[发明专利]基于Traceroute及SNMP协议的IP级全球互联网拓扑测绘方法

说明书

本发明涉及一种基于Traceroute及SNMP协议的IP级全球互联网拓扑测绘方法。该方法包括：1)在全球网络空间部署具备Traceroute功能的探测节点；2)在全球范围内的可路由空间，使用Traceroute工具并配合使用ICMP探针和UDP探针进行路由节点探测；3)根据步骤2)得到的探测结果生成拓扑图；4)对拓扑图中的匿名节点进行归并处理；5)利用SNMP协议推测匿名节点的信息并更新到拓扑图中，得到全球互联网网络拓扑图。本发明能够有效减少匿名节点的数量，并能够识别出某些匿名节点的真实信息，同时还能对拓扑图做出进一步的扩充和加强，使拓扑图更接近于实际情况。

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及互联网拓扑测绘方法，具体涉及一种基于Traceroute及SNMP协议的IP级全球互联网拓扑测绘方法。

背景技术

网络拓扑测绘是当今网络化战争中极其重要的基础组成部分，它是现阶段其他各种网络研究的根基，因此研究网络拓扑测绘技术具有关键意义。Traceroute是一种网络工具，用来检测发出数据包的主机到目标主机之间所经过的网关数量。基于Traceroute的拓扑测绘在大多时候都能得到令人满意的结果，但其关键难度在于复杂的网络中有相当数量的非协作节点(匿名节点)，通常表现为对方不回复ICMP(Internet Control MessageProtocol，Internet控制报文协议)应答报文或将其丢弃，给拓扑测绘工作带来极大的不准确性和冗余信息。

ICMP是TCP/IP协议族的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。利用Traceroute获取主机到目标主机之间的路由路径时，由于某些路由器节点的网络管理员对其进行了特殊配置，无法获取到其本应返回的ICMP应答报文，因而该跳IP地址未知，显示为*，称之为非协作节点(匿名节点)。

在全球网络拓扑测绘相关的领域中，传统的网络拓扑识别方法大多是纯粹基于SNMP(Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议)协议的网络拓扑构建方法。SNMP是Internet协议族的一部分，该协议能够支持网络管理系统，用以监测连接到网络上的设备是否有任何引起管理上关注的情况。它由一组网络管理的标准组成，包含一个应用层协议(application layer protocol)、数据库模型(database schema)和一组数据对象。基于SNMP协议的网络拓扑构建方法尤为针对局域网，拓扑构建者往往对网络内部所有主机、路由节点享有完整的控制权，可以完整建立SNMP网络管理运行的环境，在此基础之上，自然可以很容易地在每个网络节点上设置管理信息库(即MIB，网络中被管理的每一个设备都存在一个管理信息库用于收集并储存管理信息)，并使用网络管理进程通过应用层协议对SNMP管理信息库进行访问，从而推算、绘制出完整的网络拓扑图。还有一种方案则是是基于ICMP协议的网络诊断程序以及相关的TCP/IP协议、ARP等，主要利用ICMP探测包，如Ping、Traceroute程序，根据目标主机及沿途主机返回的ICMP应答报文来推测网络拓扑情况。

然而上述的方案中，前者适用范围过小，条件过于苛刻，并不适用于全球互联网的拓扑测绘，因为互联网规模十分庞大，没有权限对每个路由节点进行SNMP管理信息库的访问。而对于第二个方案，随着网络规模的不断扩大和对安全性的要求越来越高，节点间的协作变得越来越困难，Traceroute路径中出现的匿名节点数量越来越多，如在Traceroute过程中出现的众多路由节点中，可能出现五种不同表现的节点：

1.正常回复ICMP应答报文，称之为协作路由节点。这种节点在网络空间中是占大多数的。

2.回复ICMP报文，但由于该路由节点配置错误，导致其IP显示为私有地址，即IP地址落在10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16等网段。

3.在轻载时返回ICMP报文。