第一章引言

第一章引言

１．．１网络拓扑识别研究背景

网络拓扑识别是利用各种测量手段对所关心网络的逻辑拓扑进行推测。随着网络与人们的生活联系越来越密切，不管是用户还是网络管理人员也越来越关注网络的性能特征，关注网络服务质量能有多大程度的保障。这一方面要求现代网络管理系统更完善地发展，更好地控制网络的行为。另一方面要求对网络性能参数进行精确地检测和方便地调控。为此，学者们开发了各式各样的网络测量系统以测量和推断网络性能参数的变化。网络拓扑识别是这些网络测量系统的主要基础，同时也是现代网络管理系统的重要组成部分，在现代计算机网络科学发展中具有十分重要的地位。

网络拓扑识别是指利用某种算法发现目标网络上的感兴趣的网络元素以及元素之间的连接关系，并以适当的形式把这种拓扑结构呈现出来。我们所关注的网络元素因我们的视角不同而有所不同。从这个角度上来说，我们可以把网络拓扑分为逻辑拓扑和物理拓扑。

传统的网络拓扑识别的方法都是基于协议的协作，根据中间节点反馈的路由信息来推测网络的拓扑结构。这种网络拓扑识别方法需要中间节点和路由协议的完全协作。传统的网络拓扑识别方法的好处是：拓扑识别速度快，准确度高，被测网络负载小。然而随着网络规模的不断扩大和对安全性的要求越来越高，要求节点间的协作变得越来越困难，因而传统网络拓扑识别方法的应用也变得越来越困难。

基于层析成像技术的网络拓扑识别方法是拓扑识别领域的新方法，近年来已经得到了学术界越来越多的关注和研究。相比传统拓扑识别方法，基于网络层析成像的拓扑识别方法只通过对网络端到端的测量来推测网络拓扑结构。因而基于层析成像方法最大的优势在于可以不需要中间节点的协作就能完成网络拓扑结构识别。然而基于层析成像的网络拓扑识别方法本身的缺点也非常明显：由于需要发送大量的探测包来获取网络的统计特性，因此发包本身就会给被测网络带来很大的负载；另一方面，由于测量误差的存在，该方法的算法设计和计算复杂度都