The Internet AS-Level Topology: Three Data Sources and One Definitive Metric
我们计算了一组广泛的互联网AS拓扑结构的特征提取的三个数据源最常用的研究社区：跟踪路由，BGP和WHOIS。我们发现，跟踪路由和BGP拓扑结构是彼此相似的，但从WHOIS拓扑结构有很大的不同。在广泛考虑的指标，我们发现，联合度分布似乎从根本上表征互联网AS拓扑结构，以及狭隘地定义其他重要指标的值。我们讨论的具体的三个数据汇集机制和由此产生的拓扑视图之间的相互作用。特别是，我们将展示如何解释的数据汇集的特殊性，在各自的拓扑结构所产生的联合度分布的差异。最后，我们向社区发布输入拓扑数据集，以及我们计算的脚本和输出。这一补充应使研究人员能够根据实际数据验证他们的模型，并根据他们的具体需求更明智地选择拓扑数据源。
2005-12-24 cs.NI physics.soc-ph
An integrated model of traffic, geography and economy in the Internet
对互联网增长进行建模对于了解当前网络以及预测和改善其未来都很重要。迄今为止，互联网模型通常试图解释以下特征的子集：网络结构，交通流量，地理和经济。在本文中，我们提出了一个离散的，基于代理的模型，集成了所有这些。我们表明，该模型生成的网络的拓扑结构，动态和（更投机）的空间分布，是类似于互联网。
2008-02-22 cs.NI
Adding Geographical Embedding to AS Topology Generation
为了研究互联网上的大规模效应，人们引入了各种模型来生成类似互联网的自治系统（AS）拓扑结构。大规模AS拓扑的模型一直专注于复制结构图属性。其中最有前途的模型是正反馈模型（PFP）。然而，这些模型缺乏生成路由路径和实际延迟的能力.我们提出了一个模型，以丰富的AS对等点图。我们的新模型允许计算终端主机之间的连接路径，并从这些路径推断延迟。我们引入了一个新的概念的生成AS拓扑：紧的AS。我们引入了一个算法的基础上的PFP算法，生成我们的模型的实例。对生成的模型实例进行了验证，结果表明，生成的地形和地理属性与实测数据集相匹配。
2014-09-24 cs.NI
Technical Report: Performance of the Expected Force on AS-level Inernet topologies
网络科学中的许多概念都是基于理想化的网络模型。然而，基础设施网络受到特定工程和经济约束的强烈约束，而这些约束在此类模型中并不存在。一个结果是，被理论家认为是基本的概念在现实世界的情况下严重表现不佳。这促使我们测试在更多理论网络模型的背景下开发的预期力（ExF）度量是否继续预测自治系统（AS）级路由器连接的高度结构化互联网拓扑上的流行病结果。结果表明，ExF在这些拓扑结构上表现非常好，这可能反映了它们在缓解信息扩散方面的设计约束。
2015-05-15 cs.NI
OSPF extension for the support of multi-area networks with arbitrary topologies
由于区域间路由协议中采用的距离矢量方法，OSPF目前支持具有两个严重限制的多区域网络：（i）多区域拓扑被限制为两级层次结构，以及（ii）可能无法实现全局最优路由。在这封信中，我们提出了一种OSPF扩展，通过采用链路状态区域间路由协议来克服这些限制。该扩展适用于OSPFv2（IPv4）和OSPFv3（IPv6），并且对区域内部路由器完全透明。尽管其简单性，这种扩展可能会对当前互联网的运行产生很大的影响。
2017-04-28 cs.NI
On Measuring the Geographic Diversity of Internet Routes
网络中的路由多样性对于在端点之间建立具有适当安全性的可靠、高容量连接至关重要。至于互联网，路由多样性已经研究了自治系统和路由器级拓扑结构的图论不相交路径。在本文中，我们补充这些方法，提出了一种方法来衡量在地理意义上的互联网路径的多样性。通过利用IP地理定位的最新发展，我们展示了如何将traceroute发现的路径映射到地理上等效的类中。这使我们能够确定最终主机之间的主要传输路径的地理足迹，并建立在我们的观察，我们提出了一个定量的措施，任何两个主机之间的互联网路由的地理多样性。
2016-01-06 cs.NI
Routing in Small Satellite Networks: A GNN-based Learning Approach
小卫星网络（SSN）是由低轨道（LEO）上的大量小卫星组成的网络，被认为是提供无处不在的互联网接入的有效途径。为了处理随机的互联网流量，在船上路由是必要的SSN。然而，大规模、高动态的SSN拓扑结构和有限的资源使得SSN的星上路由面临着巨大的挑战。为了解决这个问题，我们转向图神经网络（GNN），这是一种固有地为图数据设计的深度学习网络，其动机是SSN可以自然地建模为图。通过利用GNN的拓扑提取能力，我们提出了一种基于GNN的学习路由方法（GLR），以实现低复杂度的接近最优的板载路由。我们设计了高阶和低阶特征提取器和交叉过程来处理SSN的高动态拓扑，即使是那些在训练中从未见过的拓扑。仿真结果表明，与现有的典型卫星路由算法相比，GLR算法在不同规模的SSN中均能获得接近最优的路由性能，同时显著降低了路由计算开销.
