
Figure BDA00025010325500001115
节点P2存在有远端节点P3，并更新节点P2的邻居节点集
Figure BDA00025010325500001116
执行步骤204；
步骤204，收集邻居之间的域间路径标识前缀集；
从当前分析节点Pb更新后的邻居节点集
Figure BDA00025010325500001117
或者
Figure BDA00025010325500001118
中提取出邻居之间的域间路径标识前缀集
Figure BDA00025010325500001119
不识一般性，与邻居节点Pb+1为邻居的节点有节点Pw(Pw也称为邻居的邻居节点，同时也是域间网络拓扑结构图中的一个节点)，得到属于邻居节点Pb+1的邻居节点集
Figure BDA00025010325500001120
所述
Figure BDA00025010325500001121
中邻居节点Pb+1的邻居之间的域间路径标识前缀集，记为
Figure BDA00025010325500001122
(Pb-Pw)表示当前分析节点Pb与邻居的邻居节点Pw互为邻居；
Figure BDA00025010325500001123
表示当前分析节点Pb与邻居的邻居节点Pw边的域间路径标识前缀。
不识一般性，与节点Pb+1为邻居的节点有节点Pw，得到属于节点Pb+1的邻居节点集
Figure BDA00025010325500001124
与节点Px为邻居的节点有节点Px-1、Px+1、……、Pz，得到属于节点Px的邻居节点集
Figure BDA00025010325500001125
Px-1为属于节点Px的第一个邻居节点，Px+1为属于节点Px的第二个邻居节点，Pz为属于节点Px的最后一个邻居节点。
所述
Figure BDA00025010325500001126
中节点Px的邻居之间的域间路径标识前缀集，记为
Figure BDA0002501032550000121
(Pb-Pw)表示当前分析节点Pb与节点Pw互为邻居；
Figure BDA0002501032550000122
表示当前分析节点Pb与节点Pw边的域间路径标识前缀；
(Pb-Px-1)表示当前分析节点Pb与节点Px-1互为邻居；
Figure BDA0002501032550000123
表示当前分析节点Pb与节点Px-1边的域间路径标识前缀；
(Pb-Px+1)表示当前分析节点Pb与节点Px+1互为邻居；
Figure BDA0002501032550000124
表示当前分析节点Pb与节点Px+1边的域间路径标识前缀；
(Pb-Pz)表示当前分析节点Pb与节点Pz互为邻居；
Figure BDA0002501032550000125
表示当前分析节点Pb与节点Pz边的域间路径标识前缀。
例如图3所示，节点P2的邻居节点集更新为
Figure BDA0002501032550000126
节点P2的邻居节点集中的邻居之间的域间路径标识前缀集为
Figure BDA0002501032550000127
步骤205，判断当前分析节点是否存在有两条或两条以上的邻居域间路径标识前缀；
判断属于当前分析节点Pb的邻居之间的域间路径标识前缀集
Figure BDA0002501032550000128
中是否存在两条或两条以上的邻居域间路径标识前缀；即
Figure BDA0002501032550000129
或
Figure BDA00025010325500001210
若
Figure BDA00025010325500001211
时，则不存在前缀冲突，返回步骤201，这就需要重新从
Figure BDA00025010325500001212
中取出队列中的首个节点；
若
Figure BDA00025010325500001213
时，分别提取出各自邻居节点的域间路径标识前缀；执行步骤206；
当
Figure BDA00025010325500001214
时，只有一条邻居之间的域间路径标识前缀
Figure BDA00025010325500001215
当
Figure BDA00025010325500001216
时，存在有多条邻居之间的域间路径标识前缀
Figure BDA00025010325500001217
和
Figure BDA00025010325500001218
如图3所示，节点P2的邻居域间路径标识前缀集合
Figure BDA00025010325500001219
所述
Figure BDA00025010325500001220
仅包含一条域间路径标识前缀，因此不存在前缀冲突，返回步骤201；
步骤205A，第五次选取节点队列中的首个节点；
继节点P3、节点P5、节点P6、节点P2取出后，再次从
Figure BDA0002501032550000131
中取出首个节点P4，更新
Figure BDA0002501032550000132
获取节点P4的邻居节点集
Figure BDA0002501032550000133
节点P4到起始节点P0的跳数
Figure BDA0002501032550000134
值为2，节点P1到起始节点P0的跳数
Figure BDA0002501032550000135
值为1，节点P5到起始节点P0的跳数
Figure BDA0002501032550000136
值为3，节点P6到起始节点P0的跳数
Figure BDA0002501032550000137
值为3，对比跳数
Figure BDA0002501032550000138
节点P4存在有远端节点P5和P6，并更新节点P4的邻居节点集
Figure BDA0002501032550000139
