[发明专利]基于IP连接概率分类的路由器所有权探测方法及系统

说明书

本发明属于网络拓扑建模技术领域，特别涉及一种基于IP连接概率分类的路由器所有权探测方法及系统，将IP连接分为域内连接和域间连接，以IP连接类型作为概率模型隐变量，不同连接类型出现连接特征的概率作为概率模型参数；利用数据集中路由器到AS映射来标记在路由器级拓扑中每个IP连接初始类型；利用期望最大化估计概率模型参数，在每次迭代中利用朴素贝叶斯分类将概率较大的连接类型作为连接特征向量对应特征的连接类型，直至达到模型收敛条件；通过投票机制确定与traceroute探测目标IP处于同一AS的路由器所属AS。本发明可以更好地应用数据本身的特性，而不是仅仅依靠主观经验判断，能够提高路由器所有权探测的准确有效性，具有较好的应用价值。

技术领域

本发明属于网络拓扑建模技术领域，特别涉及一种基于IP连接概率分类的路由器所有权探测方法及系统。

背景技术

自治系统(Autonomous System,AS)是由一个或多个网络运营商运营和管理的一组路由器，具有单一且明确定义的路由策略。路由器所有权推断是互联网拓扑研究中的一个重要挑战，它可以将路由器级和AS级的互联网拓扑合并起来。路由器所有权推断依赖于IP级网络拓扑测量(如traceroute)、路由器接口别名解析技术和IP-to-AS映射技术，旨在将路由器分配到其所属的AS中。推断路由器的所有权有利于准确建模AS级拓扑，分析网络弹性和健壮性，检测域间拥塞等。在具有IP-to-AS映射关系的路由器级拓扑图中，一个路由器可能有多个接口，这些接口可能被映射到相同或不同的AS。当前研究通常以互联网实践中的领域知识和拓扑约束为基础，设计或简单或复杂的启发式算法来推断路由器所属的AS。例如，通过bdrmap，首先从目标AS内部的各个探测源(Vantage Point,VP)执行有针对性的traceroute，然后利用traceroute特性和拓扑约束在路由器级别正确识别域间连接。但它只能推断连接到托管VPs的网络且能被VPs观测到的域间连接。目前最好的算法bdrmapIT在两个互联网范围内的traceroute数据集中映射AS边界时，达到了91.8％-98.8％的精度。事实上，拓扑测量的不完全性、别名解析的不精确性以及IP-to-AS映射结果中的缺失值或错误值显然会限制路由器所有权推断的效果。此外，推理过程中的具体方法也会影响结果。对于因经验知识失效而误判的路由器，以及处于traceroute路径末端、由于采样偏差导致缺乏可用于所有权推断的拓扑约束的路由器，其结果的准确性仍有提高空间。有很多因素会影响和限制路由器的所有权推断。例如，当响应traceroute探测时，路由器可能会使用不同的接口地址，包括第三方地址，为确定路由器的所属AS带来了干扰因素。另外，两个AS之间的IP连接的子网地址空间通常来自其中一个AS。因此，如何准确识别域间连接是一个具有挑战性的问题。考虑到安全和竞争因素，运营商倾向于隐藏自身的网络拓扑结构，导致难以获得真实的验证数据对结果进行验证。

发明内容

为此，本发明提供一种基于IP连接概率分类的路由器所有权探测方法及系统，将IP连接划分为域内连接和域间连接两类，以更好地应用数据本身的特性，而不是仅仅依靠主观经验判断，能够提高路由器所有权探测的准确有效性。

按照本发明所提供的设计方案，一种基于IP连接概率分类的路由器所有权探测方法，包含如下内容：

收集数据，对涉及路由服务器的路径进行预处理，将IP级追踪路由路径转换为AS路径，从追踪路由路径中删除AS号属于路由服务器AS号列表的IP地址，并提取连接特征向量；

将IP连接分为域内连接和域间连接，将IP连接类型作为概率模型隐变量，不同连接类型出现连接特征的概率作为概率模型参数；利用数据集中路由器到AS映射来标记在路由器级拓扑中每个IP连接初始类型；

针对连接特征向量，利用期望最大化估计概率模型参数，在每次迭代中利用朴素贝叶斯分类将概率较大的连接类型作为连接特征向量对应特征的连接类型，直至达到模型收敛条件；

利用路由器域内路由器集和追踪路由目标地址共同构建候选AS列表，通过投票机制确定与追踪路由探测目标IP处于同一AS的路由器所属AS。