2021-08-19 cs.NI
Setting the Foundations for PoP-Based Internet Evolution Models
建立互联网的演化模型一直是一个长期存在的研究挑战。这种模式可以改善通信基础设施的设计和布局，降低成本并提高用户的体验质量。虽然通信基础设施与地理位置紧密相连，但过去十年中的互联网建模和预测所使用的网络元素与任何地理位置的界限都很松散。在本文中，我们设置的基础上发展的互联网的存在点（PoP）水平的基础上的演进模型。由于PoP具有强大的地理控制力，因此它们可以更好地代表互联网的发展。我们注释的PoP拓扑结构的互联网与地理，经济和人口统计信息，以实现对互联网的结构的动态的理解，以确定互联网发展的构成规律。我们认为GDP是国家层面上最强的指标，而电视市场的规模是美国大都市层面上最强的指标。最后，我们提请注意发展一个世界范围内的进化模型的局限性。
2016-12-14 cs.NI
Graph Annotations in Modeling Complex Network Topologies
复杂网络（如Internet）结构的粗略近似是一个简单的无向无权图。然而，这种近似失去了太多的细节。实际上，在这样的图中，由顶点和边表示的对象具有一些非平凡的内部结构，这些结构在不同类型的链接或节点之间变化并区分。在这项工作中，我们抽象的网络注释等额外的信息。我们引入了一个网络拓扑建模框架，将注释作为网络的扩展相关配置文件。假设我们有一个给定的网络测量这个配置文件，我们提出了一个算法来重新缩放它，以构建不同大小的网络，仍然再现原始测量的注释配置文件。使用这种方法，我们准确地捕捉网络应用程序和协议的现实模拟，或任何其他涉及复杂的网络拓扑结构，包括建模和模拟网络演进的模拟必不可少的网络属性。我们将我们的方法应用于自治系统（AS）的互联网拓扑结构与AS之间的业务关系注释。这种拓扑结构描述了互联网的大规模结构。深入了解这种结构和建模工具是研究未来互联网架构和设计的基石。我们发现，我们的技术是能够准确地捕捉结构的注释相关性在这个拓扑结构，从而再现了一些重要的属性，在合成生成的随机图。
2009-11-02 cond-mat.dis-nn cs.NI physics.data-an
On the Evolution of the Internet Economic Ecosystem
互联网的发展表现在许多方面：流量特征，互连拓扑结构和自治组件之间的业务关系。重要的是要理解这种演变为什么（以及如何）发生，以及这些动态的相互作用如何影响未来的演变和服务。我们提出了一个网络感知的宏观模型，该模型捕捉了应用程序和网络提供商的特征和相互作用，并展示了它如何导致生态系统的市场均衡。通过分析市场均衡的驱动力和动态，我们对互联网演化的原因和影响有了一些基本的认识，解释了为什么历史上和最近发生了一些演化。此外，通过预测未来可能的发展，我们的模型可以帮助应用程序和网络提供商做出明智的商业决策，以便在这个竞争激烈的生态系统中取得成功。
2012-11-26 cs.NI
Deductive Way of Reasoning about the Internet AS Level Topology
我们目前对互联网AS级拓扑结构的理解是基于测量和归纳型模型，这些模型建立了描述单个AS行为（节点和边缘动态）的规则，并使用归纳法将这些个体行为的后果概括为完整的AS生态系统。在本文中，我们建议第三，演绎的方法，我们有前提的整个AS系统和这些前提的后果是通过演绎推理确定的。我们表明，这样的演绎方法可以互补的见解的AS图的拓扑性质。虽然归纳模型可以主要反映高级统计数据（例如度分布，聚类，直径），但演绎推理可以识别无所不在的子图和对等可能性。我们还提出了一个模型，称为YEAS，结合我们的演绎分析结果，产生的拓扑结构包含传统的和新颖的AS级互联网的指标。
2015-12-10 cs.NI
The Rich-Club Phenomenon In The Internet Topology
我们表明，互联网拓扑结构在自治系统（AS）的水平有一个丰富的俱乐部现象。富节点，即少量节点和大量链接，彼此连接得非常好。富俱乐部是一个核心层，我们使用富俱乐部连接性和节点-节点链接分布来测量。我们在AS之间没有任何启发式假设的情况下获得了这个核心层。富俱乐部现象是区分幂律拓扑结构的一种简单的定性方法，并为新的网络模型提供了一个标准。为了证明这一点，我们比较了AS图的富俱乐部与使用Barabási-Albert（BA）无标度网络模型，健身BA模型和Inet-3.0模型获得的网络。
2003-09-17 cs.NI
Analyzing and modelling the AS-level Internet topology
最近，我们引入了富俱乐部现象作为一个定量的度量来表征自治系统级互联网拓扑（AS图）的层次结构，我们提出了互动增长（IG）模型，它密切匹配的度分布和层次结构的AS图和比较favourble与其他可用的互联网幂律拓扑生成器。我们的研究是基于广泛使用的BGP AS图从俄勒冈州BGP路由表。研究人员认为，从CAIDA的主动探测工具Skitter收集的Traceroute数据中提取的Traceroute AS图更加完整和可靠。为了慎重起见，本文对Traceroute AS图和BGP AS图的拓扑结构进行了分析和比较。我们还比较了IG模型和著名的Barabasi-Albert（BA）模型生成的两个合成的互联网拓扑结构。结果表明，两种AS图都表现出富俱乐部现象，且具有相似的层级结构，与IG模型的结果非常吻合，而BA模型则完全没有表现出富俱乐部现象。
2003-06-30 cs.NI
Systematic Topology Analysis and Generation Using Degree Correlations
