The Workshop on Internet Topology (WIT) Report
因特网拓扑分析最近在计算机科学、物理学和数学科学中引起了极大的兴趣。然而，来自这些不同学科的研究人员往往从不同的角度来处理同一个问题。因此，互联网拓扑分析和建模领域必须解决不一致的发现，相互冲突的索赔和相互矛盾的陈述。2006年5月10日至12日，CAIDA主办了互联网拓扑研讨会（WIT）。研讨会汇集了计算机科学、物理学和数学科学领域的一组研究人员，旨在改善这些科学学科之间的交流，实现跨学科交叉，确定不同方法的共性，促进协同作用，并利用从多个角度探索类似问题所产生的丰富性。本报告介绍了研讨会的调查结果，概述了一组相关的开放式研究的问题，与会者确定，并得出结论，可以受益于互联网拓扑研究感兴趣的所有科学界的建议。
2006-12-07 cs.NI
Accurately modeling the Internet topology
基于测量的互联网拓扑数据，我们发现，有两种机制是必要的正确的建模的互联网拓扑结构在自治系统（AS）的水平：新节点和新的内部链接的交互式增长，和一个非线性的优先附件，其中的偏好概率描述的正反馈机制。基于上述机制，我们引入了正反馈偏好（Positive-Feedback Preference，PFP）模型，该模型精确地再现了AS级互联网的许多拓扑性质，包括：度分布、富俱乐部连通性、最大度、最短路径长度、短圈、区分混合和介数中心性。PFP模型是一种唯象模型，它为研究真实复杂网络的演化动力学提供了新的视角。
2004-09-13 cs.NI
Yarrp'ing the Internet: Randomized High-Speed Active Topology Discovery
获得互联网拓扑的“快照”仍然是一项难以捉摸的任务。现有的主动拓扑发现技术和系统需要大量的探测时间，在此期间，底层网络可能经历瞬态动态。这项工作考虑了主动探测如何在几分钟而不是几天内收集互联网拓扑。主动拓扑映射的传统方法面临两个主要的速度和规模障碍：i）每迹状态维护;以及ii）低并行度。基于这一观察，我们开发Yarrp（在随机路由器逐步叫喊），一种新的跟踪路由技术，专为高速率，互联网规模的探测。Yarrp是无状态的，当它们异步到达时，它会重新构造来自于replies的所有必要信息。为了避免探测流量使路由器或链路过载，Yarrp随机排列输入IP x TTL空间。我们以100 Kpps的速度运行Yarrp，在这个速度下，从一个有利位置到IPv4互联网上的所有/24的路径可以在大约一个小时内被映射。我们比较Yarrp对现有的系统，并通过高采样率Yarrp使拓扑动力学的例子。
2018-05-29 cs.NI
Revisiting Internet AS-level Topology Discovery
在过去的几年里，互联网拓扑结构的准确模型的发展受到了广泛的关注。许多建议的模型是基于路由视图BGP表转储（BTD）派生的拓扑结构。然而，BTD不捕获互联网拓扑的所有AS链路，最重要的是隐藏的AS链路的数量是未知的，从而导致质量可疑的AS图。作为解决这个问题的第一步，我们引入了一个新的AS拓扑发现方法，结果更完整，更准确的图。此外，我们使用现有测量设施提供的数据，避免了额外测量基础设施的负担。我们部署我们的方法，并构建一个AS拓扑结构，至少有61.5%以上的AS链路比BTD派生的AS拓扑结构，我们检查。最后，我们分析了时间和拓扑性质的增强图，并指出从BTD派生AS-拓扑的差异。
2005-07-19 cs.NI
Towards Modelling The Internet Topology - The Interactive Growth Model
互联网在自治系统层次上的拓扑结构（AS图）具有幂律度分布和层次结构。在本文中，我们介绍了互动增长（IG）模型的基础上，新的节点和新的链接的联合增长。这个简单而动态的模型与其他互联网幂律拓扑生成器相比是有利的，因为它不仅与AS图的度分布非常相似，而且与最近报道的富俱乐部现象测量的层次结构精确匹配。
2003-06-18 cs.NI
Towards Better Internet Citizenship: Reducing the Footprint of Internet-wide Scans by Topology Aware Prefix Selection
