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IPv6骨干网络的拓扑发现与带宽测量

时间:2008-04-01 12:24来源:整理、收集 作者:admin 点击:
摘要 IPv6作为下一代互联网的核心协议,其各项技术已经逐渐走向成熟。在接下来的两、三年中,IPv6在全球范围内将进入大规模部署阶段[1]。在此背景下获取其骨干网络的网络拓扑及网络性能对于了解IPv6的技术和其应用发展都有重要意义。 本文分析研究了现有IPv4骨干网络拓

摘   要
IPv6作为下一代互联网的核心协议,其各项技术已经逐渐走向成熟。在接下来的两、三年中,IPv6在全球范围内将进入大规模部署阶段[1]。在此背景下获取其骨干网络的网络拓扑及网络性能对于了解IPv6的技术和其应用发展都有重要意义。
本文分析研究了现有IPv4骨干网络拓扑发现和带宽测量的方法。在此基础上,探讨了IPv6网络的变化及其自身的特点,根据这些特点提出了IPv6骨干网络拓扑发现以及带宽测量的方案。对方案的可行性进行了论证,并对于其中的技术难题给出了解决方法。
在此基础上,本文设计并实现了IPv6骨干网络拓扑发现和带宽测量系统,该系统可以获取IPv6骨干网络的拓扑以及链路带宽信息,并且可以结合与拓扑相关的地理信息,提供基于GIS 的网络拓扑呈现。该系统能够自动更新网络拓扑数据,确保拓扑信息和实际网络情况保持一致。本文实现系统的发现结果已经能够基本覆盖现有IPv6骨干网络。
本文的工作成果很好的解决了IPv6骨干网络的网络拓扑发现问题,推进了实验室在IPv6骨干网络的拓扑和性能测量方面的工作。

关键字: IPv6, 拓扑发现, 骨干网络, 带宽测量
目    录
1.绪论 1
1.1课题背景 1
1.2课题来源 1
1.3课题研究目标及内容 2
1.4 论文组织结构 3
2. IPv6技术介绍及拓扑发现和带宽测量算法研究 4
2.1 IPv6网络技术概述 4
2.1.1 IPv6地址 4
2.1.1  ICMPv6简介 7
2.1.3  隧道技术 8
2.2 骨干网络拓扑发现 9
2.2.2 网络拓扑及拓扑发现相关概念 9
2.2.2 现有骨干网络拓扑发现算法及成果 10
2.2.3 IPv6骨干网络拓扑的新特点 11
2.3  带宽测量方法研究 12
2.3.1 带宽定义 13
2.3.2 现有带宽测量算法及工具的研究 13
2.3.3 Pchar工具的分析 14
3.主要应用技术简介 17
3.1 Linux下Socket通讯技术 17
3.2 Unix进程控制与进程间通讯 18
3.3 Oracle数据库及Pro*c编程 20
4.系统总体设计 22
4.1 系统功能需求分析 22
4.2 系统设计方案分析 23
4.2.1 拓扑发现策略 23
4.2.2 体系结构选择 26
4.2.3 带宽测量方案 29
4.2.4 拓扑更新方案 29
4.2.5 拓扑信息存储方案 31
4.2.6 与拓扑显示工具的交互 34
4.3 主要难题及解决方法 34
4.3.1 拓扑探测列表获取 35
4.3.2 地理信息获取 36
4.3.3 路由器多址问题 36
4.4 系统体系结构 37
4.4.1 层次化结构总述 37
4.4.2 拓扑发现服务器 39
4.4.3 带宽测量服务器 40
4.4.5 任务分配服务器 41
4.4.6 接口通讯服务器 41
5.系统主要部分设计与实现 42
5.1 拓扑发现服务器实现 42
5.1.1 探测模块实现 42
5.1.2 数据分析模块设计与实现 43
5.1.3 任务接收模块设计与实现 44
5.1.4 拓扑发现模块的设计与实现 45
5.2 带宽测量服务器实现 47
5.3 拓扑任务服务器设计与实现 48
5.4.1 各层通讯接口格式定义 48
5.4.2 数据接收模块实现 49
5.4.3 任务分配原则 50
5.4 接口通讯服务器实现 50
5.5 小结 51
6.系统测试及成果 52
6.1 系统实际部署情况 52
6.2 系统运行性能数据 53
6.3 系统运行成果 54
6.4 结果正确性的验证 55
7.结论 56
7.1 总结 56
7.2 进一步工作 56
参考文献 58
致谢 59
附录 60
附录A 拓扑显示工具与发现系统通讯实例 60
附录B部分拓扑探测原始文件 60
附录C据库操作接口 61
附录D BGP路由器配置文件 62
附录E RISwhois使用实例 63
附录F NetGeo使用实例 65