我们提出了一种新的，系统的方法来分析网络拓扑结构。我们首先介绍了dK-系列的概率分布指定所有的度相关的d大小的子图的一个给定的图G。d的值越大，G的性质就越多，代价是概率分布的表示越复杂。使用这个系列，我们可以定量地测量两个图之间的距离，并构建随机图，精确地再现几乎所有的度量在文献中提出的。dK系列的性质意味着它还将捕获可能提出的任何未来指标。使用我们的方法，我们构造图d= 0，1，2，3，并证明这些图再现，越来越准确，测量和建模的互联网拓扑结构的重要属性。我们发现，d=2的情况下是足够的，对于大多数实际的目的，而d=3基本上重建互联网AS和路由器级的拓扑结构。我们希望，一个系统的方法来分析和综合拓扑结构提供了一个显着的改进，提供给网络拓扑和协议研究人员的工具集。
2006-07-29 cond-mat.stat-mech cs.NI physics.soc-ph
Data-driven Intra-Autonomous Systems Graph Generator
Institute of Computing, UNICAMP – University of Campinas（坎皮纳斯大学计算研究所）；NTNU – Norwegian University of Science and Technologies（挪威科技大学）；Wageningen Data Competence Center（瓦赫宁根数据能力中心）
本文提出基于深度学习的自治系统内部图生成器DGGI及大规模真实数据集IGraphs，通过准确再现中心性、聚类、同配性和节点度等属性，显著优于现有互联网拓扑生成器。
2024-02-26 cs.LG cs.NI
Internet Anomaly Detection based on Complex Network Path
在大规模互联网中检测网络故障或网络攻击等异常行为是一项重要而又具有挑战性的任务。近年来，基于Internet流量的异常检测技术得到了广泛的发展，但基于复杂网络的结构化数据集异常检测技术的研究才刚刚成为热点。本文提出了一种考虑网络崩溃变化的大规模Internet拓扑异常检测方法。为了量化Internet拓扑结构的动态变化，提出了网络路径变化系数（NPCC），它能突出Internet在连续受到攻击后的异常状态。此外，我们提出了决策函数，这是启发斐波那契序列，以确定互联网是否异常。即当前网络的NPCC超出了由前k个网络拓扑NPCC构成的正常域，则当前网络是异常的。最后，在三个异常事件的拓扑数据上对新的异常检测方法进行了测试。结果表明，当k = 36时，所有事件的检测准确率均在97%以上，每个事件的检测精度分别为90.24%、83.33%和66.67%。实验结果表明，当k值越大时，检测性能越好，且该方法对网络故障引起的异常行为的检测性能优于对蓄意攻击引起的异常行为的检测性能。与传统的异常检测方法相比，本文的工作对于政府或组织在检测大规模异常事件的项目中可能更加简单和强大。
2017-10-17 cs.NI
In-Network Caching vs. Redundancy Elimination
已经提出了网络级冗余消除（RE）技术以减少因特网中的业务量。以及互联网中WAN接入的成本。RE中间盒通常放置在网络接入网关中，并从分组中剥离重复数据。最近，已经提出了通用网络级缓存架构作为替代方案，以减少网络中的冗余数据流量，与RE相比具有优点和缺点。在本文中，我们比较了一个通用的网络缓存架构对国家的最先进的冗余消除（RE）的解决方案在真实的网络拓扑结构，提出了每种技术的优势。我们的研究结果表明，在网络缓存架构优于国家的最先进的RE解决方案，在广泛的流量特性和参数。
2013-11-28 cs.NI
Forecasting and Event Detection in Internet Resource Dynamics using Time Series Models
目前，因特网已成为一个国家占主导地位和可行的数据通信基础设施。自治系统（AS）资源是互联网的构建块，是AS编号、IPv4和IPv6前缀。AS数量增长是互联网基础设施发展的指标之一。因此，对长期趋势和随机变化行为的理解对于发现增长过程中的重大事件至关重要。在这项工作中，基于时间序列的近似被认为是数学建模和预测每年的AS增长。五个国家，即印度，中国，日本，韩国和台湾的AS数据是从APNIC档案中提取的。ARIMA模型具有不同的自回归和移动平均参数进行预测。本文报告了模型的验证、参数估计、点预测和预测区间，并给出了这五个国家的95%置信水平。与其他国家相比，变化的显著水平变化，年度间绝对变化（IAAV）的正增长百分比以及广告AS的更高百分比表明印度从2007年起互联网基础设施的快速增长和更广泛的全球可达性。IAAV变化点与GDP增长周期之间的相关性表明，服务业行业的增长是显着的年度变化背后的驱动力。
2013-06-27 cs.NI
Internet Topology over Time
很少有研究仔细研究互联网的拓扑结构如何随着时间的推移而演变;大多数研究都集中在特定时间点拍摄的快照上。在本文中，我们研究了互联网的自治系统图的拓扑结构的演变，研究如何8个常用的拓扑措施从2002年1月到2010年1月的变化。我们发现，除了平均路径长度和聚类系数外，大多数测度的分布保持不变。自2005年以来，平均路径长度缓慢而稳定地增加，平均聚类系数稳步下降。我们假设这些变化是由于互联网发展的对等策略的变化。我们还调查了一个令人惊讶的功能，即最大程度的变化不大，一个方面，不能捕捉到没有建模链接删除。我们的结果表明，通过将稳态生成的拓扑与真实数据的快照进行比较来评估互联网图的模型对于许多措施来说都是合理的。然而，准确地匹配时变属性是更困难的，因为我们证明了对2010年的数据评估10个著名的模型。
2012-02-17 cs.NI cs.SI
Social Distancing and the Internet: What Can Network Performance Measurements Tell Us?