如图3所示，节点P4的
Figure BDA00025010325500001310
节点P1的
Figure BDA00025010325500001311
中包含有两条域间路径标识前缀。执行步骤206；
步骤206，获取当前分析节点的邻居节点之间存在的前缀冲突发生位置；
采用前缀包含关系处理邻居之间的域间路径标识前缀集
Figure BDA00025010325500001312
中的域间路径标识前缀
Figure BDA00025010325500001313
和
Figure BDA00025010325500001314
是否存在相同的域间路径标识前缀；
若存在前缀包含关系，则执行步骤三进行域间路径标识前缀分解；
若不存在前缀包含关系，返回步骤201，这就需要重新从
Figure BDA00025010325500001315
中取出队列中的首个节点；
在本发明中，前缀包含关系是指在邻居域间路径标识前缀集(NPSNode)中，若两个域间路径标识前缀的ZPX(最长公共前缀的长度)与所述两个域间路径标识前缀之一的LPX(域间路径标识前缀长度)是相同的，则称两个域间路径标识前缀之间存在有包含关系。
不失一般性，邻居之间的域间路径标识前缀
Figure BDA00025010325500001316
和
Figure BDA00025010325500001317
中，若
Figure BDA00025010325500001318
和
Figure BDA00025010325500001319
的ZPX与
Figure BDA00025010325500001320
或者
Figure BDA00025010325500001321
的LPX是相同的，则存在前缀包含关系；若
Figure BDA00025010325500001322
和
Figure BDA00025010325500001323
的ZPX与
Figure BDA00025010325500001324
或者
Figure BDA00025010325500001325
的LPX都不相同，则不存在前缀包含关系。
例如，节点P4的
Figure BDA00025010325500001326
中所包含的域间路径标识前缀分别为
Figure BDA00025010325500001327
和
Figure BDA00025010325500001328
和
Figure BDA00025010325500001329
和
Figure BDA00025010325500001330
的ZPX为12，
Figure BDA00025010325500001331
和
Figure BDA00025010325500001332
的ZPX与
Figure BDA00025010325500001333
或者
Figure BDA00025010325500001334
的LPX均不相同，因此不存在域间路径标识前缀包含关系，返回步骤201。
步骤206A，第六次选取节点队列中的首个节点；
继节点P3、节点P5、节点P6、节点P2、节点P4取出后，再次从
Figure BDA0002501032550000141
中取出首个节点P1，更新
Figure BDA0002501032550000142
获取节点P1的邻居节点集
Figure BDA0002501032550000143
节点P1到起始节点P0的跳数
Figure BDA0002501032550000144
值为1，节点P2到起始节点P0的跳数
Figure BDA0002501032550000145
值为2，节点P4到起始节点P0的跳数
Figure BDA0002501032550000146
值为2，对比跳数
Figure BDA0002501032550000147
节点P1存在有远端节点P2和P4，节点P1的邻居节点集更新后为
Figure BDA0002501032550000148
例如图3所示，节点P1的
Figure BDA0002501032550000149
中所包含的域间路径标识前缀分别为
Figure BDA00025010325500001410
和
Figure BDA00025010325500001411
和
Figure BDA00025010325500001412
因为
Figure BDA00025010325500001413
和
Figure BDA00025010325500001414
的最长公共域间路径标识前缀的长度为15，两者的最长公共域间路径标识前缀的长度与
Figure BDA00025010325500001415
的域间路径标识前缀长度相同，均为15，所以
Figure BDA00025010325500001416
与
Figure BDA00025010325500001417
之间存在包含关系，执行步骤三；
步骤三，对存在有包含关系的域间路径标识前缀进行域间路径标识前缀分解；
在本发明中，域间路径标识前缀分解法(Path Prefix Disintegration，PXD)是指对未满足域间路径标识前缀长度为16的域间路径标识前缀(简称为非正常域间路径标识前缀，Unusual Path Prefix，UPX)进行末位增加一位，并将所增加的末位进行配置0或配置1处理，使所述UPX分解为两条域间路径标识前缀。
在邻居之间的域间路径标识前缀为
Figure BDA00025010325500001418
和
Figure BDA00025010325500001419
中，
Figure BDA00025010325500001420
的前缀长度，记为
Figure BDA00025010325500001421
