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“掛圖作戰”網路測量技術

隨著網際網路的不斷髮展,網路由最初的單純資料傳送發展到多媒體資訊傳送。這一演變過程就使得網路流量的形式發生了極大的變化。許多專家提出應當更加深入地認識現有網際網路的內在機制,而認識事物的第一步就是要測量它,並用數字表示出來。由此,“網路測量”這個研究領域應運而生。

網路測量的概念

人們對網路進行研究的最終目的是為了建立高效、穩定、安全、互操作性強、可預測以及可控制的網路,而網路測量是獲得第一手網路行為指標和引數的最有效的手段。在對網路進行測量和測試的基礎上建立網路行為模型,並用模擬模擬方法搭建從理論到實踐的橋樑。

網路測量和網路行為分析是高效能協議設計、網路裝置開發、網路規劃與建設、網路管理與操作的基礎,同時也是開發高效能網路應用的基礎。網路測量和網路行為分析為網際網路的科學管理和有效控制以及為網際網路的發展與利用提供科學的依據。

從概念上講,網路測量是收集和分析網路協議執行效能的手段,可以幫助人們識別網路(區域網或廣域網)有時不能正常工作的原因。因此,當前網路測量已成為網路研究的重點之一。

在20世紀90年代初期就有人開始研究因特網的測量。1995年美國科學基金會(NSF)系統地進行了因特網通訊量的較大規模測量。1996年初,美國應用網路研究國家實驗室(NLANR)在NSF支援下召開了有關因特網統計與分析的研討會ISMA。此後,依託於美國加州大學聖地亞哥分校超級計算中心的因特網資料分析合作組織(CAIDA),對網路測量的相關理論和方法展開了系統性研究。IETF也成立了專門的工作組IPPM來制定IP網路的執行引數。1997年,V. Paxson的博士學位論文“因特網的端到端動態效能的測量與分析”成為網路測量領域中的經典文獻。

網路測量的具體用途可分為以下幾大類:

(1)故障診斷

某些網路部件的故障會干擾整個網路的執行,例如,廣播風暴、非法分組長度、地址錯誤、安全性攻擊等,需要對這些故障進行診斷。

(2)協議排錯

網路的研製者經常要對網路應用和網路協議“新的、改進的”版本進行測試。而網路測量能夠為新協議和應用程式的正確執行提供手段,使其和標準保持一致,或使老的版本向後相容。

(3)網路流量特徵化

網路測量可使用統計技術來分析經驗資料,從而提取出網路應用或網路協議的特徵。流量特徵化使設計的網路協議和網路裝置具有更好的特性。

(4)效能評價

網路測量可用來考察某個協議或某個應用在因特網中的效能水平。網路測量的詳細分析能夠幫助確定性能“瓶頸”。一旦解決了被確定的效能問題,就能夠研製效能更好的新協議。

(5)其他用途

網路測量還有許多其他的用途,例如,用於選擇伺服器/ISP裝置,用於驗證網路配置,用於設計因特網的新應用,用於配置網路或伺服器,用於廣域網中的負載平衡以及用於計費等方面。

網路測量有許多常用的指標。例如,分組時延(單向或往返時延)、丟包率(即分組丟失率)、頻寬(包括容量、“瓶頸”頻寬、可用頻寬)、可達性、路由和跳數、網路系統的效能(包括伺服器效能、客戶效能和網路路徑效能)等。

網路安全需要對網路資產進行管理和視覺化,而大部分情況下企業往往並不完全掌握自己的網路資產,網路空間測繪應運而生,它的主要目的在於把物理世界的核心

網路空間測繪技術是通過網路測量、網路實體定位和網路連線關係及其他相關資訊的視覺化等理論和科學技術手段,也是對網路空間進行真實描述和直觀反映的一種創新技術。網路空間測繪的目標是實現對來源眾多、型別各異的網路空間資源的全面測繪。

網路空間測繪技術應用於網路攻防領域的網路空間地圖繪製,網路空間地圖能夠成為網路攻防雙方重要的“作戰地圖”,可為攻防雙方繪製網路空間對抗博弈的沙盤。從實網對抗來看,構建數字世界的高清地圖可以提供核心安全技術能力,助力相關使用者實現網路空間“掛圖作戰”。

網路空間資源測繪是目前網路空間視覺化表達比較成熟的技術,它能對網路空間中的各類資源及其屬性進行探測、融合分析和繪製。代表性工作包括美國國防部高階研究計劃局的“X 計劃”、美國國土安全部的“SHINE 計劃”、美國國家安全域性的“藏寶圖計劃”。

此外,美國諾思公司(Norse)、俄羅斯卡巴斯基實驗室(Kaspersky)等機構通過收集網路攻擊資料,繪製了網路威脅實時地圖。

某研究機構設計研發的“網路資產測繪分析系統——網探 D01”初步實現了網路空間資產測繪;某安全企業基於“鍾馗之眼”(ZoomEye)探測的網路基礎設施,繪製了全球 42 億 IP 地址的網路空間地圖。雖然網路空間測繪實現了對網路空間主要要素的探測與展示,但並未全面展示網路空間,僅是對網路空間進行了區域性資訊的視覺化。

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