COVID-19大流行及相关限制迫使许多人在家通过互联网工作、学习和社交。人们似乎一致认为，发达国家的互联网基础设施很好地处理了由此产生的流量激增。在本文中，我们研究了美国联邦通信委员会测量宽带美国计划在美国大流行之前和期间收集的网络测量数据。我们分析这些数据，以了解封锁令对美国各地固定宽带互联网基础设施性能的影响，并试图将互联网使用模式与封锁期间用户行为的变化相关联。我们发现，数据使用变化等关键指标与文献基本一致。通过额外的分析，我们发现了城市和农村地区之间的差异，工作日，周末和每小时互联网使用模式的变化，以及一些用户的网络拥塞迹象。
2021-01-14 cs.NI
Simulink based VoIP Analysis
如果没有可靠的数据网，互联网上的语音通信是不可能的，当分布式网络拓扑与数据包结合使用时，这是第一次可用。早期的网络使用单中心节点网络，其中单个工作站（服务器）负责通信。这就造成了问题，就像中心节点出现故障一样，（工作站）什么都不能工作。分布式系统解决了这个问题，在分布式系统中，通过在许多节点之间分散负载来提高可靠性。分组交换和分布式网络的想法相结合，这种组合增加了可靠性，速度和负责互联网上的语音通信，IP语音（VoIP）这些数据包通过分组交换网络（如互联网）传播，并到达目的地，在那里使用兼容的编解码器（音频编码器/解码器）进行解压缩，并转换回模拟音频。介绍了VoIP网络的Simulink体系结构。
2010-06-04 cs.NI
Multi-tree Quantum Routing in Realistic Topologies
针对量子纠缠分发网络长距离高效建链需求，提出含多个DODAG的多树异步路由方法，仿真验证其在多种拓扑下较单树方法可显著提升端到端纠缠速率。
2024-08-12 cs.NI quant-ph
Measuring the Internet during Covid-19 to Evaluate Work-from-Home
2019冠状病毒病从根本上改变了我们的生活，许多政府和企业要求在家工作（WFH）和远程教育。然而，在家工作的政策并不总是为全球所知，即使颁布，遵守情况也可能各不相同。这些不确定性表明需要衡量WFH并确认实际政策执行情况。我们展示了一种新的算法，可以从白天网络使用的变化中检测WFH。我们发现，变化敏感的网络反映了移动计算机的使用，检测WFH从网络强度的变化，IP地址响应的昼夜和每周模式。我们的算法提供了新的分析现有的，连续的，全球扫描的大多数响应IPv4互联网（约5.1M /24块）。重复使用现有数据使我们能够研究新冠肺炎的出现，揭示全球反应。我们证明了算法在网络与已知的地面真相，评估数据重建和算法设计选择与现实世界的数据的研究，并验证我们的方法通过测试随机样本对新闻报道。除了与Covid相关的WFH外，我们还发现其他政府授权的封锁。我们的研究结果表明，第一次使用的网络强度的非现实世界的行为和政策。
2022-06-10 cs.NI
Ricci Curvature of the Internet Topology
互联网拓扑结构的分析表明，互联网拓扑结构具有负曲率，由Gromov的“薄三角形条件”测量，这与核心拥塞和路由可靠性密切相关。在这项工作中，我们分析了离散Ricci曲率的互联网，定义奥利维尔，林等Ricci曲率措施是否局部距离发散或收敛。它是一个更局部的度量，使我们能够了解网络中曲率的分布。我们通过各种互联网数据集显示，Ricci曲率的分布是分散的，这表明网络拓扑结构是非均匀的。我们还表明，Ricci曲率有有趣的连接到本地的措施，如节点度和聚类系数，全球措施，如介数中心和网络连接，以及辅助属性，如地理距离。这些观察增加了复杂网络理论中几何结构的丰富性。
2015-01-17 cs.CG cs.NI cs.SI
Reasoning About Internet Connectivity
本文首次提出互联网核心的概念定义，以可达性而非权威为基础，引入半岛和岛屿概念，改进测量系统并证明无人能单方面控制互联网核心。
2024-07-19 cs.NI
Two Models for the Study of Congested Internet Connections
在本文中，我们介绍了两个确定性模型，旨在捕捉拥塞的互联网连接的动态。第一个模型是一个连续时间模型，它将微分方程系统与其中一个状态变量的突然变化相结合。第二个模型是一个离散时间模型，其时间步长是从系统中自然产生的。从这些模型的结果显示出良好的协议与著名的ns网络模拟器，优于以前的，类似的模型的结果。这在很大程度上是由于使用突变来反映丢失数据包的影响。我们还讨论了该模型在网络流量状态估计中的潜在用途。
2004-09-13 cs.NI
The (thin) Bridges of AS Connectivity: Measuring Dependency using AS Hegemony
域间路由是互联网的一个重要组成部分，它是为任意策略、经济模型和拓扑而设计的。这种多功能性转化为一个非常复杂的系统，很难理解。然而，监测域间路由基础设施是了解互联网的当前状态，并改善it.In本文中，我们设计了一种方法来回答两个简单的问题是必不可少的：这是常见的中转网络用于达到一定的AS？这个AS在多大程度上依赖于这些传输网络？为了回答这些问题，我们消化AS路径广告与边界网关协议（BGP）到AS图和测量节点的中心性，这是一个AS躺在两个其他AS之间的路径的可能性。我们的建议完全依赖于AS霸权指标，一种新的方式来量化节点的中心性，同时考虑到偏向BGP提供的部分视图。我们的分析使用14年的BGP数据完善了我们对互联网扁平化的知识，但也展示了一级网络在当今IPv4和IPv6互联网中的巩固地位。我们还研究了与两个内容提供方（Google和Akamai）的连接，并研究了托管DNS根服务器的网络的AS依赖性。这些案例研究强调了所提出的方法在帮助ISP规划和评估基础设施部署方面的好处。
2017-11-08 cs.NI