Figure BDA00025010325500001422
的前缀长度，记为
Figure BDA00025010325500001423
Figure BDA00025010325500001424
的前缀长度，记为
Figure BDA00025010325500001425
Figure BDA00025010325500001426
的前缀长度，记为
Figure BDA00025010325500001427
如图4所示，因为
Figure BDA00025010325500001428
采用PXD方法后可分解为0x0104/14和0x0100/14；0x0106/15和0x0104/15、0x0102/15和0x0100/15；0x0107/16和0x0106/16、0x0105/16和0x0104/16、0x0103/16和0x0102/16、0x0101/16和0x0100/16。
如图5所示，因为
Figure BDA00025010325500001429
采用PXD方法后可分解为0x0101/16和0x0100/16。
在本发明中，为了降低冗余的域间路径标识前缀存在，仅对前缀长度最短和次短的域间路径标识前缀进行PXD方法处理。
步骤301，前缀长度提取；
提取出属于当前分析节点Pb的邻居之间的域间路径标识前缀
Figure BDA0002501032550000151
Figure BDA0002501032550000152
和
Figure BDA0002501032550000153
对应的前缀长度；按照前缀长度递增排列，得到排序后的邻居之间的域间路径标识前缀
Figure BDA0002501032550000154
和
Figure BDA0002501032550000155
如图3所示，节点P1的两个邻居域间路径标识前缀分别为
Figure BDA0002501032550000156
和
Figure BDA0002501032550000157
因为
Figure BDA0002501032550000158
可进一步分解为0x0101/16和0x0100/15。将域间路径标识前缀
Figure BDA0002501032550000159
和
Figure BDA00025010325500001510
值保存到待分解域间路径标识前缀值集
Figure BDA00025010325500001511
中，即
Figure BDA00025010325500001512
步骤302，最短和次短的前缀长度提取；
取出前缀长度最短的
Figure BDA00025010325500001513
对应的域间路径标识前缀是
Figure BDA00025010325500001514
取出前缀长度次短的
Figure BDA00025010325500001515
对应的域间路径标识前缀是
Figure BDA00025010325500001516
将提取出的
Figure BDA00025010325500001517
和
Figure BDA00025010325500001518
记入待分解域间路径标识前缀集
Figure BDA00025010325500001519
中，即
Figure BDA00025010325500001520
例如图3所示，属于节点P1的两个邻居的
Figure BDA00025010325500001521
中，提取出最短的域间路径标识前缀为
Figure BDA00025010325500001522
即DPX为0x0100/15，并将其前缀长度记为kDPX＝15；
提取出次短的域间路径标识前缀为
Figure BDA00025010325500001523
即SPX为0x0101/16，并将其前缀长度记为kSPX＝16。
步骤303，采用PXD方法分解域间路径标识前缀；
采用PXD方法分解所述
Figure BDA00025010325500001524
直至分解到域间路径标识前缀长度为16位时，得到所述
Figure BDA00025010325500001525
分割后的域间路径标识前缀，记为最短的分割后域间路径标识前缀FPS。
例如图3所示，在节点P1的邻居，对于待分解域间路径标识前缀集
Figure BDA00025010325500001526
来说，最短的域间路径标识前缀为DPX＝0x0100/15，因此将DPX＝0x0100/15分解为不重叠的地址空间集合
Figure BDA00025010325500001527
如图5所示。
步骤304，删除相同的域间路径标识前缀；
将FPS与
Figure BDA00025010325500001528
进行域间路径标识前缀对比，删除FPS中与
Figure BDA00025010325500001529
中相同的域间路径标识前缀，得到更新最短的分割后域间路径标识前缀FPSnew。
例如图3所示，最短的分割后域间路径标识前缀FPS＝{0x0100/16,0x0101/16}，依次与次短的分割后域间路径标识前缀
Figure BDA00025010325500001530
相比较，删除集合FPS中与0x0100/16相同的域间路径标识前缀值，得到更新后的FPSnew＝{0x0101/16}。
步骤305，待分析域间网络拓扑结构图的形成；
将FPSnew中的域间路径标识前缀添加至已有域间网络拓扑结构图中，形成了拓展后的域间网络拓扑结构图G；执行步骤四；
在本发明中，所述拓展后的域间网络拓扑结构图G中将存在有前缀分解后的域间路径标识前缀。
将集合FPS中的域间路径标识前缀添加至域间网络拓扑图3中，即在域间网络拓扑结构图3中新增节点P7，新建一条自当前分析节点P1至节点P7的边；并将域间路径标识前缀0x0101/16赋值为当前分析节点P1至节点P7的域间路径标识前缀，得到如图6所示的前缀分解后的待分析网络拓扑结构图。
