一种基于二分搜索的网络拓扑探测方法*

网络拓扑测量是人们对网络进行管理的基础,对网络仿真与建模、网络协议设计、网络算法优化等有重要意义,网络拓扑测量的关键在于其采用的方法。通过分析制约传统的Traceroute方法和DoubleTree算法性能的关键因素,基于二分搜索的思想,提出了一种网络拓扑探测方法BisearchTrace。实验结果表明,该方法有效地降低了网络负载,加快了拓扑探测的速度,提高了网络拓扑测量的效率,具有良好的实用性。     

网络中多节点故障定位的探测路径选择算法

针对现有故障定位技术不能满足多节点故障定位的要求,尤其当网络中存在大量故障节点时,提出了一种基于主动探测的探测路径选择算法。该算法主要包括用于故障检测的贪婪路径选择算法和用于故障定位的禁忌链路搜索算法。在故障检测阶段,使用贪婪路径选择算法迭代地选择具有最小权重的探测路径覆盖网络中的节点。在故障定位阶段,使用禁忌链路搜索算法多次生成候选路径集以选择最合适的探测路径来解决多节点故障定位问题。在随机网络拓扑和真实网络拓扑上的仿真结果表明,与现有的节点故障定位算法相比,探测路径选择算法具有更高的成功定位率和更低的探测成本。     

一种基于数据聚合的网络拓扑推测算法

网络拓扑信息对网络资源管理和配置,网络内部链路的性能评价具有重要的意义.传统的网络测量技术都是基于已知的网络拓扑,为解决传感器网络逻辑拓扑的获取问题,针对传感器网络资源有限的特点,为提高网络传输性能,提出了一种端到端的基于数据聚合的拓扑发现算法.根据在sink节点收集到的网络内部节点数据接收或丢失的情况,发现数据传输路径,进行传感器网络的拓扑推测进行仿真.仿真结果表明,算法可以准确快速的获取网络拓扑,并且具有很好的收缩性,适合大规模传感器网络的逻辑拓扑推测.     

一种改进的多路径路由探测算法

随着网络中部分路由器使用了负载均衡策略,发往同一目的端的数据包不再沿着单一路由转发,传统的拓扑测量工具Traceroute将难以发现网络中的负载均衡链路及节点,测量精度受到影响。多路径路由探测算法（MDA）在端到端网络拓扑测量中能够有效地发现负载均衡节点产生的多条路径,但探测量却是Traceroute的近10倍。提出一种改进的多路径路由探测算法,通过设置全局查找表,源主机能够自适应地选择探测策略以及发送探测数据包的数目,保证了较高的测量精度,同时明显减少冗余探测。实验结果表明,改进后的算法能够发现网络中90%以上的IP中间节点,准确地反映了网络拓扑结构,但相比于传统的MDA路由探测算法,探测量减少了将近一半。     

SDN中基于图分割的自适应带内网络遥测探测路径配置

软件定义网络（SDN）是一种将控制与转发平面分离的新型网络架构,可以基于全局信息进行网络资源的调度和优化,而精确的调度需要对全网信息（包括网络中所有交换设备状态及拓扑中所有链路信息）进行准确的测量.带内网络遥测可以在转发数据包的同时实现相关信息的采集,其中配置全网覆盖的探测路径是带内网络遥测需要解决的关键问题之一.但现有SDN网络中全网覆盖的带内网络遥测路径配置方案存在以下问题：（1）需要提前部署大量探测节点导致维护开销增大;（2）探测路径过长导致探测分组长度超过网络中的MTU值;（3）冗余的探测路径导致测量引入的流量负荷在网络整体流量中占比过大;（4）动态变化拓扑下探测路径调整恢复时间长等.为解决上述问题,提出了SDN中基于图分割的自适应带内网络遥测探测路径配置（ACGS）方法,其基本思想是：利用图分割对网络拓扑图进行划分,通过控制拓扑规模来限制探测路径长度;在分割后的子图中求解欧拉回路得到只遍历子图中有向边一次的探测路径,以避免探测节点数量过多、探测路径冗余度高的问题;并利用局部调整与整体调整相结合的方式解决拓扑动态变化时探测路径恢复时间长的问题.实验结果证明ACGS方法能够在SDN网络环境下,实现探测路径长度适中、探测节点数量较少、探测路径冗余程度更低的全网覆盖带内网络遥测探测路径配置,并实现其在拓扑动态变化后更快速的调整.     

