基于复杂系统理论的域间路由系统演化模型CMV-HOT

对域间路由系统的基本问题能否找到有效而又彻底的解决方法,在很大程度上取决于对域间路由系统行为模型的准确刻画.随着Internet网络规模的扩展和应用的多样化,域间路由系统体现出复杂巨系统的特征.从复杂系统理论出发,研究了Internet域间路由系统中各个自治系统在其成长消亡过程中需要考虑的各种影响因素,基于HOT理论建立了域间路由系统的动态演化模型--CMV-HOT模型.CMV-HOT模型将自治系统分为核心层AS、传输层AS以及边缘层AS三类,通过对域间路由系统的内部规律和外在表现的分析,从复杂系统的角度对域间路由系统的演化过程进行模拟.通过与真实BGP路由表数据的比较,CMV-HOT模型在节点度分布、网络的平均路径长度以及聚集系数等关键参数上有很好的一致性.因此模型能同时满足幂率特性和小世界特性,在网络研究中具有极高的准确性和实用价值.     

互联网AS拓扑的结构与连通性研究

基于BGP协议的域间路由系统是Internet的核心基础设施。研究域间路由系统在自治系统AS级的拓扑结构,深入理解并揭示AS拓扑的结构及连通性方面的特性,对于提高互联网路由系统的安全性、健壮性以及性能都具有重要的指导意义。AS之间的商业关系模型是互联网域间路由系统的基本模型之一,是AS拓扑研究的基础。受商业关系的约束,AS拓扑的结构与连通性呈现出了与普通无向图或有向图所不具备的特性:层次结构特性与AS路径的无谷底约束。本文提出了针对AS拓扑的层次划分算法,对AS拓扑的连通性做了深入研究,分析并验证了顶级AS的全互联结构,并进一步阐述了从宏观上对单个AS的连通性的评估方法。     

一种计算因特网AS拓扑的最短路径的快速算法

最短路径是因特网AS(autonomous system)拓扑的一个重要特征,AS间的路由路径一般是AS之间的最短路径.因特网服务提供商之间复杂的商业关系导致AS之间存在复杂的路由关系,从而影响AS路由路径的选择,因此在计算AS拓扑中最短路径时需要考虑AS间的路由关系.提出了一种计算AS拓扑中最短路径的算法,算法基于无向图的宽度优先最短路径算法,时间复杂度为O(nm),这里n和m分别为拓扑图中节点和边的个数.通过实验发现,与现有的计算AS拓扑最短路径的时间复杂度为O(n3)的算法相比,该算法在实现同样精确度的前提下大幅缩短了计算时间.     

可视化域间路由建模语言

提出一种可视化域间路由建模语言。该建模语言能够对大规模复杂自治系统内部域间路由的扩展结构、自治系统之间的关系以及域间路由策略进行可视化建模。可在不同层次上,从不同的角度对域间路由建立多种抽象粒度不同的模型,进而可使设计人员以及网络管理人员更好地理解大规模自治系统的结构和域间路由的行为特征。为高效地设计、实施以及管理自治系统的域间路由结构和路由策略配置,提供强有力的支持,也为域间路由管理的智能化、自动化打下了坚实的基础。     

复杂域间路由体系中自治系统间关系的分类

总结归纳了复杂域间路由体系中自治系统间的互联关系及其行为模式,指出peer-peer和customer-provider关系是当前域间路由的基础,并由此衍生出若干种复杂关系。分析了备种关系的成因,讨论它们的不同实现技术和当前存在的一些技术瓶颈,进一步给出了一种能够识别自治系统关系并自动约束域间路由行为的增强算法。算法兼容RFC1771系列域间路由规范。     

基于区块链的域间路由策略符合性验证方法

域间路由系统自治域(ASes)间具有不同的商业关系和路由策略.违反自治域间出站策略协定的路由传播可能引发路由泄露,进而导致网络中断、流量窃听、链路过载等严重后果.路由策略符合性验证对于保证域间路由系统安全性和稳定性至关重要.但自治域对本地路由策略自主配置与隐私保护的双重需求增加了验证路由策略符合性的难度,使其一直是域间路由安全领域尚未妥善解决的难点问题.提出一种基于区块链的域间路由策略符合性验证方法.该方法以区块链和密码学技术作为信任背书,使自治域能够以安全和隐私的方式发布、交互、验证和执行路由策略期望,通过生成对应路由更新的路由证明,保证路由传播过程的真实性,从而以多方协同的方式完成路由策略符合性验证.通过实现原型系统并基于真实路由数据开展实验与分析,结果表明该方法可以在不泄露自治域商业关系和本地路由策略的前提下针对路由传播出站策略符合性进行可追溯的验证,以合理的开销有效抑制策略违规路由传播,在局部部署情况下也具有显著的策略违规路由抑制能力.     