步骤四，提取被分解域间路径标识前缀所在分支后的各节点及各节点所维护的三元组记录信息，并利用各节点所维护的三元组记录信息与前缀分解后的域间网络拓扑结构图G中的路径标识前缀进行前缀精确匹配，将逐跳匹配成功的域间路径标识序列放到相应的节点中；
步骤401，提取被分解的域间路径标识前缀所在分支后的各节点；
步骤401，依据步骤206找到的前缀冲突发生位置，提取被分解的域间路径标识前缀所在分支后的各节点及各节点所维护的三元组记录信息；
例如图3所示，前缀冲突发生位置为节点P1，节点P1的两个邻居域间路径标识前缀分别为
Figure BDA0002501032550000161
(其值为0x0100/16)和
Figure BDA0002501032550000162
(其值为0x0100/15)，
Figure BDA0002501032550000163
Figure BDA0002501032550000164
Figure BDA0002501032550000165
存在包含关系；提取被分解的域间路径标识前缀0x0100/15所在分支后的节点为P4,P5,P6；各节点维护着三元组记录信息如下：
节点P4的节点状态信息
Figure BDA0002501032550000166
从P0到P4的跳数
Figure BDA0002501032550000167
属于P4的域间路径标识序列包括<0x10006156,0x01002545>和<0x10006532,0x01014854>，即
Figure BDA0002501032550000168
所述域间路径标识序列<0x10006156,0x01002545>和<0x10006532,0x01014854>的域间路径标识前缀序列分别为<0x1000/16,0x0100/16>和<0x1000/16,0x0101/16>。
节点P5的节点状态信息
Figure BDA0002501032550000169
从P0到P5的跳数
Figure BDA00025010325500001610
属于P5的域间路径标识序列包括<0x10006536,0x01008342,0x00031342>和<0x10001233,0x01018021,0x00039862>，即
Figure BDA00025010325500001611
所述域间路径标识序列<0x10006536,0x01008342,0x00031342>的域间路径标识前缀序列为<0x1000/16,0x0100/16,0x0003/16>，域间路径标识序列<0x10001233,0x01018021,0x00039862>的域间路径标识前缀序列为<0x1000/16,0x0101/16,0x0003/16>。
节点P6的节点状态信息
Figure BDA0002501032550000171
从P0到P6的跳数
Figure BDA0002501032550000172
属于P6的域间路径标识序列包括<0x10002453,0x01000128,0x00050232>和<0x10006812,0x01018445,0x00059402>，即
Figure BDA0002501032550000173
所述域间路径标识序列<0x10002453,0x01000128,0x00050232>的域间路径标识前缀序列为<0x1000/16,0x0100/16,0x0005/16>，域间路径标识前缀序列<0x10006812,0x01018445,0x00059402>的域间路径标识前缀序列均为<0x1000/16,0x0101/16,0x0005/16>。
步骤402，域间路径标识序列的逐跳匹配；
步骤402，依据步骤401所提取的各节点所维护的三元组记录信息，将从各节点提取的域间路径标识序列与前缀分解后的待分析网络拓扑结构图中的域间路径标识前缀进行最长域间路径标识前缀匹配，将匹配成功的域间路径标识序列存到相应的节点中；然后，逐个选取被拆分的域间路径标识前缀所在分支后的各节点，对各节点所维护的域间路径标识序列与前缀冲突路径拆分后的待分析网络拓扑结构图，进行前缀精确匹配，并完成域间网络拓扑结构图的扩展；
选取节点P4，提取属于节点P4的域间路径标识序列
Figure BDA0002501032550000174
中的域间路径标识序列<0x10006156,0x01002545>；从前缀冲突路径拆分后的待分析网络拓扑结构图7中提取与节点P1相连边的域间路径标识前缀(即节点P1至节点P2的域间路径标识前缀0x0100/16，节点P1至节点P7的域间路径标识前缀0x0101/16)；将域间路径标识前缀序列<0x10006156,0x01002545>的第二跳0x01002545的域间路径标识前缀0x0100/16与节点P1至节点P2的域间路径标识前缀0x0100/16进行前缀精确匹配，匹配成功，将域间路径标识序列<0x10006156,0x01002545>存放到节点P2所维护的三元组记录信息，更新为
Figure BDA0002501032550000175
继续从节点P4提取属于节点P4的域间路径标识序列
Figure BDA0002501032550000181
中提取域间路径标识序列<0x10006532,0x01014854>，选取<0x10006532,0x01014854>的第二跳0x01014854的域间路径标识前缀0x0101/16，与节点P1至节点P2的域间路径标识前缀0x0100/16进行前缀精确匹配，匹配失败；将<0x10006532,0x01014854>的第二跳0x01014854的域间路径标识前缀0x0101/16，与节点P1至节点P7的域间路径标识前缀0x0101/16进行前缀精确匹配，匹配成功，将域间路径标识序列<0x10006532,0x01014854>存放到节点P7所维护的三元组记录信息，更新为
