[发明专利]一种基于隐半马尔可夫的IPv6快速探测方法

说明书

本发明公开了一种基于隐半马尔可夫的IPv6快速探测方法，该方法首先通过设置主动和被动探针从公共数据集中获得活跃IPv6地址数据集；然后，IPv6地址的稳定端和不稳定端长度及其位置划分；之后，使用聚类方法进行地址聚类，最后探测目标地址集生成。通过本发明可以对活跃IPv6地址建模，预测IPv6地址的分配和使用的规律，降低地址探测的空间，提高搜寻效率，有助于提升对以IPv6为代表的未来网络的认知能力，帮助研究人员和相关监管部门对于网络行为的测量分析和IP别名分析。

技术领域

本发明涉及IPv6快速探测技术领域，尤其涉及基于隐半马尔可夫的IPv6快速探测方法。

背景技术

随着物联网、5G网络等技术的不断发展，越来越多的用户和设备都接入到互联网中，从IPv4到IPv6的过渡势在必行。由于IPv6地址空间巨大，一方面使得网络设备不容易被探测到，从而提高其安全性，另一方面由于IP地址了伴随着互联网技术的快速发展，物联网技术IPv6别名解析是发现位于同一台路由器上不同IP接口的技术，是网络拓扑推断的一个关键步骤，将因特网的逻辑拓扑转换为物理拓扑从而实现虚拟空间与现实世界映射重要方法。IPv6技术将网络接入设备的标识增加到128比特的同时，也对现有的网络测量技术带来了严峻的考验。传统的网络测量技术通过高并发和高带宽模式可以在较短的时间完成对整个IPv4互联网的遍历扫描，但是在IPv6网络中主机密度(主机总数/地址总数)非常低，采用穷举探测机制对其中活跃的地址进行扫描效率十分低下。这个问题严重制约了研究人员和相关监管部门对网络行为的测量分析。为了提高IPv6的探测效率，许多研究从公共数据集(例如DNS)或者IPv6骨干网的被动流量中提取活跃IPv6地址作为初始集合，试图通过设计目标地址集生成算法，来找出活跃概率比较高的地址作为探测目标，从而提高活跃地址的发现概率，而这些研究的核心问题在于从已知地址的数据集中挖掘出地址的分配模式。对稀疏空间地址探测问题的研究有助于提升对以IPv6为代表的未来网络的认知能力，成为网络空间测绘和网络测量领域研究的热点。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的以上问题，提出了一种基于隐半马尔可夫的IPv6快速探测方法，利用部署主动探针(使用爬虫技术配合DNS)和被动探针(流量检测技术)相结合的方式来获得活跃地址训练集，构建正样本，同时使用主机探测技术等手段获取不活跃IPv6的地址，构建反样本，从而获得范围广的数据集。然后通过隐半马尔可夫分析和分段分割过程实现IPv6地址结构的稳定段和不稳定段的分析。优先对不稳定分段地址中的密度较高的地址范围进行探测，从而提高探测结果的命中率。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

步骤1：从公共数据集中获得活跃IPv6地址数据集，通过部署主动和被动探针的方法收集IPv6的活跃地址；

步骤2：IPv6地址的稳定端和不稳定端长度及其位置划分，通过隐半马尔可夫分析和分段分割过程实现IPv6地址结构稳定段和不稳定段的分析；

步骤3：地址分类，引入无监督的AP(Affinity Propagation)聚类算法进行地址分类，将每个地址看做网络中的一个节点，然后通过计算和更新网络各个节点的吸引度和归属度更新节点间的距离，最后收敛为若干个中心，即为地址分类的数目；

步骤4：探测目标地址集生成，根据上述步骤的地址结构分布，优先对不稳定分段的地址分配密度较高的地址范围作为探测目标地址集，通过汉明距离来计算地址范围内的地址分布密度可以挖掘IPv6地址的分配规律，将获得的新IPv6地址加入到原始地址集中，更新分布密度，重复过程，直至完成整个探测过程；

一种基于隐半马尔可夫的IPv6快速探测方法，包括以下几个步骤：