Internet服务发现是研究协议部署的一个新兴课题。为此，我们的社区定期扫描整个广告的IPv4地址空间。在本文中，我们质疑这一原则。做一个好的互联网公民意味着我们应该把扫描流量限制在必要的范围内。我们对扫描数据进行了研究，结果表明，有几个前缀不适合任何感兴趣的主机，网络拓扑结构相当稳定。我们认为，这使我们能够收集代表性的数据扫描less。在我们的论文中，我们探讨的想法，扫描所有的前缀一次，然后确定感兴趣的前缀为未来的扫描。根据我们对censys.io数据集（6个月内包含28次完整IPv4扫描的4.1 TB数据）的分析，我们发现我们可以将扫描流量减少25-90%，仅错过1-10%的主机，具体取决于所需的权衡和协议。
2016-09-14 cs.NI
Robustness Analysis of Australia's Internet Using a Multilayer Network Model
Adelaide Data Science Centre, School of Mathematical Sciences, Adelaide University（阿德莱德大学数学科学学院阿德莱德数据中心）
利用多层网络模型分析澳大利亚互联网中独立提供商网络的交互，研究对等互联提供的冗余以及共享风险链路组引入的脆弱性，发现多样性即使在共享风险下也能提供冗余。
2026-06-18 cs.NI
A Radar for the Internet
与大多数互联网拓扑测量研究相比，我们关注的不是获得尽可能完整和精确的整个互联网的地图。相反，我们主张，每台机器的这种拓扑结构的观点，我们称之为自我中心的观点，是一个值得研究的对象本身。我们设计并实现了一个以自我为中心的测量工具，并执行类似雷达的测量，包括重复测量互联网拓扑结构的这些视图。我们对100多台监视器进行长期（几周）和高速（每几分钟一轮）的此类测量，并提供所获得的数据。我们还表明，这些数据可用于检测事件的动态互联网拓扑结构。
2009-02-09 cs.NI
The Internet Pendulum: On the periodicity of Internet Topology Measurements
大规模拓扑测量的公共数据库（例如RIPE Atlas）在研究和实践社区中都非常受欢迎。它们至少用于实时的了解互联网的状态，用于中断检测，以及获得互联网随时间演变的广泛基线视图。然而，尽管进行了大量的调查，这些措施的动态方面尚未得到充分的了解。作为一个例子，看看这些措施的时间序列，以固定的时间间隔重复的模式。更具体地说，观察涉及某些源-目标对的跟踪路由的时间序列，它碰巧观察到路径遵循重复多次的交替。它们有周期性的特征吗？它们的主要特点是什么？在本文中，我们研究的问题，检测和表征周期性的互联网拓扑结构的措施。为此，我们设计了一种基于自相关和字符串匹配的算法。首先，我们验证我们的算法在体外的有效性，随机生成的措施，包含人工周期。其次，我们利用该算法来验证如何频繁traceroute序列从流行的数据库中提取的拓扑措施表现出周期性的行为。我们发现，一个令人惊讶的高百分比的措施，目前一个或多个周期。这种情况发生在以不同频率执行的跟踪路由和不同类型的跟踪路由中。第三，我们将我们的算法应用到BGP更新的数据库中，在这种情况下，周期性甚至比跟踪路由更出乎意料。在这种情况下，我们的算法也能够发现周期性。我们认为，其中一些是与BGP控制平面的振荡。
2017-09-18 cs.NI
Structural Resilience and Connectivity of the IPv6 Internet: An AS-level Topology Examination
该研究基于含17,232个AS和10,000个IPv6前缀的路由数据集，通过度分布、联合度分布、聚类及连通性分析，考察IPv6互联网的AS级拓扑韧性。
2024-02-29 cs.CR 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
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
Towards realistic modeling of IP-level routing topology dynamics
许多作品研究了互联网的拓扑结构，但很少有人调查的问题，它如何随着时间的推移而演变。本文重点介绍了互联网路由IP级拓扑结构，并提出了第一步，其动态的现实建模。我们研究定期测量路由树从一个单一的监视器到一个固定的目的地集，并确定其动态不变的属性。然后，我们提出了一个简单的模型的拓扑动力学的基本机制。仿真结果表明，它有效地捕捉到观察到的行为，从而提供了关键的洞察力的相关机制，管理互联网路由动态。
2011-12-20 cs.NI
On Compact Routing for the Internet