Figure BDA0002501032550000182
选取节点P5，提取P5的域间路径标识序列
Figure BDA0002501032550000183
中的域间路径标识序列，从前缀冲突路径拆分后的待分析网络拓扑结构图7中提取与节点P1相连边的域间路径标识前缀(即节点P1至节点P2的域间路径标识前缀0x0100/16，节点P1至节点P7的域间路径标识前缀0x0101/16)；选取<0x10006536,0x01008342,0x00031342>的第二跳0x01008342的域间路径标识前缀0x0100/16，与节点P1至节点P2的域间路径标识前缀0x0100/16进行前缀精确匹配，匹配成功，则选取<0x10006536,0x01008342,0x00031342>的第三跳0x00031342的域间路径标识前缀0x0003/16，与节点P2至节点P3的域间路径标识前缀0x0007/16进行前缀精确匹配，匹配失败，则以失配位置节点P2为父节点，新增一个子节点，记为P8；将0x0003/16作为节点P2至节点P8的域间路径标识前缀，并将域间路径标识序列<0x10006536,0x01008342,0x00031342>存放到节点P8所维护的三元组记录信息，更新为
Figure BDA0002501032550000184
得如图8A所示的域间网络拓扑结构图；
继续从节点P5的域间路径标识序列集
Figure BDA0002501032550000185
中提取域间路径标识序列<0x10001233,0x01018021,0x00039862>，选取<0x10001233,0x01018021,0x00039862>的第二跳0x01018021的域间路径标识前缀0x0101/16，与节点P1至节点P2的域间路径标识前缀0x0100/16进行前缀精确匹配，匹配失败；将<0x10001233,0x01018021,0x00039862>的第二跳0x01018021的域间路径标识前缀0x0101/16，与节点P1至节点P7的域间路径标识前缀0x0101/16进行前缀精确匹配，匹配成功，则以节点P7为父节点，新增一个子节点，记为P9；并将域间路径标识序列<0x10001233,0x01018021,0x00039862>的第三跳0x00039862的域间路径标识前缀0x0003/16作为节点P7至节点P9的域间路径标识前缀，将<0x10001233,0x01018021,0x00039862>存放到节点P9所维护的三元组记录信息，更新为
Figure BDA0002501032550000191
得如图8B所示的域间网络拓扑结构图；
选取节点P6，提取P6的域间路径标识序列
Figure BDA0002501032550000192
中的域间路径标识序列<0x10002453,0x01000128,0x00050232>，从前缀冲突路径拆分后的待分析网络拓扑结构图7中提取与节点P1相连边的域间路径标识前缀(即节点P1至节点P2的域间路径标识前缀0x0100/16，节点P1至节点P7的域间路径标识前缀0x0101/16)；选取<0x10002453,0x01000128,0x00050232>的第二跳0x01000128的域间路径标识前缀0x0100/16，与节点P1至节点P2的域间路径标识前缀0x0100/16进行前缀精确匹配，匹配成功，则继续选取<0x10002453,0x01000128,0x00050232>的第三跳0x00050232的域间路径标识前缀0x0005/16，与节点P2至节点P3的域间路径标识前缀0x0007/16进行前缀精确匹配，匹配失败；继续与节点P2至节点P8域间路径标识前缀0x0003/16进行前缀精确匹配，匹配失败；则以节点P2为父节点，新增一个子节点，记为P10；将0x0005/16作为节点P2至节点P10的域间路径标识前缀，并将域间路径标识序列<0x10002453,0x01000128,0x00050232>存放到节点P10所维护的三元组记录信息，更新为
Figure BDA0002501032550000193
得如图8C所示的域间网络拓扑结构图；
继续从节点P6的域间路径标识序列
Figure BDA0002501032550000194
中提取域间路径标识序列<0x10006812,0x01018445,0x00059402>，选取<0x10006812,0x01018445,0x00059402>的第二跳0x01018445的域间路径标识前缀0x0101/16，与节点P1至节点P2的域间路径标识前缀0x0100/16进行前缀精确匹配，匹配失败；将<0x10006812,0x01018445,0x00059402>的第二跳0x01018445的域间路径标识前缀0x0101/16，与节点P1至节点P7的域间路径标识前缀0x0101/16进行前缀精确匹配，匹配成功；继续将<0x10006812,0x01018445,0x00059402>的第三跳0x00059402的域间路径标识前缀0x0005/16，与节点P7至节点P9的域间路径标识前缀0x0003/16进行前缀精确匹配，匹配失败；则以节点P7为父节点，新增一个子节点，记为P11；并将域间路径标识序列<0x10006812,0x01018445,0x00059402>的第三跳0x00059402的域间路径标识前缀0x0005/16作为节点P7至节点P11的域间路径标识前缀，将<0x10006812,0x01018445,0x00059402>存放到节点P11所维护的三元组记录信息，更新为
