【摘 要】
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互联网的规模日益庞大,结构日益复杂,网络拓扑探测技术面临着网络的异构性,多样性,大规模等特性带来的挑战。网络拓扑主动探测技术主要利用网络协议中的相关机制来进行网络拓扑探测,是一种通用性较高的网络探测技术。Traceroute是最为基础的网络拓扑主动探测技术。在现今网络普遍存在负载均衡的情况下,简单的Traceroute探测难以识别负载均衡中的并行路径,因此多路径探测算法（MDA）应运而生。但MDA
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互联网的规模日益庞大,结构日益复杂,网络拓扑探测技术面临着网络的异构性,多样性,大规模等特性带来的挑战。网络拓扑主动探测技术主要利用网络协议中的相关机制来进行网络拓扑探测,是一种通用性较高的网络探测技术。Traceroute是最为基础的网络拓扑主动探测技术。在现今网络普遍存在负载均衡的情况下,简单的Traceroute探测难以识别负载均衡中的并行路径,因此多路径探测算法（MDA）应运而生。但MDA探测发包量大,执行效率低。本文针对以上问题,分析了MDA的性能局限,提出了对应的改进方案。根据改进方案提出了一种基于状态迭代的多路径探测算法,并对算法做了系统实现。在保证探测效果不减的情况下,提高了多路径探测的执行效率。本文的主要工作可以总结如下。研究了经典多路径探测模型及算法。对传统多路径探测算法执行过程进行了分析,提出了传统多路径探测算法的三个性能局限。其一,未处理冗余探测;其二,相邻TTL间的节点解析过程强耦合,难以实现并行化;其三,探测发包量随TTL分布不均匀。提出了一种基于状态迭代的多路径探测算法。针对传统MDA的三个性能瓶颈做出针对性改进。首先,通过引入记录表来处理冗余的探测;其次,通过引入节点探测解析的中间状态,让节点解析过程基于节点状态迭代完成,这样便于对探测工作进行拆解和并行化设计;最后,探测方式由广度优先搜索转变为迭代式搜索,同时对探测过程进行超时管理,减弱网络阻塞等异常情况对算法运行稳定性的影响。在基于状态迭代的多路径算法基础上,设计了一个可并行化执行的网络拓扑探测系统。该探测系统根据探测目的地址集合自动生成探测任务集合,并根据参数设定,创建多个并行的探测执行体,每一个执行体都能独立执行多路径探测算法,并将探测结果进行同步更新。整个系统基于模块化的设计,有较好的维护性和扩展性。最后,本文通过实验验证了本文算法及系统的可行性。实验结果表明,本文提出的方法在探测发包量以及探测时间消耗方面相较于传统的MDA有着不错的优势。在带宽占用方面,比起传统的MDA有着更好的稳定性。在探测效果方面,如节点的发现数量上,本文提出的算法相较于MDA略微减少,但始终保持在同一个数量级上。
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