区分自治系统关系的域间路由体系研究

BGP-4是Internet采用的惟一域间路由协议，但它并不能确保路由收敛，复杂的网络结构加剧了路由潜在振荡的危险性．为此，提出了一种自约束的域间选路机制，在不违反传统流量工程原则和自治系统间结算原则的前提下，通过抑制违背自治系统间关系的路由通告和路由选择，达到维护全系统路由稳定的目的；对昕提方案的技术可行性进行论证，给出了新的选路机制原型系统的定义和关键算法的实现．区分自治系统关系的域间路由体系有效回避了路由策略一致性全局检测这一NP-complete问题．     

互联网自治域商业关系推测算法

随着互联网进入商业化发展阶段,不同管理机构的自治域通过商业合作关系来共同路由互联网中的流量.从工程上来看,获取全面准确的自治域商业关系可以指导有效的流量工程管理和资源部署从而均衡网络负载,提高服务可靠性,减少网络运营成本;从理论上来看,获取全面准确的自治域关系可以分析互联网的演进模型,指导设计新的路由协议和互联网架构.虽然互联网路由注册中心会记录自治域之间的商业关系,但是由于商业敏感以及注册中心缺乏维护更新,公开的自治域商业关系并不全面准确,因而通过推测算法获得更加全面准确的自治域商业关系成为了学术界与产业界关注的热点.文中系统地综述了现有的互联网自治域商业关系推测算法及其存在的问题,并对该领域有待进一步研究的问题和可能的解决方案给出了一些建议.     

互联网域间路由系统安全态势评估

基于边界网关协议BGP的互联网域间路由系统缺乏必要的安全机制,面临严重的安全威胁.尽管人们对BGP路由系统的安全问题进行了详尽研究,但是很少量化该系统的安全态势,并且网络管理员也确实需要有用的安全态势信息来感知自治系统(AS)的路由安全状况.为了解决这个问题,分析了互联网域间路由系统的层次特性,提出了一个基于BGP异常路由的安全评估模型.该方法的基本思想是基于BGP路由系统的层次特性构造路由状态树,准确地刻画BGP路由系统中各路由实体之间的层次关系、存储和表达每个实体的路由安全状态;并根据所检测的异常路由计算每个实体的路由安全状态.实验测试表明,该模型能同时评估BGP路由器、自治系统和互联网域间路由系统的安全威胁态势,可为网络管理员提供直观的安全态势曲线.     

边界网关协BGP-4路由稳定性研究

边界网关协议（BGP)是自治域间的路由协议，用于在全球因特网AS之间交换网络可达性信息。BGP是路径向量协议，在选择一个最佳路由时允许每一个自治系统用基于策略的度量值来重载基于距离的度量值。将一组独立地定义BGP策略的自治系统组织在一起时，很可能就导致BGP协议的摆动，即不能聚集在一个稳定的路由中，该文着重分析了边界网关协议BGP－4路由稳定性问题和相应的解决技术。     

An immune-theory-based model for monitoring inter-domain routing system

The inter-domain routing system faces many serious security threats because the border gateway protocol(BGP) lacks effective security mechanisms.However,there is no solution that satisfies the requirements of a real environment.To address this problem,we propose a new model based on immune theory to monitor the inter-domain routing system.We introduce the dynamic evolution models for the "self" and detection cells,and construct washout and update mechanisms for the memory detection cells.Furthermore,borrowing an idea from immune network theory,we present a new coordinative method to identify anomalous nodes in the inter-domain routing system.In this way,the more nodes working with their own information that join the coordinative network,the greater is the ability of the system to identify anomalous nodes through evaluation between nodes.Because it is not necessary to modify the BGP,the ITMM is easy to deploy and inexpensive to implement.The experimental results confirm the method’s ability to detect abnormal routes and identify anomalous nodes in the inter-domain routing system.     