Performance Evaluation of Advanced Congestion Control Mechanisms for COAP
本文通过Cooja模拟器在不同网络拓扑和链路投递率下评估CoAP的三种拥塞控制机制，发现CoCoA+在恒定流量场景中性能优于默认CoAP和CoCoA。
2023-05-09 cs.NI
Characterizing the Robustness of Complex Networks
随着越来越雄心勃勃的计划，如GENI和FIND，寻求设计未来的互联网，它成为当务之急，以定义健壮的拓扑结构的特征，并建立未来的网络优化的鲁棒性。本文研究了网络拓扑结构的特点，保持高水平的吞吐量，尽管有多种攻击。为此，我们选择属于主要网络模型和一些现实世界的网络拓扑结构。我们考虑三种类型的攻击：删除随机节点，高度节点和高介数节点。我们使用弹性作为我们的鲁棒性措施，并通过我们的分析，说明不同的拓扑结构可以有不同程度的鲁棒性。特别是，弹性可以下降到0.8%的上限的基础上使用的攻击。这一结果证实了优化网络拓扑设计的必要性。此外，我们实现了一个权衡功能，结合弹性下的三种攻击策略，并考虑网络的成本。我们广泛的模拟表明，对于一个给定的网络密度，定期和半定期的拓扑结构可以有更高程度的鲁棒性比异构拓扑结构，链路冗余是一个充分的，但不是必要的鲁棒性条件。
2009-09-25 cs.NI cs.PF physics.data-an
System Design Considerations For Internet Of Things (IoT) With Category-M Devices In LTE Networks
物联网（IoT）的成功网络部署需要许多关键的系统设计考虑因素。本文重点介绍了如何设计支持Cat-M设备的LTE系统，以应对3GPP标准对这种新设备类型施加的众多限制。对控制信道、控制和数据定时关系的根本改变、对支持半重复的需要以及可变重复长度提出了重大挑战，特别是当试图满足Cat-M设备的关键覆盖KPI而同时保留传统LTE设备的容量KPI时。此外，物联网流量的性质与传统LTE数据有着根本的不同，需要改变现有的系统参数和MAC算法。最后，我们将讨论在Cat-M设备上支持IP语音流量的主题以及其中的挑战。
2019-02-01 cs.NI
Hypersparse Neural Network Analysis of Large-Scale Internet Traffic
互联网正在改变我们的社会，需要对互联网流量进行定量了解。我们的团队收集和管理最大的公开互联网流量数据，包含500亿个数据包。利用一种新的hypersarse神经网络分析的“视频”流的流量使用10,000个处理器在麻省理工学院超级云揭示了一个新的现象：否则看不见的叶节点和孤立的链接在互联网流量的重要性。我们的神经网络方法进一步表明，一个双参数修改的Zipf-Mandelbrot分布准确地描述了各种各样的源/目的地统计移动样本窗口范围从100，000到100，000，000包的集合，跨越几年和大陆。推断出的模型参数区分不同的网络流，并且模型叶参数与不同底层网络拓扑中的流量的分数强烈相关。超解析神经网络流水线具有高度适应性，并且可以通过对图像滤波器函数的简单改变来合并不同的网络统计和训练模型。
2019-07-11 cs.CY cs.DC cs.NI
Characterizing Service Provider Response to the COVID-19 Pandemic in the United States
COVID-19疫情导致数十亿人的日常生活习惯发生巨大变化。用户越来越依赖家庭宽带互联网接入来进行工作、教育和其他活动。这些变化导致了互联网流量模式的相应变化。本文旨在描述这些变化对美国互联网服务提供商的影响。我们研究了三个问题：（1）由于COVID-19大流行，美国的交通需求如何变化？（2）这些变化对互联网性能有什么影响？（3）服务提供商如何应对这些变化？我们使用来自不同来源的数据来研究这些问题。我们对美国两家大型ISP互联数据的分析显示，2020年第一季度的峰值流量率增长了30-60%。特别是，我们观察到一个主要ISP的流量下游峰值增加了13-20%，而上游峰值增加了30%以上。此外，我们观察到各ISP的性能随流量变化而发生显著变化，在发布居家订单后延迟明显增加，随后在4月后流量稳定。最后，我们观察到，在响应使用的变化，互联网服务提供商积极增加容量的互连，在两倍以上的正常容量增加的速度。同样，视频会议应用程序也增加了其网络足迹，使其广告IP地址空间增加了一倍以上。
2020-11-01 cs.NI
Internet Control Plane Event Identification using Model Based Change Point Detection Techniques
随着许多全球组织在印度部署数据中心和内容服务，全球目的地的前缀可达性性能研究引起了我们的关注。互联网拓扑中发生的故障和攻击等事件会影响控制平面中宣布的自治系统（AS）路径以及空间分布AS的前缀可达性。因此，客户对服务的可达性在增加的延迟和短时间或长时间的中断方面经历。控制平面事件检测中的挑战是数据平面流量何时能够正确到达预期目的地。然而，检测此类事件对于内容和数据中心行业的运营至关重要。通过监测AS路径长度分布、空间前缀可达性分布和覆盖重叠路由比等空间分布的路由表特征，可以检测控制平面事件。在我们的工作中，我们研究前缀AS路径从公开的路由视图数据和分析的全球可达性，以及可达印度AS拓扑结构。为了捕捉空间事件在一个单一的时间模式，我们提出了一个基于计数的措施，使用前缀宣布的x %的空间对等体。采用统计特征的变化点检测和时间偏差算法的时间序列的建议措施，我们确定发生的长和随机控制平面事件。事件的影响和持续时间也被量化。我们使用SEA-Me-We 4电缆切断事件在印度AS拓扑的控制平面上的表现形式来验证所提出的措施的机制。考虑对2012年6月6日（长期事件）和2012年4月17日（随机事件）发生的电缆切断事件进行确认。