基于OSPF协议的网络拓扑发现算法

基于SNMP和ICMP的网络拓扑发现算法采用主动探测手段,在获取拓扑信息时会注入额外的网络流量,易造成实时性较差、网络性能受影响等问题,因此,提出了一种基于OSPF协议的网络拓扑发现算法。该算法采用被动监测方式,通过Jpcap捕获OSPF协议中的链路状态更新报文,分析其中的Router LSA和Network LSA,获得路由器之间的链路类型等网络拓扑信息,进而在不影响网络性能的前提下发现拓扑结构。实验结果表明,该算法能够快速准确地获得完整的网络拓扑结构。     

一种IP网络拥塞链路丢包率范围推断算法

针对大规模IP网络拥塞链路丢包率范围推断算法中存在的不足,提出一种贪婪启发式拥塞链路丢包率范围推断算法.借助多时隙路径探测,避开单时隙探测对时钟同步的强依赖;通过学习各链路拥塞先验概率,借助贝叶斯最大后验定位拥塞链路;提出聚类拥塞链路相关、性能相近路径集合的策略,通过对聚类路径集合中性能相似系数求解,循环推断拥塞链路丢包率范围.实验验证了本文提出算法的准确性及鲁棒性.     

网络拓扑判定的研究

在大规模网络中如何进行网络拓扑结构的判定是计算机网络研究中的棱心问题之一.本文通过对网络上的主机进行单播的测量的研究，采获得网络的逻辑拓扑，并提出网络拓扑判定新算法。本文介绍了基于延时的“三明治”网络测量方案及相关网络拓扑判定方案．在此基础上提出并实现拓扑判定的系统聚类树算法。     

基于IPv4和IPv6混合网络环境下拓扑发现算法研究

对于网络性能优化,配置控制和故障监控等来说有一个准确的网络拓扑结构是至关重要的。文中提出两个网络层拓扑发现算法分别对应于IPv6-only和IPv4-only网络,一个数据链路层拓扑发现算法以及一个在共存的网络中的转换探测算法来进行各方面的网络拓扑发现。     

单点非协作方式网络拓扑探测技术研究

单点非协作方式的网络拓扑探测是获取未知网络信息的一种简单且有效的方式,但在实际工作中仍存在着目标地址选择不完整和探测效率不高等问题,这些问题将影响到未知网络拓扑信息地获得.分析了原有探测方法的不足和缺陷,提出了一个选择目标地址的方法并且改进了Doubletree算法,提高了单点非协作方式网络拓扑探测的准确性,完整性和时效性,为网络拓扑性质研究所需的数据源提供了一种可行的获取方法.     

适应交叉链路的移动Ad Hoc网络拓扑分割检测

为准确探测移动Ad Hoc网络(MANET)中导致网络拓扑分割的关键节点,提出一种适应交叉链路的拓扑分割检测算法——CPDA;通过在基本回路探测过程中发布并利用邻节点对信息,CPDA能够排除交叉链路对基本回路走向的影响,从而解决了现有基于回路探测的分割算法——DPDP不适用于交叉链路的问题,使关键节点探测的准确度得以提高。性能分析结果表明,CPDA对网络拓扑没有特殊要求,在准确度和探测开销方面的表现优于DPDP。     

基于IPv4和IPv6混合网络环境下拓扑发现算法研究

对于网络性能优化．配置控制和故障监控等来说有一个准确的网络拓扑结构是至关重要的。文中提出两个网络层拓扑发现算法分别对应于IPv6-ordy和IPv4-only网络．一个数据链路层拓扑发现算法以及一个在共存的网络中的转换探测算法来进行各方面的网络拓扑发现。     

一种改进负载均衡的网络编码多播路由算法

已有研究证明,在多播网络中使用网络编码可以显著提高多播通信的性能。总结了网络编码多播理论的研究进展,同时对网络编码多播路由问题进行了研究与分析。考虑到影响链路负载和资源消耗的因素,提出了一种改进链路负载均衡的网络编码多播路由算法,优化了路径间链路的共享。通过使用常见的Waxman网络拓扑模型,产生随机网络拓扑。在这些拓扑中,分别针对传统IP多播路由、低速率网络下的网络编码多播路由以及提出的路由算法进行性能仿真。仿真结果表明,与其他两种路由算法相比,该算法在可达吞吐量、资源消耗和负载均衡等性能上均有很好的表现。     

路标迭代提取和剔除的自适应空洞处理算法

针对无线传感器网络贪婪地理路由协议中的路由空洞问题,提出一种高效的基于路标迭代提取和剔除的自适应空洞处理算法.该算法中,当探测包贪婪转发遇到空洞时,在网络拓扑局部平面化的基础上,以左(右)手法则提取空洞边界并沿其逆(顺)时针周边模式双向转发,同时,分布式地进行路标的迭代提取和剔除,直到获取的路标使得后续的数据包依次以它们为中间目标节点进行传输而不再遇到空洞为止.仿真结果表明,该协议能够以较小的控制开销代价获得次最优的传输路径,极大地提高了路由协议的性能,可以应用于无法消除路由空洞的大规模无线传感器网络贪婪地理路由协议.     