基于元胞自动机模型的域间路由仿真分析

由于域间路由系统的大规模性和拓扑关系的复杂性,使得分析宏观路由行为成为一个难题。提出一种基于元胞自动机模型的域间路由仿真模型,用于分析域间路由系统的宏观行为。研究结果表明,仿真模型在一定程度上可以较好地反映域间路由系统的宏观行为特征。仿真结果发现,在域间路由系统中,小范围短时间的不稳定路由行为经过广泛传播,会导致整个路由系统出现不良系统行为。     

基于双毁伤因素的域间路由系统级联失效模型

级联失效建模研究对检测和防御级联失效攻击具有重要意义。针对现有研究存在毁伤因素单一、失效条件不符合实际等问题，提出了基于双毁伤因素的域间路由系统级联失效模型。该模型综合考虑了UPDATE报文和流量重分配对级联失效过程的影响，并基于两者的相互作用关系，系统刻画了级联失效过程。实验结果表明，该模型能够较准确地模拟域间路由系统级联失效过程，验证了模型的有效性。相对于已有模型，使模型与真实数据的预测偏差降低了35%。     

基于传播动力学的域间路由系统关键节点识别方法

域间路由系统是互联网的关键基础设施,对域间路由系统中的关键节点实施保护具有重要意义。针对现有关键节点识别方法识别出的关键节点不能反映节点在失效传播过程中起到关键作用的问题,提出了基于传播动力学的关键节点识别方法。该方法通过综合考虑节点失效后引发的负载重分配和UPDATE报文传播对周围节点和边产生的影响,提出了基于DDF-CFM模型的节点重要性评估模型。实验结果表明,该方法相比已有方法识别关键节点的准确程度至少提高7.3%。同时,在10 000个网络的规模下,仅5个关键节点失效就将导致大规模的域间路由系统级联失效。     

下一代互联网域间路由安全：威胁与对策

基于BGP的域间路由系统是下一代互联网的关键基础设施.本文系统地分析了下一代互联网域间路由系统的脆弱性,建立了下一代互联网域间路由的攻击模型对各种攻击目标和攻击方式进行描述,并从多个层次对BGP-4和BGP4＋的安全能力进行分析与比较.此外,我们给出了路由攻击检测系统方案,该方法可有效实现域间路由系统的安全控制     

基于攻击树的边界网关协议安全测试

基于BGP协议构造的域间路由系统是因特网的基础设施。域间路由系统面临多种恶意攻击的成胁且易受人为错误的影响。本文提出BGP攻击树（Attack-Tree）模型，并应用该模型构造域间路由系统的安全性测试套件，不但能够全面地对BGP进行安全性测试，而且便于测试案例的生成和系统实现。测试过程就是对树的标记过程，本文为此提出了着
色算法。利用生成的测试案例，对BGP目标系统进行安全测试实验。结果表明，这种方法能有效地发现BGP潜在的安全漏洞，为ISP运营商增强路由系统安全提供依据。     

基于知识库的域间路由监测系统

域间路由系统是互联网的基础设施。但由于域间路由系统自身的脆弱性,导致域间路由系统面临越来越多的挑战。本文从域间路由监测的角度,设计基于知识库的域间路由监测系统。该监测系统以及时准确的知识库为基础,利用异常路由威胁评估模型与方法对异常路由数据进行进一步评估处理。介绍系统的部署环境,证明系统的有效性。     

一种新的域间路由系统信任模型

传统的信任模型在域间路由系统中存在着证书管理困难等问题。针对域间路由系统结构的特点,提出一种新的信任模型－TTM（Translator Trust Model）。分析结果表明,TTM在满足一定安全需求的基础上,其证书规模仅为传统模型的1%,具有良好的规模可扩展性。     

ISPView：一种域间路由可视化监测系统

基于BGP协议构造的域间路由系统是因特网的基础设施,面临多种恶意攻击的威胁且易受人为错误的影响,安全监测是增强域间路由健康和安全的重要手段。本文介绍了域间路由监测的可视化系统ISPView的设计与实现,采用改进的磁场-弹簧的力学模型实现网络拓扑图的动态展示。将算法应用于ISPView中,可以展示不同粒度下的网络拓扑结构,动态显示路由系统的安全状态,实现对域间路由的异常行为的安全监测。