[发明专利]一种基于路由信息和Traceroute信息的路由器别名解析方法

说明书

本发明公开了一种基于路由信息和Traceroute信息的路由器别名解析方法，包括以下步骤：S1、采集被测量网络中的路由报文和Traceroute数据；S2、提取路由报文中的IP地址、IP子网，推断出IP别名；S3、根据IP地址的分配策略对Traceroute信息和S2中提取的IP地址和IP子网进行分析，推断被测量网络中的IP子网；S4、采用基于图分析的别名解析技术推断出IP别名；S5、将具有别名关系的IP地址聚合，得到被测量网络的实际节点。本发明把路由信息融入传统的图分析方法中，利用路由信息提取IP地址、IP子网和IP别名，并把提取的信息用于IP子网推断和IP别名识别中，弥补了仅仅依靠Traceroute获取的信息不完整的缺陷，不仅大幅度提高了别名解析的准确率和覆盖率，还提高了别名解析的效率。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种基于路由信息和Traceroute信息的路由器别名解析方法。

背景技术

随着现代社会网络的飞速发展，网络的规模不断扩大，网络的结构也日益复杂。网络整体的拓扑结构对于加强网络管理和控制、指导网络设计、优化网络性能等都具有重要的意义。

在任何一个网络中，路由器都承担着接收和转发网络流量的重要功能，为了保证网络的连通性和节省开销，路由器一般都有两个以上的网络接口和其它路由器进行连接。而路由器的每一个接口都有一个IP地址，每一个IP地址都可以代表其路由器，每一个路由器的IP地址之间互为别名关系。

在传统的网络拓扑探测(如Traceroute)中，由探测数据直接绘制出的网络拓扑是IP级网络拓扑，其中每一个点代表一个IP地址，每一条边代表两个IP地址的连接关系。但在实际生活网络拓扑的表现方式是路由器级网络拓扑，其中节点代表具有IP地址的网络设备，例如路由器、主机等，边则代表这些网络设备之间的连接关系。IP级网络拓扑到路由器级网络拓扑的转化主要依赖于路由器的IP别名解析，把前者中具有别名关系的IP地址识别出来并聚合在一起即可得到路由器级网络拓扑。如果别名解析出错，可能会将一个路由器识别为多个路由器，也可能会将多个路由器识别为一个路由器，于是得到的网络拓扑的准确度大大降低。

这种技术主要利用了ICMP协议，类似与Traceroute，给一个IP地址发送一个TCP或UDP的探测包，但是端口设为不常用的端口，之后将会收到一个ICMP端口不可达的报文，此时比较探测的IP地址和ICMP报文的源IP地址，如果不相同则说明这两个地址属于同一个路由器，具有别名关系。此技术最早被Pansiot和Grad提出，并实现为Mercator和iffinder。这种方法简单易实现，且识别出的别名绝对正确，但是网络中回应ICMP报文的网络接口通常为接收到探测包的接口，于是探测的IP地址与ICMP的源地址一定相同，就无法识别IP别名。只有很少的路由器才会满足探测要求，所以有很大的局限性。

IP报文中有一个ID字段，它是用来标识和重组IP分片的，由IP报文的发送者产生。通常路由器都会使用一个简单的IP ID计数器，对路由器的所有接口共享，ID的数值为递增的。根据路由器的不同接口使用同一个IP ID计数器这一特性，可以识别出IP别名。主要的实现为Ally和RadarGun。前者给两个IP地址发送一个三明治包，观察响应报文的IP ID是否有序来判断这两个地址是否为别名关系；后者将许多IP地址作为一个序列，向序列中的IP地址按照顺序发送探测包，重复30次以上，然后观察每一个IP地址的IP ID的变化速率，相似的具有别名关系。这种识别方法简单有效，但探测次数过多，对网络的影响较大且易受网络环境的影响。