基于可容忍誤差的ip定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信息安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于可容忍誤差的ip定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] IP定位技術(shù)是指利用IP設(shè)備的名字、注冊信息或時延信息來估計目標(biāo)的地理位 置，IP定位算法主要用于對目標(biāo)IP的地理位置進(jìn)行估計。IP定位算法所需要的參照信息 包括時延、路徑及參考地標(biāo)等，時延測量易受網(wǎng)絡(luò)負(fù)載及鏈路曲折程度等因素的影響，在估 計地標(biāo)與共同路由器間的時延時，探測源與共同路由器間的路徑是否一致，會影響時延測 量的準(zhǔn)確性。如圖1所示，假設(shè)探測源為P，已知兩個地標(biāo)LdP L2，目標(biāo)IP與兩個地標(biāo)的共 同路由器為民，探測源P與地標(biāo)Li間的測量時延為t i，探測源P與地標(biāo)1^間的測量時延為 t2，探測源P與共同路由器民間的測量時延為t i，在、與t i的測量過程中，假設(shè)數(shù)據(jù)包 在P與Q間、P與L2間的路徑相同，則L占的時延t u = t「1^，1^2與的時延t i2 = Vh，但如果P與&間還存在另一條通信路徑，且P與R i間的時延t i'正是通過該路徑測 得的，則1^與R ;間的時延t t ft/，1^2與R ;間的時延t i2= 12-?/，其中，下標(biāo)i、il、 i2均僅為區(qū)分作用，并非變量。在時延測量過程中，無法判斷兩個節(jié)點間所經(jīng)過路徑的信 息，而卩與民間的路徑不同，可能會給地標(biāo)和共同路由器間的估計時延引入誤差。
[0003] 實際中，地標(biāo)或目標(biāo)與共同路由器間的時延存在較難消除的測量誤差，除主動部 署的探測源用作地標(biāo)外，利用Web采集和在已有定位數(shù)據(jù)中獲取的地標(biāo)均可能存在位置有 偏差的情況，而鏈路的曲折程度也會給定位算法帶來不同程度的影響。當(dāng)共同路由器與地 標(biāo)間的估計時延存在誤差，即該時延比兩者間的實際時延偏大或偏小，且已知節(jié)點間的估 計時延與距離的轉(zhuǎn)換系數(shù)時，則地標(biāo)依據(jù)該估計時延為共同路由器計算的距離約束也會偏 大或偏小，即以地標(biāo)所在位置為圓心的圓，其真實半徑應(yīng)大于或小于計算所得的半徑。同樣 地，鏈路過于曲折或地標(biāo)聲稱位置與實際位置不相符時，也會使地標(biāo)和共同路由器之間的 計算距離出現(xiàn)半徑偏大或圓心偏移等情形，即算法所需的參照信息常常會因為存在誤差而 對定位結(jié)果產(chǎn)生影響?，F(xiàn)有IP定位方法多在理想網(wǎng)絡(luò)中對目標(biāo)IP進(jìn)行定位，較少考慮時 延、地標(biāo)或鏈路可能存在誤差時定位方法的設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于可容忍誤差的IP定位方法，能夠?qū)r延、參考地 標(biāo)及鏈路誤差都納入到地標(biāo)的修正誤差，提高了 IP定位結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 基于可容忍誤差的IP定位方法，依次包括以下步驟：
[0007] a、依據(jù)已知地標(biāo)和目標(biāo)IP的路徑信息，獲取與目標(biāo)IP具有最近共同路由器的地 標(biāo)及該最近共同路由器的位置；
[0008] b、對于所有與最近共同路由器相連的地標(biāo)，根據(jù)對應(yīng)機構(gòu)類型及所在網(wǎng)絡(luò)連通性 確定每一個地標(biāo)的偏差值，地標(biāo)所在位置位于以地標(biāo)聲稱位置為圓心，偏差值為半徑的圓 覆蓋的區(qū)域D內(nèi)；
[0009] c、在步驟b得到的區(qū)域D內(nèi)，以地標(biāo)的聲稱位置為圓心做多個圓，圓的半徑r分 別取小于等于該地標(biāo)的偏差值的任意值，在每個圓周上取多個點，記錄每個點的經(jīng)度信息 和煒度信息，并將這些點作為該地標(biāo)的估計位置，按照此方法得到所有地標(biāo)的所有估計位 置；