2013-06-27 cs.NI
Plotinus: A Satellite Internet Digital Twin System
本文提出基于微服务的卫星互联网数字孪生系统 Plotinus，通过模块化设计支持物理层和路径计算方法替换，实现跨层、实时且可扩展的动态网络仿真，有效解决了现有平台在详细实现、实时响应和可扩展性上的挑战。
2024-03-25 cs.DC cs.NI
Oscilloscope: Detecting BGP Hijacks in the Data Plane
互联网路由协议（BGP）缺乏安全性，使得攻击者能够转移互联网流量，从而造成服务中断，货币欺诈，甚至公民监视数十年。最先进的防御依赖于地理分布的BGP监视器来检测流氓BGP公告。然而，正如我们所展示的，攻击者可以通过设计他们的公告来轻松逃避检测。本文提出了一种基于实时流量分析的BGP劫持检测方法-示波器。由于劫持不可避免地改变了改道交通的特征，因此关键的想法是实时的跟踪这些变化并标记它们。主要的挑战是，“正常”的互联网事件（例如，网络重新配置、链路故障、负载均衡）也改变了底层的流量特征--它们比劫持更频繁。因此，简单的流量分析会导致太多的误报。我们观察到，劫持通常针对互联网服务提供商宣布的前缀的一个子集，只转移他们的流量的一个子集。相比之下，正常事件导致前缀和流量之间的更均匀的变化。示波器使用此观察结果通过检查非劫持事件是否影响多个相关前缀来过滤掉非劫持事件。我们的实验评估表明，示波器快速，准确地检测劫持在现实的交通轨迹包含数百个事件。
2023-01-30 cs.NI
COHORT: Collaborative Orchestration for Hardening via Offensive Replay on Emulated Topologies
Ben-Gurion University of The Negev（贝内-约尔大学内盖夫分校）；Jerusalem College of Technology（耶路撒冷技术学院）；Fujitsu（富士通）
提出COHORT框架，利用多智能体LLM在GNS3仿真器上自动生成并验证企业网络缓解措施，通过对抗重放评估有效性，46.7%的缓解措施既阻断攻击又保持连通性。
2026-06-29 cs.AI cs.CR cs.MA
Virtual Multi-Topology Routing for QoS Constraints
针对MTR链路状态开销高且难以满足严格QoS约束的问题，提出vMTR方法，通过从少量真实拓扑持续推导静默虚拟拓扑进行路由，并设计多项式精确算法，大幅减少真实拓扑数量并提升对QoS变化的鲁棒性。
2024-01-08 cs.NI
New Phenomena in Large-Scale Internet Traffic
该研究通过大规模互联网流量数据分析发现叶节点和孤立链路的重要性，提出双参数修正Zipf-Mandelbrot分布可准确描述流量统计特征，且模型参数可区分网络流、关联网络拓扑。
2022-01-16 cs.CY cs.DC cs.NI
A Reflection on the Organic Growth of the Internet Protocol Stack
在过去的15年里，互联网架构继续有机地发展，为经典的TCP/IP协议栈引入了新的报头和协议。更具体地说，我们确定了两个主要趋势。首先，通常大多数通信都是在L3或L4加密的。第二，由于协议僵化，开发人员已经求助于上层来引入新功能（L4及以上）。例如，QUIC的连接迁移功能提供了L4的移动性。在本文中，我们提出了这些变化的反映，并试图通过向TCP/IP堆栈添加两个额外的协议头来形式化它们：一个用于安全性，另一个用于新功能。我们必须注意到，我们并不是在展示一个新的架构，而是在尝试绘制它已经存在的东西。此外，我们详细阐述了使我们来到这里的力量，我们列举了目前正在形成这些新标题的建议。我们还详细分析了这些趋势的三个例子：零信任网络范式，QUIC传输协议和现代SD-WAN系统。最后，我们提出了一个形式化的这种体系结构，通过增加这两个额外的层的TCP/IP协议栈。我们的目标是引发对当前互联网架构变化的讨论。
2022-08-10 cs.NI
Low Power Wide Area Networks (LPWANs) for Internet of Things (IoT) Applications: Research Challenges and Future Trends
物联网（IoT）显著改变了对连接的要求，主要是关于长电池寿命，低设备成本，低部署成本，扩展覆盖范围和支持大量设备。在这些需求的推动下，几种不同的蜂窝和非蜂窝低功耗广域网（LPWAN）解决方案正在涌现，并在物联网业务和整体连接市场上展开竞争。受此启发，在本文中，我们回顾和比较了不同LPWAN解决方案的设计规范，并讨论了它们对不同物联网应用的适用性。最后，我们提出的挑战，未来的趋势，和潜在的研究方向LPWAN。
2016-11-02 cs.NI
ex uno pluria: The Service-Infrastructure Cycle, Ossification, and the Fragmentation of the Internet
在本文中，我将首先论证服务基础设施周期是网络演进的基础。网络的建立是为了以预期的规模提供某些服务。新的应用和/或规模的显著增加需要重新考虑导致新部署的网络机制。这一过程经过40年的反复迭代，产生了我们今天所知的互联网，这是一个共同和共享的全球网络基础设施，提供几乎所有的服务。我将进一步论证，使用简短的历史案例研究，网络机制部署的成功通常取决于机制演化是否遵循这个周期的迭代。许多人注意到，这个网络，即互联网，已经变得僵化，无法根据新的需求进行改变。换句话说，经过几十年的运行，服务基础设施周期已经卡住了。然而，新的服务需求和规模的增加继续对这种僵化的基础设施施加巨大的压力。我猜想，其结果将是一种碎片化，这种碎片化的开端在今天是显而易见的，最终将从根本上改变网络基础设施的特征。通过引入ManyNets世界，这种碎片化将润滑服务基础设施周期，使其能够继续管理网络的发展。最后，我简要讨论了这个新兴的ManyNets世界对网络研究的可能影响。