虽然存在紧凑的路由方案设计的网格，树，和互联网一样的拓扑结构，提供路由表的规模与网络的大小，规模几何，我们在本文中证明，在紧凑的路由研究的最新成果，这样的对数缩放在互联网一样的拓扑结构是根本不可能的拓扑动态或拓扑独立（平面）寻址的存在。我们使用的分析参数表明，路由控制消息的数量，每个拓扑结构的变化不能扩展比线性互联网拓扑结构。我们还采用模拟来确认，对数路由表的大小缩放得到打破拓扑无关的寻址，流行的定位器标识符分裂的建议，旨在提高路由缩放网络拓扑动态或主机移动性的基石。这些悲观的发现使我们得出这样的结论：为了找到一种能够无限扩展的路由架构，需要对路由模型和抽象背后的假设进行根本性的重新检查。''
2007-08-17 cs.NI
Re-mapping the Internet: Bring the IXPs into Play
互联网拓扑结构在设计网络和体系结构、评估性能和经济性方面具有重要意义。域（AS），路由器和存在点（PoP）之间的互连已被测量，分析和建模。然而，现有的模型有一些严重的缺点，有关的易用性，准确性和完整性的测量，并限制适用于新兴的研究领域。为此，在本文中，我们提出了一种新的方法来捕捉域间的互联网拓扑结构。基于Internet交换点（IXPs）最近的兴趣，我们介绍了一个网络图模型的基础上IXPs和他们的AS成员。该模型的目的是补充以前的建模工作，揭示了未开发的互联网拓扑结构的特点，并支持新的研究方向。我们还收集和提供互联网连接数据，分析主要的拓扑特性，并讨论应用程序相关的问题。
2017-06-22 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
Research on Life Characteristics of Internet Based on Network Motifs
从生物系统到复杂系统，生命的研究一直是一个重要的领域。受非生命系统进化的超循环理论的启发，基于网络拓扑结构的节点实体、连接关系和功能子图--模体，研究了互联网中的新陈代谢、自我复制和突变行为。首先提出了一个复杂网络演化框架，分析了1998年1月至2013年8月期间互联网拓扑结构的生灭现象。然后从节点、模体到全局拓扑的角度分析了网络的新陈代谢行为，即一个出生节点只加入到网络中，随后参与局部的重构活动。同时也出现了节点的死亡和基元的死亡。在局部重构的过程中，虽然互联网系统通过添加或删除动作重复复制模体，但系统特性和全局结构并没有被破坏。对全连通子图模体M3的统计表明，它的新陈代谢过程是波动的，从而引起互联网的突变。此外，我们还发现，突变是互联网在受到互联网泡沫、社交网络兴起、金融危机等内外部环境影响时的本能反应。互联网的新陈代谢、自我复制和变异行为表明了其作为复杂人工生命体的生命特征。这对人们从拓扑结构的角度研究其他复杂系统的类生命现象具有启发意义。
2016-11-03 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
Fast dynamics in Internet topology: preliminary observations and explanations
通过关注从单个监视器到固定目标集的高频率运行跟踪路由测量可以观察到的内容，我们表明观察到的拓扑视图正在以比预期高得多的速度不断发展。重复测量以恒定的速率发现新的IP地址，持续很长一段时间（长达数月）。为了提供解释，我们在IP和自治系统两个层面上研究这种现象。我们发现，这种更新的IP地址部分是由BGP路由动态，改变现有AS之间的路径。此外，我们推测内部AS路由动态是这种现象的另一个原因。
2009-04-17 cs.NI
Charting Censorship Resilience and Global Internet Reachability: A Quantitative Approach
本文提出一种基于定量网络指标的评估方法，在路由层面比较BGP/IP、覆盖网络和SCION架构，证明互联网拓扑显著影响审查韧性与全球可达性，并指出多路径与路径感知可提升韧性、降低路由集中化。
2024-07-17 cs.NI
A Note on Power-Laws of Internet Topology
Faloutsos等人（1999）提出的三个幂律是近年来许多关于在看似混沌的Internet拓扑结构中寻找隐藏规则的研究中的重要发现。在本文中，我们要指出的是，Faloutsos等人（1999，以下简称{ \it Faloutsos' Power Laws}）发现的前两个定律实际上是等价的。也就是说，只要它们中的任何一个为真，另一个就可以从它导出，并且{ \it反之亦然}。虽然这两个定律是等价的，但它们提供了不同的方法来测量它们相应的幂律关系的指数。我们还表明，这两种措施将得到等效的结果，但具有不同的误差线。我们认为，对于不是很大的出度（$\leq 32$在我们的模拟）的节点，第一Faloutsos的幂律是优于第二个在给出一个更好的估计的指数，而对于非常大的出度（$> 32$）的节点的幂律关系可能不存在，至少对于出度和节点出度之间的关系的频率。