[0010] d、計算所有地標(biāo)和最近共同路由器間的估計時延，某一地標(biāo)和最近共同路由器間 的估計時延，與該地標(biāo)和最近共同路由器之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)的乘積，即為該地標(biāo)估計位置與 最近共同路由器之間的距離，按照此方法，在所有地標(biāo)估計位置的基礎(chǔ)上得到最近共同路 由器的估計位置；
[0011] e、將步驟d中得到的最近共同路由器的估計位置進(jìn)行并集運算，并依據(jù)上述估計 位置的并集確定一個能夠覆蓋最近共同路由器的所有估計位置的最小區(qū)域，此最小區(qū)域即 為最近共同路由器所在的區(qū)域；
[0012] f、若目標(biāo)IP時延不可測，則最近共同路由器所在的區(qū)域即為目標(biāo)IP所在的區(qū)域； 若目標(biāo)IP時延可測，則計算目標(biāo)IP與最近共同路由器之間的估計時延，并將目標(biāo)IP與最 近共同路由器之間的估計時延乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)，得到目標(biāo)IP與最近共同路由器之間的距離， 在最近共同路由器所在區(qū)域的基礎(chǔ)上得到目標(biāo)IP所在的區(qū)域。
[0013] 所述步驟a還包括以下步驟：
[0014] al、將出現(xiàn)在所有路徑上的中間路由器接口 IP和執(zhí)行別名進(jìn)行解析與歸并；
[0015] a2、找出同時出現(xiàn)在已知地標(biāo)和目標(biāo)IP路徑上且與目標(biāo)IP在拓?fù)渖暇嚯x最近的 中間路由器，此中間路由器即為最近共同路由器，與該路由器相連接的地標(biāo)即為與目標(biāo)IP 具有共同最近路由器的地標(biāo)。
[0016] 所述步驟c中，以地標(biāo)的聲稱位置為圓心做多個圓，圓的半徑r依次取1km， 2 km, ......n，......rmax，其中，
且η為整數(shù)，rmax為地標(biāo)的偏差值，下標(biāo)max 僅為區(qū)分作用，并非變量，在每個圓周上均勻地取多個點，記錄每個點的經(jīng)度信息和煒度信 息，并將這些點作為該地標(biāo)的估計位置，按照此方法得到所有地標(biāo)的所有估計位置。
[0017] 所述步驟d中，在求解轉(zhuǎn)換系數(shù)時，將轉(zhuǎn)換系數(shù)轉(zhuǎn)化為非線性最優(yōu)化問題求解，找 出步驟c中所有地標(biāo)的所有可能位置中滿足最優(yōu)化條件的點，該點即為目標(biāo)IP的位置。
[0018] 本發(fā)明通過路徑探測尋找與目標(biāo)IP具有最近共同路由器的地標(biāo)，為地標(biāo)所在位 置引入偏差值，將地標(biāo)所在位置視作一個可能區(qū)域，并計算地標(biāo)和目標(biāo)IP間的相對時延， 依據(jù)地標(biāo)對應(yīng)的機構(gòu)類型及所在網(wǎng)絡(luò)連通性，設(shè)定各偏差值的取值范圍，利用估計時延和 偏差值得到目標(biāo)IP的定位結(jié)果，定位誤差小于現(xiàn)有的SLG定位方法，提高了 IP定位結(jié)果的 準(zhǔn)確性，當(dāng)目標(biāo)IP的時延不可測時，基于可容忍誤差的IP定位方法仍可給出目標(biāo)IP的估 計位置，應(yīng)用范圍較廣。
【附圖說明】
[0019] 圖1為地標(biāo)與共同路由器間估計時延的誤差示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明所述IP定位算法原理框圖；
[0021] 圖3為實施例二中目標(biāo)IP時延可測的細(xì)粒度IP定位示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 實施例一：
[0023] 如圖2所示，本發(fā)明所述基于可容忍誤差的IP定位方法依次包括以下步驟：
[0024] a、依據(jù)已知地標(biāo)和目標(biāo)IP的路徑信息，獲取與目標(biāo)IP具有最近共同路由器的地 標(biāo)及該最近共同路由器的位置；
[0025] 首先將出現(xiàn)在所有路徑上的中間路由器接口 IP和執(zhí)行別名進(jìn)行解析與歸并，然 后找出同時出現(xiàn)在已知地標(biāo)和目標(biāo)IP路徑上且與目標(biāo)IP在拓?fù)渖暇嚯x最近的中間路由 器，此中間路由器即為最近共同路由器，與該路由器相連接的地標(biāo)即為與目標(biāo)IP具有共同 最近路由器的地標(biāo)。