Figure BDA0002501032550000201
得如图8D所示的域间网络拓扑结构图。
步骤五，开始遍历拓展后的域间网络拓扑结构图G中的所有被分解的节点，并将被分解的节点移除图G；
由于节点P4、节点P5、节点P6中所有域间路径标识序列已分配到图G其他节点(P7,P8,P9,P10,P11)中，因而所述节点P4、节点P5、节点P6中不存任有域间路径标识序列了，故则删除节点P4、节点P5、节点P6，以及节点之间的边。最终生成如图9所示的域间网络拓扑结构图。
本发明是一种基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法，该方法能够解决域间网络拓扑结构图中节点的域间路径标识前缀之间存在地址空间的重叠冲突问题。首先根据图G构建各节点的邻居节点集NSNode；然后，并根据前缀树检测邻居域间路径标识前缀之间是否存在包含关系，从而检测到前缀冲突发生位置；接着基于前缀树将存在包含关系的短域间路径标识前缀分割为若干个不重叠的独立地址空间FPS，提取被分解域间路径标识前缀所在分支后的各节点及各节点所维护的三元组记录信息AENode，利用各节点所维护的三元组记录信息与前缀分解后的待分析网络拓扑结构图中的路径标识前缀进行逐跳前缀精确匹配拓扑扩展，将逐跳匹配成功的域间路径标识序列放到相应的节点中；最后，遍历拓展后图G中的所有节点，移除所有未保存任何域间路径标识序列的节点，从而完成了前缀冲突检测，解决重叠前缀地址空间的重叠冲突问题，并扩展重构形成域间网络拓扑结构图，提高域间网络域间拓扑重构的准确性。

Claims (3)

1.一种基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法，其特征在于包括有下列步骤：
步骤一，从已构建的一个域间网络拓扑结构图G中一方面提出节点信息，另一方面提取出各个节点维护的三元组节点状态信息；
步骤101，构建空的节点队列；
构建一个空的节点队列Q空；执行步骤102；
步骤102，收集已有域间网络拓扑结构图中存在的节点；
从已有域间网络拓扑结构图G中提取出所有节点，并将所述节点放入步骤101的空的节点队列Q空中；得到有节点信息的节点队列Q；执行步骤103；
所述节点队列Q采用集合形式表达为Q＝{P1,P2,…,Pb-1,Pb,Pb+1,…,Px-1,Px,Px+1,…,Pz,…,PB}，下角标b、x、z、B为不同节点标识号；
Pb表示第b个节点；
Pb-1表示第b-1个节点；
Pb+1表示第b+1个节点；
Px表示第x个节点；
Px-1表示第x-1个节点；
Px+1表示第x+1个节点；
Pz表示第z个节点；
PB表示最后一个节点，B表示节点的总个数，b∈B；
步骤103，收集节点所维护的三元组节点状态信息；
获取节点队列Q＝{P1,P2,…,Pb-1,Pb,Pb+1,…,Px-1,Px,Px+1,…,Pz,…,PB}中各节点所维护的三元组节点状态信息；执行步骤104；
节点P1的节点状态信息为
Figure FDA0002501032540000011
Figure FDA0002501032540000012
表示从起始节点P0到节点P1的跳数；
Figure FDA0002501032540000013
表示属于节点P1的域间路径标识序列；
节点P2的节点状态信息为
Figure FDA0002501032540000014
Figure FDA0002501032540000015
表示从起始节点P0到节点P2的跳数；
Figure FDA0002501032540000016
表示属于节点P2的域间路径标识序列；
节点Pb-1的节点状态信息为
Figure FDA0002501032540000021
Figure FDA0002501032540000022
表示从起始节点P0到节点Pb-1的跳数；
Figure FDA0002501032540000023
表示属于节点Pb-1的域间路径标识序列；
节点Pb的节点状态信息为
Figure FDA0002501032540000024
Figure FDA0002501032540000025
表示从起始节点P0到节点Pb的跳数；
Figure FDA0002501032540000026
表示属于节点Pb的域间路径标识序列；
节点Pb+1的节点状态信息为
Figure FDA0002501032540000027
Figure FDA0002501032540000028
表示从起始节点P0到节点Pb+1的跳数；
Figure FDA0002501032540000029
表示属于节点Pb+1的域间路径标识序列；
节点Px-1的节点状态信息为
Figure FDA00025010325400000210
Figure FDA00025010325400000211
表示从起始节点P0到节点Px-1的跳数；
Figure FDA00025010325400000212
表示属于节点Px-1的域间路径标识序列；
节点Px的节点状态信息为
Figure FDA00025010325400000213
Figure FDA00025010325400000214
表示从起始节点P0到节点Px的跳数；
Figure FDA00025010325400000215
表示属于节点Px的域间路径标识序列；
节点Px+1的节点状态信息为
Figure FDA00025010325400000216
Figure FDA00025010325400000217
表示从起始节点P0到节点Px+1的跳数；
Figure FDA00025010325400000218
表示属于节点Px+1的域间路径标识序列；