2000-12-21 cs.NI
Internet topology at the router and autonomous system level
我们提出了一个统计分析不同的度量特征的拓扑特性的互联网地图，收集在两个不同的分辨率尺度：路由器和自治系统级。我们考虑的指标使我们能够确认无标度签名在几个统计分布中的存在，以及以定量的方式显示互联网的分层性质。我们的研究结果是相关的发展更准确的互联网拓扑生成器，其中应包括，随着连接分布的无标度特性，在目前的工作中公布的分层签名。
2002-06-06 cond-mat.dis-nn cs.NI
[Invited talk] Building a Disaster-resilient Storage Layer for Next Generation Networks: The Role of Redundancy
区块链是无数分散式应用程序（dapps）背后的驱动力，这些应用程序有望改变互联网。下一代互联网，或web3，引入了一个“通用状态层”来存储p2p网络中的数据。Swarm是以太坊web3堆栈的原生层，旨在为dapp代码，数据以及区块链和状态数据提供冗余存储。基于文凭验证dapp用例，我们分享了冗余策略在设计可靠存储层中的作用。我们的概念验证通过平衡修复和存储来提高Swarm的故障恢复能力，并略微增加延迟。
2019-12-05 cs.DC cs.NI
Modeling the IPv6 Internet AS-level Topology
为了测量IPv6互联网AS级拓扑，开发了一个网络拓扑发现系统Dolphin。通过比较Dolphin和CAIDA's Scamper的测量结果，发现IPv6互联网在AS层与其他复杂网络一样，也是无标度的，但其度分布指数为1.2，远小于IPv4互联网和大多数无标度网络。为了解释IPv6互联网的这一特点，我们认为度指数是度分布均匀性的度量。然后，为了对网络进行建模，我们提出了一个新的模型的基础上的两个主要因素影响的指数的EBA模型。它打破了大多数模型的度指数下限2。为了验证该模型的有效性，进行了理论和实验分析。最后，我们演示了如何使用此模型可以成功地再现IPv6互联网的拓扑结构。
2009-05-14 cs.NI physics.soc-ph
New Model of Internet Topology Using k-shell Decomposition
我们引入并使用k-壳分解调查互联网的拓扑结构在AS级。我们的分析将互联网分为三个子组件：（a）一个小的核心，（~100个节点）非常好地连接的全局分布的子图;（b）分形子组件，能够连接互联网的大部分而不拥塞核，具有自相似特性和临界指数;以及（c）树突状结构，通常是仅通过核与网络的其余部分连接的孤立节点。这种独特的分解是健壮的，并提供了深入了解互联网的底层结构及其功能后果。我们的方法在研究其他复杂网络时也是通用和有用的。
2006-07-17 cond-mat.dis-nn cs.NI
A Simple Conceptual Generator for the Internet Graph
互联网在过去几年中的发展，导致其在自治系统（AS）级别上的图的大小急剧增加。很快-如果不是已经-它的大小将使后者不切实际的使用，从研究界，例如协议测试。因此，复制AS图的较小尺寸的快照是重要的。然而，朝着这个方向迈出的第一步是获得忠实地再现完整AS拓扑的能力。我们工作的目标是创建一个生成器，能够准确地模拟和再现互联网图形的独特属性。我们的方法是基于（a）识别互联网的小鱼状结构[1]和（b）考虑AS之间的对等和客户-提供商关系。我们是第一个利用互联网图形的独特结构，并利用AS关系提供的信息，以创建具有上述功能的工具。比较我们的发电机与现有的文献中，主要的区别是发现的事实，我们的工具不试图满足特定的指标，但试图保持忠实于互联网结构的概念模型。此外，我们的方法可以导致（i）在互联网AS拓扑结构的重要属性和模式的识别，以及，（ii）有价值的信息提取AS之间的各种关系和它们对互联网结构的制定的影响。我们实现了我们的图形生成器，我们使用AS拓扑结构的最大和最新的可用数据集对其进行评估。我们的评估，清楚地表明，我们的工具捕捉互联网拓扑结构的性能，在AS级具有高精度的能力。
2009-11-03 cs.NI
Why the Internet is so 'small'?