2017-12-12 cs.NI
TRACE: Traceroute-based Internet Route change Analysis with Ensemble Learning
Institute of Exact and Technological Sciences -- Federal University of Viçosa (UFV)（精密与技术科学研究所——维索萨联邦大学）
本文提出 TRACE 方法，通过集成学习分析 traceroute 延迟数据，有效检测路由变更，优于传统方法。
2026-03-21 cs.AI cs.LG cs.NI
The Effect of the Russian-Ukrainian Conflict from the Perspective of Internet eXchanges
2022年，俄罗斯入侵乌克兰。据了解，乌克兰因基础设施受损而面临停电。另据了解，俄罗斯遭到了国际社会的抵制。然而，对两国电信的影响仍然未知。在本文中，我们量化的程度，在这两个国家的互联网受到影响，通过分析路由表从五个大型互联网交换点（IXP）。IXP提供了一个互连的中心点，可以在自治系统（AS）之间自由交换互联网流量。这种中心性使IXP成为分析Internet基础设施变化的一个很好的有利位置。根据在冲突开始之前和之后收集的数据，我们观察到乌克兰互联网网络受到相当大的破坏，多次中断，俄罗斯网络受到的破坏很小。平均有11.12%的乌克兰AS在每次IXP时无法访问。我们确定了最大的中断以及导致这些中断的事件。本文强调了网络和管理社区冲突期间的弹性问题，并作为未来更深入研究的基础。
2022-11-11 cs.NI
Self-Adjusting Ego-Trees Topology for Reconfigurable Datacenter Networks
用于数据中心（DC）和高性能计算（HPC）网络的最先进拓扑是需求无关的和静态的。因此，这种网络拓扑是针对最坏情况的流量场景进行优化的，并且在存在这种情况时不能利用不断变化的需求模式。然而，最近的光交换技术实现了实时动态重新配置电路交换拓扑的概念。这种能力为设计自调整网络打开了大门：具有需求感知和动态拓扑的网络，其中节点之间的链接可以在线建立和重新调整，并响应不断变化的流量模式。本文研究了最近提出的光学叶-脊可重构网络模型。我们提出了一种新的算法，GreedyEgoTrees，动态地改变网络拓扑结构。该算法为网络中的节点建立自我树，节点相互合作，相互帮助，同时考虑到网络的全局需求。我们表明，GreedyEgoTrees具有良好的理论属性，优于其他可能的算法（如静态扩展器和贪婪的动态匹配），可以显着提高平均路径长度为真正的DC和HPC的痕迹。
2022-02-01 cs.NI
Internet Outage Detection using Passive Analysis (Poster Abstract and Poster)
自然灾害、政治事件、软件或硬件问题以及人为错误导致的中断给电子商务带来了巨大的成本（亚马逊每分钟6.6万美元）。虽然一些现有的系统检测互联网中断，但这些系统往往过于不灵活，在整个互联网上使用固定的参数，并具有类似于EUUM的变化检测。相反，我们提出了一个使用被动数据的系统，覆盖IPv4和IPv6，为每个块定制参数，以优化我们的贝叶斯推理模型的性能。我们的海报描述了我们的三个贡献：首先，我们展示了自定义参数如何使我们能够经常检测到精细时间尺度（5分钟）和精细空间分辨率（/24 IPv4和/48 IPv6块）的中断。我们的第二个贡献是表明，通过为不同的块调整不同的参数，我们可以缩减时间精度，以覆盖更具挑战性的块。最后，我们展示了我们的方法扩展到IPv6，并提供了IPv6中断的第一个报告。
2022-10-03 cs.NI
Curvature and temperature of complex networks
我们发现，异构度分布在观察到的复杂网络的无标度拓扑结构可以出现作为隐藏的双曲空间的指数膨胀的后果。费米-狄拉克统计提供了双曲距离作为链接能量的物理解释。隐藏空间曲率影响度分布的异质性，而聚类是温度的函数。我们将互联网嵌入到双曲平面，并发现嵌入和我们的双曲模型之间的显着一致性。除了证明我们的模型是现实的，这种嵌入可以用于路由只有本地信息，这对提高互联网路由的性能具有重要的承诺。
2009-09-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cs.NI
Measuring Network Robustness by Average Network Flow
互联网骨干网和电网等基础设施网络对我们的日常生活至关重要。随着网络攻击的普遍存在，衡量其健壮性已成为一个重要问题。迄今为止，已经提出了许多鲁棒性度量。鲁棒性度量需要具有以下三个性质：考虑全局网络拓扑，在添加链路时严格增加，以及在稀疏网络上的节点数量方面具有二次复杂性。本文提出用平均网络流（ANF）作为鲁棒性度量，证明了它是严格递增的，并利用Gomory-Hu树给出了一个计算ANF的二次复杂度算法。因此，ANF本质上考虑到全球网络拓扑结构，ANF是一个新的鲁棒性度量满足这三个属性。此外，本文还将ANF与现有的7个代表性指标进行了比较，表明每个指标都有自己的特点，因此在衡量网络鲁棒性方面没有灵丹妙药，建议将几个指标一起应用以获得全面的看法。最后，通过实验的情况下，网络拓扑保持相同数量的节点和链接，一些有趣的行为的鲁棒性度量报告。
2021-07-02 cs.NI cs.SI
