本文選題：BGP　切入點：拓?fù)錅y量　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：二十世紀(jì)九十年代以來,工業(yè)界基本沒有對邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議(Border Gateway Protocol,BGP)進(jìn)行改良,然而BGP協(xié)議服務(wù)的對象—Internet在人類社會生活中卻扮演著越來越重要的角色。隨著Internet的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、通信體量以及應(yīng)用種類的快速增長,那些在BGP設(shè)計之初并不重要的缺陷逐漸成為限制Internet發(fā)展的關(guān)鍵因素。因為BGP協(xié)議可擴展性差、控制語義模糊,所以理解和預(yù)測BGP的路由行為十分困難,這導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能難以優(yōu)化、路由故障難以定位、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量難以保障。因為BGP協(xié)議不檢驗路由的可信性和有效性,所以無效的、甚至惡意篡改的路由內(nèi)容極易在BGP路由系統(tǒng)中擴散,這導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)流量易被劫持,進(jìn)而給網(wǎng)絡(luò)用戶造成經(jīng)濟損失。此外,Internet和BGP協(xié)議都采用分布式控制,并以經(jīng)濟利益為驅(qū)動。無論Internet是否以地址為核心,這個運作模式不會改變。因此,對于BGP協(xié)議的研究不但有助于改善目前BGP協(xié)議的性能,還對未來域間路由協(xié)議的開發(fā)具有指導(dǎo)意義�；谏鲜鲈�,本文對BGP路由系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由的決策過程、傳播過程和安全問題進(jìn)行研究,并在深化已有認(rèn)識和理解的基礎(chǔ)上,對現(xiàn)有研究的不足之處提出改進(jìn)。具體的,本文的主要工作和貢獻(xiàn)包括:第一,評價AS(Autonomous System,自治域)級拓?fù)涞臏y量覆蓋范圍。被動測量是目前測量AS級拓?fù)涞闹饕椒?其測量結(jié)果受限于每個測量點的位置。本文從理論角度分析并描述了測量點的在理論上的測量覆蓋結(jié)果上限,并比較實際測量結(jié)果與理論測量上限的差距。發(fā)現(xiàn)實際測量結(jié)果覆蓋理論上限中大部分的C-P(Customer-Provider,客戶-供應(yīng)商)邊,但只覆蓋理論上限的大約30%的P-P(Peer-Peer,對等)邊。本文進(jìn)一步討論了測量點的測量覆蓋范圍與哪些因素有關(guān),發(fā)現(xiàn)測量點對被測AS的拓?fù)涓采w率隨著被測AS與測量點間距離、測量點和被測AS鄰居數(shù)量的增大而降低,而且測量覆蓋率與測量點的路由策略沒有明顯關(guān)系�；谠u價結(jié)論,本文進(jìn)一步提出了優(yōu)化測量點部署算法,相比于目前最優(yōu)的測量點部署算法,該算法測得P-P邊多11%,相比于隨機選點,該算法測得P-P邊多30%。第二,量化BGP路由策略的變化。BGP路由策略的變化導(dǎo)致路由行為規(guī)律發(fā)生變化,這會導(dǎo)致相關(guān)研究的結(jié)論出現(xiàn)偏差。本文提出鄰居優(yōu)先級模型以對BGP路由策略進(jìn)行細(xì)粒度建模,并討論了該模型的正確性。基于鄰居優(yōu)先級模型,本文提出量化BGP路由策略動態(tài)性的算法,并將該算法應(yīng)用于2012年的Routeviews數(shù)據(jù)。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn):至少20%的前綴的選路策略在6個月內(nèi)至少發(fā)生了一次變化;一個AS的路由策略以恒定的速率變化,但是非頂級AS可能會經(jīng)歷大規(guī)模的路由策略突變;拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和AS商業(yè)關(guān)系的變化不是路由策略變化的主因。第三,AS級路徑預(yù)測。預(yù)測一對AS間的路徑有助于網(wǎng)絡(luò)診斷、流量工程和協(xié)議行為分析,然而目前存在的解決方案只能預(yù)測最佳路徑,無法在網(wǎng)絡(luò)配置發(fā)生動態(tài)變化時預(yù)測相應(yīng)的路徑變化。為了預(yù)測在動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的AS級路徑,本文基于鄰居優(yōu)先級模型提出從累積的BGP路由數(shù)據(jù)中抽取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜瓦x路配置,并討論了如何模擬動態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以進(jìn)行AS路徑預(yù)測。本文從理論上證明了本文構(gòu)建的模型網(wǎng)絡(luò)的路由是收斂的。進(jìn)一步的實驗評價表明,本文提出的方法能夠更準(zhǔn)確且更充分的預(yù)測AS路徑。第四,BGP異常路由檢測。BGP路由系統(tǒng)在配置不當(dāng)時或者受到惡意攻擊時十分脆弱,因此需要實時檢測BGP路由系統(tǒng)的異常路由行為。如果異常路由檢測的誤報率很高,系統(tǒng)的使用者就需要通過其它方式進(jìn)一步驗證,這降低了異常路由的檢測的實效性。基于長時間存活的路由和事件并發(fā)度,本文提出路由泄漏的在線檢測方法;基于誤報事件特征分析,本文提出前綴劫持的在線檢測的改進(jìn)方法。進(jìn)一步的實驗評價表明本文的方法不包含誤報的前綴劫持和路由泄漏事件。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP393.08

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本文編號：1622792