中国IP级网络拓扑测量与分析.doc

·· 通信学报 第28卷
第12期 张宇等：中国IP级网络拓扑测量与分析 ··

第28卷第12期 通信学报 Vol.28No.12
2007年12月 JournalonCommunications December2007

中国IP级网络拓扑测量与分析
张宇，方滨兴，张宏莉
（哈尔滨工业大学计算机网络与信息安全技术研究中心，黑龙江哈尔滨150001）
摘要：以建立中国IP级网络拓扑图景为目标，首先评价了传统的目标抽样法，提出了3项改进技术，并测量了中国网络，然后运用复杂网络研究方法提取并比较分析了拓扑特征，最后采用IP2AS技术统计了自治域规模。结果表明，传统目标抽样法将丢失大量信息，改进技术在保持完整性的同时降低约一半负载。获得新的中国拓扑规模5倍于CAIDA的skitter。新拓扑与skitter拓扑相比，呈现更显著的非相称性、更弱的聚集、更短的距离、更不均衡的节点流量分布。发现了中国自治域规模的重尾分布。
关键词：拓扑测量；拓扑建模；复杂网络；自治域规模
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1000-436X(2007)12-0096-06
ChineseIP-levelnetworktopologymeasurementandanalysis
ZHANGYu,FANGBin-xing,ZHANGHong-li
(ResearchCenterofComputerNetworkandInformationSecurityTechnology,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)
Abstract:TobuildtheprospectofChineseIP-leveltopology,thetraditionaldestinationsamplingmethodwasevaluated;threenewimprovedtechniquesweredeveloped;andChinesenetworkwasmeasured.Withthemethodologyofcomplexnetwork,thetopologycharacteristicswereextractedandcompared.Thesizesofautonomoussystems(AS)wereinvestigatedwiththeIP2AStechnique.Theresultsshowethatlotsofinformationismissedbythetraditionalmethod;theloadisreducedtoaboutahalfbythenewtechniqueswhilethecompletenessisretained;andthesizeofnewdiscoveredChinesetopologyis5timesasmanyasthatdiscoveredbyCAIDA’sskitter.Comparedtoskitter’stopology,themorecompletetopologyshowemoreobservabledissortativity,weakerclustering,shorterdistanceandmoredisequilibriumofnodetrafficdistribution.Theheavy-taileddistributionofASsizesisdiscovered.
Keywords:topologymeasurement;topologymodeling;complexnetwork;autonomoussystemsize

1引言
收稿日期：2007-09-23；修回日期：2007-12-03
基金项目：国家自然科学基金资助项目（60203021）FoundationItem:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(60203021)
测量Internet已成为研究其复杂性的基本手段之一。IP级(也称接口级)网络拓扑以路由器的接口为节点，相邻接口为链接。对其测量采用基于traceroute技术，发现从监测点(或称探测源)到目标之间前向路径上，一组顺序相连路由器的接口IP地址。以CAIDA的skitter为代表的测量实践[1~3]，为网络拓扑建模[4~11]提供了有力的数据支持，促进了学术界向洞察网络本质的方向迈进。
本文以初步建立中国IP级网络拓扑图景为目标。截止2004年8月31日，中国IPv4地址空间约为21.8万个/24前缀，自治域（AS）号约180个。国内ISP之间互联互通，作为一个整体无需经过国外ISP的传输流量，因此，本文研究对象具有典型性。与以往工作相比，