A Game-Theoretic Model for Analysis and Design of Self-Organization Mechanisms in IoT
提出了一种基于网络形成博弈的物联网（IoT）自组织框架，将异构和多接口节点建模为自利代理，个体决定与其他代理建立和切断链接。通过对静态博弈的分析，我们正式确认了现实拓扑的出现，并分析建立了导致稳定的多跳网络结构的标准。
2017-01-17 cs.GT cs.NI
A Multi-Perspective Study of Internet Performance during the COVID-19 Outbreak
新型冠状病毒SARS-CoV-2的迅速传播促使世界各国政府做出了前所未有的反应。世界上三分之一的人口处于不同程度的封锁之中，互联网已成为开展大多数商业和教育活动的主要媒介。本文旨在从多个角度阐述第一波疫情期间互联网的表现。我们调查的互联网控制平面和数据平面的性能，从一些全球分布的有利位置。我们还仔细研究了两个案例。首先，我们利用一家全球视频会议提供商的流量日志，研究了疫情期间视频流量的增长情况。其次，我们利用全国范围内部署的测量探针来评估疫情期间移动网络的性能。我们发现，封锁明显影响了互联网性能的几乎所有方面。接入网络已经经历了峰值和非峰值端到端延迟的增加。移动网络在下载速度方面表现出显著的变化，而某些类型的视频流量已经增加了一个数量级。尽管有这些变化，互联网似乎已经相当好地应对了封锁交通。
2021-01-13 cs.CY cs.NI
Aeronautical Ad Hoc Networking for the Internet-Above-The-Clouds
依靠“智能天空”支持空中交通和“云端互联网”提供机上娱乐的工程愿景已成为未来飞机工业的当务之急。航空自组织网络（AANET）构成了一个引人注目的概念，通过商业客机之间的自主和自配置无线网络将空对地（A2 G）网络的覆盖范围扩展到海洋和偏远空域，在云层上方提供宽带通信。AANET的概念可以被看作是一个新的成员的家庭移动自组织网络（MANET）在行动之上的云。然而，AAN具有更动态的拓扑结构，更大和更可变的地理网络规模，更严格的安全要求和更恶劣的传输条件。这些特性给飞机移动性建模、航空信道建模和干扰抑制以及网络调度和路由等方面带来了更严峻的挑战。本文通过描述相关场景、要求和挑战，概述了AANET解决方案。对自适应移动自适应网的移动模型、网络调度和路由、安全性和干扰等关键技术的研究进行了综述。此外，我们还确定了与开发AANESTs相关的剩余挑战，并提出了他们的潜在解决方案以及开放的问题。介绍了AAN的设计框架和关键技术问题，并给出了一些最新的研究成果。此外，一系列的性能指标优化设计AANESTRUCTURE和一些代表性的多目标优化算法进行了概述。
2019-05-17 cs.NI eess.SP
Interpreting Manifolds and Graph Neural Embeddings from Internet of Things Traffic Flows
Universidad Rey Juan Carlos（雷昂·卡洛斯大学）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；Centro de Investigación for Data, Complex Networks and Cybersecurity Sciences, Universidad Rey Juan Carlos（数据、复杂网络与网络安全科学研究所，雷昂·卡洛斯大学）
本研究提出一种可解释的流程，通过将高维嵌入映射到潜在流形，实现对物联网流量流中设备关系的可视化和可解释监控。
2026-02-06 cs.CR cs.LG cs.NI
Characterizing Internet Video for Large-scale Active Measurements
高清晰度视频内容在网络上的可用性带来了显着的变化，在互联网视频的特性，但没有太多的研究已经做了这种变化后，视频的特征。视频长度、格式、目标比特率和分辨率等视频特征为设计自适应比特率（ABR）算法、调整动态自适应HTTP流媒体（DASH）播放器中的播放缓冲区大小、对视频帧大小的可变性进行建模等提供了有价值的输入。本文介绍了2013年和2014年收集的数据集，其中包含130多个，来自58个国家/地区YouTube观看次数最多（或最受欢迎）视频排行榜的000个视频。我们描述了YouTube上的视频的基本特征，每个类别，格式，视频长度，文件大小和数据率的变化，观察视频长度和文件大小符合对数正态分布。我们表明，三分钟的视频足以代表其即时数据率波动，我们可以推断数据率特性不同的视频分辨率从一个单一的给定的。基于我们的研究结果，我们设计了主动测量网络视频的性能。
2014-08-07 cs.MM cs.NI
Tracking The Trackers: Commercial Surveillance Occurring on U.S. Army Networks
研究分析了美国陆军网络上存在的商业跟踪器，发现21%的访问域为跟踪器，建议通过网络配置和政策调整减少商业跟踪风险。
2026-02-12 cs.CY cs.NI
Packet Routing for the Quantum Internet
School of Electrical Engineering and Telecommunications, University of New South Wales（新南威尔士大学电气工程和电信学院）
该研究针对量子互联网中的数据包路由提出新设计，利用IPv6扩展报头，采用极简方法改动标准，概述实现相关量子过程的更改，所提架构能实现更广泛量子结果，提供了通过少量添加IPv6来调用新量子路由结果的途径。
2026-07-08 cs.NI quant-ph