在过去的三十年里，互联网经历了令人着迷的演变，流量呈指数级增长，拓扑结构迅速扩张。互联网的规模变得巨大，但网络非常“小”，因为它在全球互联网上路由数据包的效率极高。本文简要回顾了互联网拓扑结构的三个基本属性在自治系统（AS）的水平。首先，互联网具有幂律度分布，这意味着互联网AS图上的大多数节点具有少量链接，而少数节点具有非常大量的链接。第二，互联网具有一种称为区分混合的特性，这意味着连接不良的节点倾向于与连接良好的节点连接，反之亦然。第三，最佳连接节点或富裕节点彼此紧密相连，形成一个富裕俱乐部。我们解释说，正是这些结构特性，使全球互联网如此“小”。
2010-03-30 cs.NI
Detecting Anomalous Topology, Routing Policies, and Congested Interconnections at Internet Scale
本文提出了一种利用测量实验室数据进行A/B测试的方法，用于检测互联网中异常拓扑、路由策略和拥堵互连问题，通过大数据分析和统计方法识别网络瓶颈和路由优化问题。
2026-03-26 cs.NI
Efficient Algorithms for Large-Scale Topology Discovery
在接口级发现互联网拓扑结构的兴趣越来越大。目前正在部署新一代高度分布式的测量系统。不幸的是，研究界还没有研究如何有效地执行这样的测量，并在网络友好的方式的问题。在本文中，我们为此做出了两个贡献。首先，我们表明，标准的拓扑发现方法（例如，skitter）是相当低效的，重复地探测相同的接口。这是一个值得关注的问题，因为当规模扩大时，这些方法将产生如此多的流量，以至于它们将开始类似于DDoS攻击。我们测量两种冗余探测（内部和监视器间），并表明这两种都很重要。我们表明，解决这两种冗余的直接方法必须采取相反的策略，因此从根本上是冲突的。我们的第二个贡献是提出和评估Doubletree，一种算法，同时减少两种类型的冗余路由器和终端系统。其关键思想是利用往返于单个点的路线的树状结构，以指导何时停止探测，并通过从中点附近开始探测每条路径。我们的研究结果表明，Doubletree可以减少这两种类型的测量网络上的负载显着，同时允许发现几乎相同的节点和链接。然后，我们将展示如何通过使用布隆过滤器，使监视器之间的有效通信。
2004-11-07 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
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
Memory-Assisted Universal Compression of Network Flows
近年来，互联网流量中大量冗余的存在促使了网络中冗余消除技术的发展。这些技术通常基于分组级冗余消除（RE）或内容中心网络（CCN）。然而，这些技术不能利用子分组冗余。此外，诸如端到端通用压缩解决方案的其他替代技术在互联网业务上也不会表现良好，因为这样的技术需要无限长度的业务来有效地去除冗余。本文提出了一种内存辅助的通用压缩技术，具有显着的承诺，减少网络中的流量。建议的工作是基于这样的观察，如果一个源被压缩，并通过网络发送，相关的通用代码需要大量的开销在传输中，由于有限长度的流量。然而，中间结点可以学习源统计，并且这可以用于降低描述源统计的成本，从而降低这种业务的传输开销。本文提出了两种基于记忆辅助的信息源通用无损压缩算法（基于统计的和基于字典的）。这些计划是普遍的意义上，他们不需要任何先验知识的交通的统计分布。我们证明了这两种算法的有效性，并使用真正的互联网痕迹的记忆增益的特点。此外，我们将这些压缩方案应用到互联网的幂律图，并解决压缩流的路由问题。
2012-03-30 cs.IT cs.NI math.IT
Lessons from Three Views of the Internet Topology
网络拓扑在理解网络应用和协议的性能方面起着至关重要的作用。因此，最近有巨大的兴趣，在产生现实的网络拓扑结构。此类工作必须从了解现有网络拓扑开始，如今，现有网络拓扑通常由数量相对较少的数据源组成。在本文中，我们计算了广泛的一组重要特征的互联网AS级拓扑结构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拓扑结构是相似的，但从WHOIS拓扑结构有很大的不同。我们讨论的数据源，从特定的数据汇集机制和由此产生的拓扑视图的属性之间的相互作用。我们发现，在广泛考虑的指标，联合度分布似乎从根本上表征互联网AS拓扑结构：它狭义地定义了其他重要指标的值。我们还介绍了一个评估标准的准确性的拓扑生成器和验证以前的观察，发电机单独复制度分布不能捕捉到的三个拓扑结构中的任何一个的关键拓扑特征的全谱。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。
2005-08-04 cs.NI physics.soc-ph
In the IP of the Beholder: Strategies for Active IPv6 Topology Discovery
