大规模网络拓扑发现方法分析研究
第２５卷第１期计算机仿真２００８年１月文章编号：１００６－９３４８（２００８）ｏｌ－０１３０—０４
大规模网络拓扑发现方法分析研究
宰家斌１，杨立身２，刘小虎１
（１．中国科学技术大学计算机科学与技术系，安徽合肥，２３００２７；２．河南理工大学网络中心，河南焦作，４５４０００）摘要：随着Ｉｎｔｅｒａｃｔ的快速发展，人们越来越关注大型ＩＰ异构网络，甚至整个Ｉｎｔｅｍｅｔ的拓扑发现，其发现方法的性能是拓扑发现的重点和难点，它直接影响拓扑发现的速度及所增加的网络负载量。分析了基于ＩＣＭＰ协议的Ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅ传统发现方法的低效的主要因素，详细描述了双向树发现方法原理。并通过ｈｅｍ网络建模工具生成具有不同节点数的图构建了实验环境，从探测平均路径和冗余两方面对两种方法的性能进行评估。实验表明，与传统发现方法相比，双向树发现方法提高了拓扑发现速度，更有效的降低了网络负载。
关键词：互联网；拓扑发现；双向树
中图分类号：ＴＦ３９３．０２文献标识码：Ａ
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＬａｒｇｅ——ＳｃａｌｅＮｅｔｗｏｒｋＴｏｐｏｌｏｇｙＤｉｓｃｏｖｅｒｙ
Ｍｅｔｈｏｄｓ
ＺＡＩＪｉａ—ｂｉｎｌ．ＹＡＮＧＬｉ—ｓｈｅｎ２，ＬＩＵＸｉａｏ—ｈｕｌ
（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，ＨｅｆｅｉＡｎｈｕｉ２３００２７，Ｃｈｉｎａ；２．ＮｅｔｗｏｒｋＣｅｎｔｅｒ，ＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＪｉａｏｚｕｏＨｅｎａｎ４５４０００，Ｃｈｉｎａ）ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅＩｎｔｅｍｅｔ，ｔｈｅｒｅｉｓｇｒｏｗｉｎｇｃｏｎｃｅｒｎａｂｏｕｔｔｈｅｌａｒｇｅＩＰｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｎｅｔｗｏｒｋ，ｅｖｅｎｔｈｅｅｎｔｉｒｅＩｎｔｅｒｎｅｔｔｏｐｏｌｏｇｙｄｉｓｃｏｖｅｒｙ．Ｔｏａｃｈｉｅｖｅｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｄｉｓｃｏｖｅｒｙｎｅｔ?ｗｏｒｋｔｏｐｏｌｏｇｙｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔａｎｄｓｔｉｃｋｙｉｓｓｕｅｄｉｒｅｃｔｌｙｉｎｖｏｌｖｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｂｉｎｇｓｐｅｅｄａｎｄｔｈｅｃｏｓｔｏｆｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｌｏａｄ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｗｈｉｃｈｃａｕｓｅｓｔｈｅｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｒｏｂｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＩＣＭＰ’Ｓ
Ｔｍｃｅｒｏｕｔｅ，ａｎｄｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＤｏｕｂｌｅｔｒｅｅｐｒｏｂｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｍａｐｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｏｄｅｓａｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙａｔｏｏｌｃａｌｌｅｄ“Ｈｅｍ”ｔｏｂｕｉｌｄａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓｆｏｒａｓ－ｓｅｓｓｉｎｇｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｔｗｏｐｒｏｂｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎａｖｅｒａｇｅｐａｔｈ
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ｎｅｔｗｏｒｋｌｏａｄｍｏｒｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ．
ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ；Ｔｏｐｏｌｏｇｙｄｉｓｃｏｖｅｒｙ；Ｄｏｕｂｌｅｔｒｅｅ
１引言
网络的拓扑结构是计算机网络的重要特征之一。拓扑发现就是发现网络元素并确定网络元素之间的物理或逻辑连接关系，确定网络的拓扑结构，包括互连设备（如路由器、网桥、交换机等）、主机和子网。通过网络拓扑发现，可反映网络元素如重要服务器、路由器和交换机的布局状况及邻接关系，对网络管理、仿真模拟网络环境、协议设计与评价、网络性能及流量分析具有重要意义。
网络拓扑发现主要分为网络层拓扑和物理层拓扑两个层次，网络层拓扑主要是发现ＩＰ地址以及路由器之间的连接关系。物理层拓扑主要是发现链路层地址以及交换机之间物理连接关系。
收稿日期：２００６—１１—１２修回日期：２００７一０５—２９
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近年来，随着现代网络规模不断扩大和结构日趋复杂，大型ＩＰ异构网络，甚至整个互联网的拓扑已成为一个研究热点。然而，对于大型ＩＰ异构网络而言，网络拓扑发现一般是获取ＩＰ层拓扑和ＡＳ（ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＳｙｓｔｅｍｓ，自治系统）层拓扑，其中ＩＰ层拓扑指利用ＩＰ地址标识的网络设备之间的连接关系，ＡＳ层拓扑则是ＡＳ之间的连接关系。对于获取ＡＳ层拓扑，常用的方法是基于ＩＰ层拓扑进行推导，而获取ＩＰ层拓扑的基本方法是使用基于ＩＣＭＰ的ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅ路径探测技术进行主动探测。
ＣＡＩＤＡ（ＣｏｏｐｅｒａｔｉｖｅＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｆｏｒＩｎｔｅｒｎｅｔＤａｔａＡｎａｌｙ－ｓｉｓ）…项目组设计的拓扑测量工具Ｓｋｉｔｔｅｒ的拓扑发现功能利用Ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅ主动探测转发路径，再通过ＢＧＰ表来推测Ｉｎｔｅｒ－ｎｅｔ内部各Ａｓ域间的结构。美国南加州大学的ＳＣＡＮ研究组的Ｍｅｒｃａｔｏｒ【２１和康奈尔大学的ＣＮＲＧ（Ｃｏｒｎｅｌ］ＮｅｔｗｏｒｋＲｅ－ｓｅａｒｃｈＧｒｏｕｐ）都是利用Ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅ的简单性及通用性来发现
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