节点Pz的节点状态信息为
Figure FDA00025010325400000219
Figure FDA00025010325400000220
表示从起始节点P0到节点Pz的跳数；
Figure FDA00025010325400000221
表示属于节点Pz的域间路径标识序列；
节点PB的节点状态信息
Figure FDA00025010325400000222
Figure FDA00025010325400000223
表示从起始节点P0到节点PB的跳数；
Figure FDA00025010325400000224
表示属于节点PB的域间路径标识序列；
步骤104，依据距离大小进行节点的递减排序；
对所述节点队列Q＝{P1,P2,…,Pb-1,Pb,Pb+1,…,Px-1,Px,Px+1,…,Pz,…,PB}依据各节点到起始节点P0距离的远近进行递减排序，构成排序后的节点队列Q排列＝{Pb,P1,P2,…,Pb-1,Pb+1,…,Px-1,Px,Px+1,…,Pz,…,PB}；执行步骤201；
步骤二，从域间网络拓扑结构图G中获取各节点的邻居节点集，并检测相邻域间路径标识前缀之间是否存在包含关系；
步骤201，判断节点队列是否为空；
接收排序后的节点队列Q排列，然后判断排序后的节点队列Q排列是否为空；
若不为空，则取出排序后的节点队列Q排列中的首个节点作为当前分析节点，并更新所述Q排列中的节点的队列位置，得到更新后的节点队列
Figure FDA00025010325400000225
执行步骤202；
若为空，返回步骤101；
步骤202，获取当前分析节点的所有邻居节点；
依据域间网络拓扑结构图的连通边，获取当前分析节点Pb的所有邻居节点，得到属于当前分析节点Pb的邻居节点集
Figure FDA0002501032540000031
执行步骤203；
步骤203，对比当前分析节点的跳数与其邻居节点的跳数的大小；
将当前分析节点Pb的跳数
Figure FDA0002501032540000032
分别与邻居节点集
Figure FDA0002501032540000033
中各个邻居节点的跳数进行大小对比；
当前分析节点Pb的跳数记为
Figure FDA0002501032540000034
邻居节点Pb-1的跳数记为
Figure FDA0002501032540000035
邻居节点Pb+1的跳数记为
Figure FDA0002501032540000036
邻居节点Px的跳数记为
Figure FDA0002501032540000037
若
Figure FDA0002501032540000038
时，不存在有邻居节点的距离大于当前分析节点Pb的距离，则将步骤202得到的邻居节点集
Figure FDA0002501032540000039
表征为空集，即当前分析节点Pb更新后的邻居节点集
Figure FDA00025010325400000310
返回步骤201，此时需要从
Figure FDA00025010325400000311
中取出队列中的首个节点；
若
Figure FDA00025010325400000312
或者
Figure FDA00025010325400000313
时，存在有邻居节点的距离大于当前分析节点Pb的距离，则更新步骤202得到的邻居节点集
Figure FDA00025010325400000314
记为当前分析节点Pb更新后的邻居节点集
Figure FDA00025010325400000315
或者
Figure FDA00025010325400000316
执行步骤204；
步骤204，收集邻居之间的域间路径标识前缀集；
从当前分析节点Pb更新后的邻居节点集
Figure FDA00025010325400000317
或者
Figure FDA00025010325400000318
中提取出邻居之间的域间路径标识前缀集
Figure FDA00025010325400000319
所述
Figure FDA00025010325400000320
中邻居节点有节点Px，当前分析节点Pb与邻居节点Px之间的域间路径标识前缀集，记为
Figure FDA0002501032540000041
(Pb-Px)表示当前分析节点Pb与节点Px互为邻居；
Figure FDA0002501032540000042
表示当前分析节点Pb与邻居节点Px边的域间路径标识前缀；
所述
Figure FDA0002501032540000043
中当前分析节点Pb与邻居之间的域间路径标识前缀集，记为
Figure FDA0002501032540000044
(Pb-Pb+1)表示当前分析节点Pb与节点Pb+1互为邻居；
Figure FDA0002501032540000045
表示当前分析节点Pb与节点Pb+1边的域间路径标识前缀；
(Pb-Px-1)表示当前分析节点Pb与节点Px-1互为邻居；
Figure FDA0002501032540000046
表示当前分析节点Pb与节点Px-1边的域间路径标识前缀；
(Pb-Px+1)表示当前分析节点Pb与节点Px+1互为邻居；
Figure FDA0002501032540000047
表示当前分析节点Pb与节点Px+1边的域间路径标识前缀；
(Pb-Pz)表示当前分析节点Pb与节点Pz互为邻居；
Figure FDA0002501032540000048
表示当前分析节点Pb与节点Pz边的域间路径标识前缀；
步骤205，判断当前分析节点是否存在有两条或两条以上的邻居域间路径标识前缀；
判断属于当前分析节点Pb的邻居之间的域间路径标识前缀集
Figure FDA0002501032540000049