1.绪论
1.1课题背景
第一代Internet(基于IPv4协议的网络)已经取得了巨大的成功,以其为代表的信息网络已经渗透到社会生活的各个领域,成为现代信息社会重要的基础设施。然而,随着网络规模的持续膨胀和新型网络应用需求的不断增长,目前的IPv4网络在可扩展性、IP地址空间、安全、服务质量控制、移动性、运营管理和盈利模式等诸多方面面临着挑战,尤其是IP地址空间匮乏、可扩展性差等问题严重制约了其发展,需要探索新的技术来解决这些问题。IPv6通过采用128位的地址空间替代IPv4的32位地址空间来扩充因特网的地址容量,使得IP地址在可以预见的时期内不再成为限制网络规模的一个因素,同时在安全性、服务质量及移动性等方面有了较大的改进,使因特网能承担更多的任务,为以IP为基础的网络融合奠定了坚实的基础。
随着各个国家对IPv6的深入研究与探索,IPv6的各项技术已逐渐成熟,其逐步取代现有IPv4网络的趋势已经不可阻挡。2003年我国IPv6国家战略项目CNGI[1](China Next Generation Internet)的正式启动是IPv6产业的发展史上的一个重要里程碑。不仅如此,从目前各个运营商跟进的速度和规划的规模上看,到2005年底,整个IPv6网络规模将大大突破CNGI目前规划的框架。这表明我国以IPv6为基础的下一代互联网络建设已经步入运营商大规模实际部署阶段。
在今后的几年中,支持IPv6的设备及应用将越来越多,IPv6的网络规模也将越来越大。在全球范围内观查这一网络的发展趋势和变化,从而研究IPv6网络新特性就显得意义重大了。而所有的这些研究的基础便是获取IPv6骨干网络的拓扑及相关信息。
1.2课题来源
本课题来源于软件开发环境国家重点实验室承担的国家重大基础研究发展规划项目“网络环境下海量信息组织与处理的理论与方法研究”中的“基于先进网络的大型网络管理示范系统”课题。该课题的目标是研究实现一个面向大型先进网络的网络管理示范系统,研究大型网络管理系统的体系结构、管理方法和关键软件技术。本课题在此基础上,研究IPv6骨干网络的拓扑发现、更新以及带宽的测量等问题。
通过课题的研究可以透彻的了解骨干网络拓扑发现的方法以及该领域内的相关问题,更重要的,通过拓扑发现的结果可以对当前IPv6骨干网络的大体规模以及拓扑情况和连通性有一个总体的了解并掌握其带宽流量等信息,以便对IPV6骨干网络的特性做深入分析和进一步的研究,来达到对骨干网络的构成和部署更深的理解。
1.3课题研究目标及内容
课题的研究目标是针对IPv6的新特性,研究骨干网络拓扑发现的方法与策略,在此基础上研究对网络带宽等信息的测量的方法。最终将这些方法综合到IPv6骨干网络拓扑发现和带宽测量系统的设计中,形成一个结构合理、可以长期运行,并能够周期和实时更新拓扑信息的系统。
课题主要的研究内容如下:
 骨干网络拓扑发现
 查阅并理解现有对于IPv4骨干网络的拓扑发现方法。借鉴其中的算法和策略,提出可行的IPv6骨干网络拓扑发现方法。其中主要解决的问题是如何更丰富的获得拓扑数据。
 拓扑相关信息获取
尝试获取与IPv6地址相关的其他信息,(比如域名,地址前缀,所属自治域,地理信息等),从而丰富拓扑的信息以提供多层面的拓扑显示。
 带宽测量
 学习并研究带宽测量的各种方法,并最终选定一种适合与拓扑发现相结合的带宽测量方法,并将其集成到拓扑发现系统中去。
 拓扑数据更新
 拓扑数据需要不断的更新以确保其正确与有效性。需要研究一个较为理想的更新策略以完成:周期性更新(按一定周期重复进行拓扑发现,将新发现的数据与已有数据比对后更新)和实时更新(根据特定的需要对指定数据进行更新)
 与拓扑显示工具的交互
 数据采集与存储后的信息需要通过拓扑显示工具对其显示。因此要实现与显示工具交互的功能。需要设计与实现一些接口以完成:提供当前拓扑数据和根据需求实时更新拓扑与带宽数据的功能。
 自动发现服务体系
 设计一个合理有效的拓扑发现和测量体系,从而正确有效的进行自动拓扑发现和带宽测量。

(责任编辑:毕业设计论文网)
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