现有的IPv6互联网中的主动拓扑发现方法在很大程度上反映了IPv4的方法。鉴于大而稀疏的地址空间，结合积极的ICMPv6速率限制的路由器，这项工作开发了一种不同的方法来互联网范围内的IPv6拓扑映射。我们采用随机探测技术，以分布探测负载，最大限度地减少速率限制的影响，并在更高的速率探测。其次，我们广泛地分析了各种IPv6 hitlist和目标生成方法的效率和功效时，用于拓扑发现，并合成新的目标列表的基础上，我们的实证结果，以提供广度（覆盖整个网络）和深度（找到潜在的子网）。采用我们的探测策略，我们发现超过1.3M的IPv6路由器接口地址从一个单一的有利位置。最后，我们分享我们的探测器实现，合成的目标列表，并发现IPv6拓扑结构的结果。
2018-10-09 cs.NI
Packet-Level Network Compression: Realization and Scaling of the Network-Wide Benefits
互联网业务中分组级存在大量冗余，通过使网络节点能够记住数据分组，刺激了网络内分组级冗余消除技术的部署。冗余消除导致流量减少，这反过来又提高了网络链路的效率。在本文中，网络压缩的概念被引入，希望利用统计相关性，而不仅仅是从流中删除大的重复字符串，以更好地抑制冗余。在本文的第一部分中，我们介绍了“记忆辅助压缩”，它利用网络内的记忆内容来学习生成数据包的信息源的统计信息，然后可以用于减少描述源发出的数据包的码字的长度。使用模拟从真实的网络跟踪收集的数据，我们表明，内存辅助压缩可以导致显着的流量减少。在本文的第二部分中，我们研究了内存辅助压缩的平均网络范围效益的扩展。我们讨论了路由和存储器的放置问题，在网络中的整体流量的减少。我们推导出一个封闭形式的表达式，用于扩展Erdos-Renyi随机网络图中的增益，其中获得随机图中部署的存储器数量的阈值，超过该阈值，网络范围的好处开始闪耀。最后，在类互联网的无标度网络上研究了全网络效益。我们表明，非零网络压缩增益，即使在网络中的节点总数的一小部分是记忆启用。
2014-11-24 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
Degree and connectivity of the Internet's scale-free topology
在本文中，我们从理论和实证上研究了互联网的自治系统（AS）水平上的无标度拓扑结构的程度和连通性。无标度网络的基本特征对度分布p（k）的归一化常数有影响。建立了一个互联网无标度拓扑的数学模型。在这个模型上，我们从理论上得到了平均度、kmin度（最小度）节点和kmax度（最大度）节点的比率、最富有（最佳连通）节点手中的度（或链接）的分数的公式。我们发现幂律指数λ越小，最小度或最大度越大，平均度越大。对于较大的λ和较小的kmin或kmax，kmin度节点的比率较大。对于较小的λ和kmax或较大的kmin，kmax度的比率较大。较丰富的节点拥有AS级Internet拓扑的大部分总度。此外，我们还揭示了kmin度节点的比例或平均度的增长率随kmin的增加呈幂律衰减。随着kmax的增加，kmax度节点的比例呈幂律衰减，并且在较富裕的27%节点手中的度的分数约为73%（“73/27规则”）。最后，基于BGP的经验数据，对该方法和其他方法的平均度、比率和分数进行了实证计算，结果表明，该方法对AS级的Internet拓扑结构是严格有效的。
2011-06-02 cs.NI cs.SI physics.soc-ph
Network Inference from TraceRoute Measurements: Internet Topology `Species'
互联网映射项目通常包括使用traceroute探测器从有限的一组源中对网络进行采样。这种方法，类似于从不同的源到一组目的地的生成树的合并，必然导致部分的，不完整的互联网地图。因此，从这样的采样地图确定互联网拓扑特征部分地是统计推断的问题。我们的贡献首先观察到，许多最基本的拓扑数量的推断-包括网络的大小和程度的特点-从traceroute测量实际上是所谓的“物种问题”的一个版本的统计。这一观察结果具有重要意义，因为物种问题往往相当具有挑战性。我们在这里关注的是traceroute互联网物种最基本的例子：网络中的节点数量。具体来说，我们的特点是通过一组分析参数估计这个数量的难度，我们使用统计抽样的原则，以获得两个建议的估计，我们说明了这些估计的性能与各种拓扑特征的网络。
2005-10-03 cond-mat.stat-mech cs.NI math.ST
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
Evolution of the Internet AS-Level Ecosystem
我们提出了一个易于分析的互联网演化模型的自治系统（AS）的水平。我们称这个模型为多类偏好连接（MPA）模型。顾名思义，它是建立在优先依附的基础上的。它的所有参数都可以从可用的Internet拓扑数据中测量。鉴于这些参数的估计值，我们的分析结果预测一组明确的统计特征的AS拓扑结构。这些统计数据不是模型公式的一部分。因此，MPA模型闭合了“测量-模型-验证-预测”的循环，并进一步证明了偏好依恋是互联网进化背后的驱动力。
2010-04-09 cs.GT cs.NI physics.soc-ph