中是否存在两条或两条以上的邻居域间路径标识前缀；即
Figure FDA00025010325400000410
或
Figure FDA00025010325400000411
若
Figure FDA00025010325400000412
时，则不存在前缀冲突，返回步骤201，这就需要重新从
Figure FDA00025010325400000413
中取出队列中的首个节点；
若
Figure FDA00025010325400000414
时，分别提取出各自邻居节点的域间路径标识前缀；执行步骤206；
当
Figure FDA00025010325400000415
时，只有一条邻居之间的域间路径标识前缀
Figure FDA00025010325400000416
当
Figure FDA0002501032540000051
时，存在有多条邻居之间的域间路径标识前缀
Figure FDA0002501032540000052
和
Figure FDA0002501032540000053
步骤206，获取当前分析节点的邻居节点之间存在的前缀冲突发生位置；
采用前缀包含关系处理邻居之间的域间路径标识前缀集
Figure FDA0002501032540000054
中的域间路径标识前缀(
Figure FDA0002501032540000055
Figure FDA0002501032540000056
和
Figure FDA0002501032540000057
)是否存在相同的域间路径标识前缀；
若存在前缀包含关系，则执行步骤三进行域间路径标识前缀分解；
若不存在前缀包含关系，返回步骤201，这就需要重新从
Figure FDA0002501032540000058
中取出队列中的首个节点；
步骤三，对存在有包含关系的域间路径标识前缀进行域间路径标识前缀分解；
步骤301，前缀长度提取；
提取出属于当前分析节点Pb的邻居之间的域间路径标识前缀
Figure FDA0002501032540000059
Figure FDA00025010325400000510
和
Figure FDA00025010325400000511
对应的前缀长度；按照前缀长度递增排列，得到排序后的邻居之间的域间路径标识前缀
Figure FDA00025010325400000512
和
Figure FDA00025010325400000513
步骤302，最短和次短的前缀长度提取；
取出前缀长度最短的
Figure FDA00025010325400000514
对应的域间路径标识前缀是
Figure FDA00025010325400000515
取出前缀长度次短的
Figure FDA00025010325400000516
对应的域间路径标识前缀是
Figure FDA00025010325400000517
将提取出的
Figure FDA0002501032540000061
和
Figure FDA0002501032540000062
记入待分解域间路径标识前缀集
Figure FDA0002501032540000063
中，即
Figure FDA0002501032540000064
步骤303，采用PXD方法分解域间路径标识前缀；
采用PXD方法分解所述
Figure FDA0002501032540000065
直至分解到域间路径标识前缀长度为16位时，得到所述
Figure FDA0002501032540000066
分割后的域间路径标识前缀，记为最短的分割后域间路径标识前缀FPS；
步骤304，删除相同的域间路径标识前缀；
将FPS与SPX进行域间路径标识前缀对比，删除FPS中与次短的域间路径标识前缀
Figure FDA0002501032540000067
相同的域间路径标识前缀，得到更新最短的分割后域间路径标识前缀FPSnew；
步骤305，待分析域间网络拓扑结构图的形成；
将FPSnew中的域间路径标识前缀添加至已有域间网络拓扑结构图中，形成了拓展后的域间网络拓扑结构图G；执行步骤401；
步骤四，提取被分解域间路径标识前缀所在分支后的各节点及各节点所维护的三元组记录信息，并利用各节点所维护的三元组记录信息与前缀分解后的域间网络拓扑结构图G中的路径标识前缀进行前缀精确匹配，将逐跳匹配成功的域间路径标识序列放到相应的节点中；
步骤401，提取被分解的域间路径标识前缀所在分支后的各节点；
依据步骤206找到的前缀冲突发生位置，提取被分解的域间路径标识前缀所在分支后的各节点及各节点所维护的三元组记录信息；
步骤402，域间路径标识序列的逐跳匹配；
依据步骤401所提取的各节点所维护的三元组记录信息，将从各节点提取的域间路径标识序列与前缀分解后的待分析网络拓扑结构图中的域间路径标识前缀进行最长域间路径标识前缀匹配，将匹配成功的域间路径标识序列存到相应的节点中；然后，逐个选取被拆分的域间路径标识前缀所在分支后的各节点，对各节点所维护的域间路径标识序列与前缀冲突路径拆分后的待分析网络拓扑结构图，进行前缀精确匹配，并完成域间网络拓扑结构图的扩展；
步骤五，开始遍历拓展后的域间网络拓扑结构图G中的所有被分解的节点，并将被分解的节点移除图G。
2.根据权利要求1所述的基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法，其特征在于：所述节点队列Q中不包含起始节点P0。
3.根据权利要求1所述的基于前缀树的域间路径标识前缀冲突检测与分解方法，其特征在于：拓展后的域间网络拓扑结构图G中将存在有前缀分解后的域间路径标识前缀。
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