[0026] b、對于所有與最近共同路由器相連的地標(biāo)，根據(jù)對應(yīng)機構(gòu)類型及所在網(wǎng)絡(luò)連通性 確定每一個地標(biāo)的偏差值，地標(biāo)所在位置位于以地標(biāo)聲稱位置為圓心，偏差值為半徑的圓 覆蓋的區(qū)域D內(nèi)；
[0027] 定位方法中采用的地標(biāo)，多為基于Web挖掘得到的Web服務(wù)器對應(yīng)的IP地址與地 理位置，而Web服務(wù)器通常隸屬于某一機構(gòu)，例如，若干個IP屬于甲公司，那么甲公司就是 這若干個IP對應(yīng)的機構(gòu)類型，在地標(biāo)挖掘的過程中可得到地標(biāo)對應(yīng)的機構(gòu)類型，基于Web 挖掘獲取地標(biāo)為現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。
[0028] 采集地標(biāo)時得到的位置，即為聲稱位置。偏差值與地標(biāo)對應(yīng)機構(gòu)所在區(qū)域的半徑 成正比，與地標(biāo)所在網(wǎng)絡(luò)的連通性成反比，不同機構(gòu)類型，其偏差值不同。
[0029] c、在步驟b得到的區(qū)域D內(nèi)，以地標(biāo)的聲稱位置為圓心做多個圓，圓的半徑r依次 取
，其中，
，且η為整數(shù)，r_為地標(biāo)的偏差值，下標(biāo) max僅為區(qū)分作用，并非變量，在每個圓周上均勻地取多個點，記錄每個點的經(jīng)度信息和煒 度信息，并將這些點作為該地標(biāo)的估計位置，按照此方法得到所有地標(biāo)的所有估計位置；
[0030] 地標(biāo)對應(yīng)實體在實際地理空間中的位置，即為真實位置；當(dāng)?shù)貥?biāo)位置不存在任何 偏差時，聲稱位置就是真實位置，地標(biāo)估計位置指的是依據(jù)地標(biāo)的偏差值和聲稱位置給出 的地標(biāo)真實位置的一個可能取值。
[0031] d、計算所有地標(biāo)和最近共同路由器間的估計時延，某一地標(biāo)和最近共同路由器間 的估計時延，與該地標(biāo)和最近共同路由器之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)的乘積，即為該地標(biāo)估計位置與 最近共同路由器之間的距離，按照此方法，在所有地標(biāo)估計位置的基礎(chǔ)上得到最近共同路 由器的估計位置；
[0032] 探測源與某一地標(biāo)間的時延減去探測源與最近共同路由器間的時延，即為該地標(biāo) 與最近共同路由器間的估計時延，實際測量得到的是實體間的時延，但定位需要知道的是 實體間的地理距離，因此，需要能夠依據(jù)估計時延得到對應(yīng)的地理距離，轉(zhuǎn)換系數(shù)乘以估計 時延，得到的就是距離，因此，某一地標(biāo)和最近共同路由器間的估計時延，與該地標(biāo)和最近 共同路由器之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)的乘積，即為該地標(biāo)估計位置與最近共同路由器之間的距離， 按照此方法，在所有地標(biāo)估計位置的基礎(chǔ)上得到最近共同路由器的估計位置。轉(zhuǎn)換系數(shù)求 解的方法有很多，如最小二乘擬合、插值等，有的定位算法直接將2/3C、或4/9C作為轉(zhuǎn)換系 數(shù)，C指光速，也有以大量已知的（時延，距離）數(shù)據(jù)來計算的，求解轉(zhuǎn)換系數(shù)的方法很多， 均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0033] e、將步驟d中得到的最近共同路由器的估計位置進(jìn)行并集運算，并依據(jù)上述估計 位置的并集確定一個能夠覆蓋最近共同路由器的所有估計位置的最小區(qū)域，此最小區(qū)域即 為最近共同路由器所在的區(qū)域。求最小區(qū)域的問題在實際中已有相應(yīng)的解決方法，在此不 再贅述。
[0034] f、若目標(biāo)IP時延不可測，則最近共同路由器所在的區(qū)域即為目標(biāo)IP所在的區(qū)域； 若目標(biāo)IP時延可測，則計算目標(biāo)IP與最近共同路由器之間的估計時延，