Measuring Irregular Geographic Exposure on the Internet
我们研究不必要的流量暴露的路由基础设施的国家地理上无关的数据包传输的程度。我们量化了哪些国家在地理上是合乎逻辑的，通过使用凸包外接的主要人口中心，观察两个国家之间的网络路径。然后，我们将其与在超过25亿条测量路径中观察到的民族国家进行比较。我们研究了互联网的整个地理拓扑以及Tor用户通常会与之交互的拓扑子集。我们发现，在互联网的整个地理拓扑中，44%的路径和用户体验子集中的33%的路径不必要地将流量暴露给一个或多个国家。最后，我们考虑的情况下，国家行使法律和物理控制的自治系统，获得访问其地理边界之外的流量，但进行的组织属于AS的注册国家的法律管辖。在这两种测量中，至少有49%的路径将流量暴露给地理上不相关的国家，同时考虑路径经过的物理和法律国家。
2019-05-31 cs.CR cs.NI
Weighted Shortest Path Models: A Revisit to the Simulation of Internet Routing
了解数据包在互联网中的路由方式对于互联网的测量和建模具有重要意义。传统的路由模拟方法是基于无权最短路径的假设，然而，Internet中的数据包通常不会沿着源到目的地的无权最短路径传输，这一点已被广泛接受。为了更好地模拟数据包的路由行为，我们深入研究了真实世界的互联网路由，并提出了一种新的基于本地信息的仿真模型，该方法根据局部信息对链路进行加权，然后用加权最短路径模拟Internet路由，与基线方法的比较表明，该方法能够很好地模拟Internet的路由长度分布等结构特性。互联网拓扑。同时，该模型的最优参数位于（0，2）的范围内，这意味着网络中的数据包倾向于向度较小的节点移动。这种行为实际上反映了Internet路由的设计理念，即在网络效率和流量拥塞之间进行平衡。
2014-09-29 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
Bias in Internet Measurement Platforms
该研究针对互联网测量平台因观测点非均匀部署产生的偏差问题，提出多维度偏差量化通用框架，分析证实已知并揭示未知偏差，还公开相关代码数据与在线工具以支撑偏差研究与用户使用。
2023-07-24 cs.NI
Connectivity Aware and Energy Efficient Self-Organizing Distributed IoT Topology Control
本文针对无基础设施的分布式物联网网络，提出一种基于哈密顿函数的自组织拓扑控制模型，在最小化能量消耗的同时将网络连接性提升到理想水平，并通过仿真验证了其有效性。
2024-07-08 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
A Geographic Directed Preferential Internet Topology Model
这项工作的目标是建立自治系统（AS）之间的对等安排模型。大多数现有的AS图模型都假设是无向图。然而，对等安排大多是不对称的客户-提供商安排，其更好地建模为有向边缘。此外，众所周知的是，AS图，特别是其聚类结构，是受地理。我们引入了一个新的模型，描述的AS-图作为一个有向图，从客户到供应商的边缘，但也模型对称对等安排，并考虑到地理。我们能够从数学上分析它的幂律指数和叶子的数量。除了分析之外，我们还将我们的模型实现为一个合成网络生成器，我们称之为GdTang。GdTang的实验表明，它产生的网络比其他网络生成器生成的网络更真实，在幂律指数，客户-提供商和对称对等安排的分数以及其密集核心的大小方面。我们相信，我们的模型是第一个表现出现实的区域密集核心，有一个明确的地理风味。我们的合成网络也表现出类似于在真实AS图中观察到的路径膨胀效应。
2005-02-14 cs.AR cs.NI
Graph Metrics for Internet Robustness -- A Survey
在过去几十年中，对互联网的健壮性的研究变得至关重要，因为越来越多的个人、社会和公司依赖于这一全球网络基础设施进行通信、知识转让、业务流程和电子商务。特别是，互联网的结构建模启发了一些新的图度量评估重要的拓扑鲁棒性功能的大型复杂网络，如互联网。本次调查提供了这些指标的比较概述，提出了他们的优势和局限性分析的互联网拓扑结构的鲁棒性，并概述了一个概念工具集，以促进未来的分析和采用的研究和实践。
2021-03-09 cs.NI math.OC
Feasibility study on distributed simulations of BGP
互联网的自治系统（AS）拓扑（高达61k AS）正以每年约10%的速度增长。边界网关协议（BGP）开始显示出其在路由表条目数量方面的限制，它可以动态处理和控制。由于路由信息处理和存储的增加，对于诸如专门用于路由模型的大规模仿真的DRMSim的路由模型仿真器观察到相同的趋势。因此，DRMSim需要增强以支持当前规模的互联网拓扑及其演进（高达100k AS）。为此，本文提出了一个可行性研究的DRMSim扩展，以支持分布式并行离散事件范式。我们首先详细介绍了可能的分布模型及其相关的通信开销。然后，我们分析了这种开销，根据不同的情况下执行BGP的分区拓扑。最后，我们得出结论，这样的模拟器的可行性，通过计算BGP的分布式模拟所需的预期额外时间相比，其顺序模拟。