主动端到端离散式时延分布估计方法研究

对于网络质量评估链路性能推测无疑是至关重要的,然而现有的估计方法通常只能推测层次数有限的简单网络,无法应用于大规模网络。提出了一种基于不完整数据极大似然估计算法,估计网络内部链路时延分布,该方法通过不同的发包策略将树状网络拓扑划分成不同的两层三链子树,针对每个子树估计每条＂链＂的时延,随后通过移植算法将路径时延划分到各链路中,逐一对每个子树使用该方法计算从而得到整个网络链路时延情况。利用NS2仿真实验验证了该算法的可行性和准确性。     

一种新型覆盖网络多层次监测算法研究

人们对覆盖网络中的路径进行监测主要目的是能够使分布式网络应用程序在短时间内检测和恢复路径损耗及退化的性能。但对覆盖网络中所有节点对进行测量开销很大,尤其是在大型网络中。本文介绍一种新的多层次监测算法来选取监测路径,根据所选取路径的测量值推算出所有覆盖路径的估值,并给出由推算产生误差的计算方法。仿真表明,该算法有效减少监测路径数。     

远程网络拓扑发现算法研究

网络拓扑发现技术是近年来网络安全领域的一个研究热点。指出了网络拓扑发现的意义,讨论并分析了网络拓扑发现的一些常用方法,包括Traceroute、别名、根据多个已知IP地址分析子网掩码以及利用SNMP协议收集网络拓扑信息等相关的技术原理,在此基础上提出了一种基于多种网络探测技术的新的远程网络拓扑发现算法,并以仿真网络环境实例分析及证实了该算法得出网络拓扑结果的完整性和准确性。     

一种大规模IP网络多链路拥塞推理算法

基于最小集覆盖理论的拥塞链路推理算法,仅对共享瓶颈链路进行推理,当拥塞路径存在多条链路拥塞时,算法的推理性能急剧下降.针对此问题,提出一种基于贝叶斯最大后验（Bayesian Maximum A-Posterior,BMAP）改进的拉格朗日松弛次梯度推理算法（Lagrange Relaxation Sub-gradient algorithm based on BMAP,LRSBMAP）.针对推理算法中链路覆盖范围对算法推理性能的影响,以及探针部署及额外E2E路径探测发包的开销问题,提出设置度阈值（Degree Threshold Value,DTV）参数预选待测IP网络收发包路由器节点,通过引入优选系数ρ,在保证链路覆盖范围的基础上,兼顾开销问题,确保算法的推理性能.针对大规模IP网络多链路拥塞场景下,链路先验概率求解方程组系数矩阵的稀疏性,提出一b种对称逐次超松弛SSOR（Symmetry Successive Over-Relaxation）分裂预处理共轭梯度法（Preconditioned Conjugate Gradient method based on SSOR,PCG_SSOR）求解链路先验概率近似唯一解的方法,防止算法求解失败.实验验证了提出算法的准确性及鲁棒性.     

基于星形互连网络的并行快速傅立叶变换算法

星形互连网络是一种易于实现大规模并行计算的互连网络拓扑结构。利用星形互连网络的递归可分解性的多样性，提出了一种基于星形互连网络的并行快速傅立叶变换算法的实现方法。该方法能够有效地减少计算过程中处理器结点之间的通信开销。提出的星图结点和数据的映射应运 及实现并行FFT的思想可推广到线性方程组求解、矩阵乘法等其它并行算法在星形互连网络上的实现。     

基于布尔函数的网络可达性验证方法

针对SDN中由于不同应用的转发路径交叠等导致的数据平面配置问题,提出一种基于布尔函数的网络可达性验证方法。首先,将网络拓扑抽象为端口拓扑并计算端口邻接矩阵;之后,生成网络的路径空间和各端口的转发函数并计算每条路径的路径函数;最后通过判断路径函数的可满足性来确定路径的可达性。通过仿真实验,对网络拓扑和流规则规模等因素对算法验证效率的影响进行研究,并将所提方法与APV和DASDA进行性能比较。实验结果表明,所提方法能够有效检测SDN中的流规则配置问题。随着网络中环路的增加和流规则规模的增长,验证网络所需的时间开销逐渐增加。其中,网络拓扑对路径生成时间影响较大,而转发函数的生成时间则主要受流规则规模的影响。方法的验证时间相较于APV和DASDA分别平均缩短约53.76%和27.74%。