2012-09-05 cs.NI
Beyond Node Degree: Evaluating AS Topology Models
许多模型已经被提出来生成互联网自治系统（AS）的拓扑结构，其中大多数作出结构假设的AS图。在本文中，我们比较AS拓扑生成模型与几个观察到的AS拓扑。与大多数以前的作品相比，我们避免假设哪些拓扑性质是重要的AS拓扑结构的特征。我们的分析表明，虽然匹配度为基础的属性，现有的AS拓扑生成模型未能捕捉AS之间的本地互连结构的复杂性。此外，我们使用BGP数据从多个有利位置显示，额外的测量位置显着影响本地结构属性，如集群和节点中心。然而，基于度的属性不会受到额外测量位置的显著影响。这些观察在核心中尤其有效。AS拓扑生成模型的不足之处在于低估了由于BGP数据使用不当而导致的核心连接的复杂性。
2008-07-13 cs.NI
The Politics of Routing: Investigating the Relationship Between AS Connectivity and Internet Freedom
互联网对于促进自由和开放交流的重要性导致世界各国对其使用进行了广泛的镇压。在这项研究中，我们调查了世界各国言论自由和互联网拓扑结构之间的关系。我们结合网络测量和机器学习的技术来识别国家层面的互联网结构特征，这些特征是一个国家自由水平的最佳指标。我们发现，IP密度和路径长度到其他国家是一个国家的自由的最佳指标。我们还发现，我们的方法以91%的准确率预测国家的自由类别。
2016-06-07 cs.CY cs.NI
Evolution of the Internet k-dense structure
随着互联网AS级拓扑随着时间的推移而增长，它的一些结构属性保持不变。这种时间不变的特性通常是有趣的，因为它们往往反映了互联网增长背后的一些基本过程或约束。如前所述，互联网的时不变结构属性包括一些最基本的属性，如度分布或聚类。在这里，我们添加到这个时不变列表的非平凡属性-k-稠密分解。这个属性是从边多重性的递归形式推导出来的，定义为共享给定边的三角形的数量。我们表明，经过适当的标准化后，互联网的k-密度分解在过去十年中保持稳定，尽管互联网的大小大约增加了一倍，其k-密度最大的核心的k-密度也增加了一倍。该核心主要由在互联网交换点对等的内容提供方组成，并且它仅与主要由第1层传输提供方组成的高级或高等级AS核心松散地重叠。因此，我们表明，高程度和高k-密度反映了两种不同的互联网特定属性的AS（运输与内容提供方）。因此，即使节点的度和k-密度相关，相对波动也很强，并且与此相关，具有与互联网中相同度分布或甚至度相关性的随机图不会再现其k-密度分解。因此，一个有趣的开放性问题是什么样的互联网拓扑模型或生成器可以完全解释或至少再现互联网的k-密集属性。
2015-08-13 cs.NI cs.SI physics.soc-ph
Revealing the Autonomous System Taxonomy: The Machine Learning Approach
虽然互联网AS级拓扑结构在过去几年中得到了广泛的研究，但对AS分类的细节知之甚少。AS“节点”可以表示各种各样的组织，例如，大型ISP，或小型私人企业，大学，具有截然不同的网络特征，外部连接模式，网络增长趋势以及其他我们在模拟环境中进行准确的Internet表示时无法忽视的属性。在本文中，我们介绍了一种全新的方法，基于机器学习技术，映射到一个自然的AS分类在互联网上的所有AS。我们成功地分类了95.3%的AS，预期准确率为78.1%。我们向社区发布了AS级拓扑数据集，其中增加了：1）AS分类信息和2）我们用于分类AS的AS属性集。我们相信，这一数据集将成为进一步了解互联网结构和演变的宝贵补充。
2006-04-06 cs.LG cs.NI
TNT, Watch me Explode: A Light in the Dark for Revealing MPLS Tunnels
互联网拓扑发现是近20年来的一个经常性的研究课题。通常，它通过发送跳数有限的探测器（即，跟踪路由）以收集拓扑数据以便推断给定规模的因特网拓扑（例如，在路由器或AS级）。然而，traceroute具有多种限制，特别是对于第2层云，例如MPLS，可能会隐藏其内容以进行traceroute探索。因此，得到的互联网拓扑数据和模型是不完整和不准确的。在本文中，我们介绍TNT（跟踪顽皮隧道），巴黎traceroute的扩展，揭示大多数（如果不是所有）MPLS隧道沿路径。TNT工作在两个基本阶段。首先，它与traceroute探测器一起寻找隐藏隧道潜在存在的证据。这些证据是traceroute输出中令人惊讶的模式，例如，突然和显著的TTL移位。其次，如果由于存在此类证据而触发警报，TNT将启动额外的专用探测，以可能揭示隐藏隧道的内容。我们通过GNS3仿真验证TNT，并通过专门的测量活动调整其参数。我们还在Archipelago平台上大量部署了TNT，并提供了隧道的量化，从而更新了MPLS隧道的最新愿景。最后，TNT及其验证平台以及收集的数据和用于处理数据的脚本完全公开。
2019-02-22 cs.NI
