一种基于最近共同路由器的目标ip地理位置定位方法

一种基于最近共同路由器的目标ip地理位置定位方法
【专利摘要】本发明涉及基于最近共同路由器的目标IP地理位置定位方法，可有效解决误差大，精度低，满足不实际的需要问题，方法是，利用时延探测包和路径探测包，测得从探测源到目标IP和地标节点间的时延和路径信息；利用探测源到目标和地标的路径信息，找出与目标具有最近共同路由器的地标；利用从探测源到地标和该路由器的时延，计算地标和该路由器之间的时延；利用时延和地标的位置信息，基于余弦定理计算该路由器和地标之间时延与距离约束的转换系数；利用时延和转换系数，计算该路由器与地标之间的距离；基于三点定位计算最近共同路由器的位置，并将其作为目标IP所在位置的定位值，本发明方法易操作，使用方便，效果好，能够提高对目标IP的定位精度。
【专利说明】一种基于最近共同路由器的目标IP地理位置定位方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及信息安全【技术领域】，特别是一种基于最近共同路由器的目标IP地理 位置定位方法。

【背景技术】
[0002] 网络实体地理定位是一种重要的网络应用新技术，能够给出一个网络节点在某个 粒度层次的地理位置，也称为IP定位。IP定位技术作为面向位置服务（location-based service，LBS)的基础，具有十分广泛的应用，如根据用户的地理位置提供针对所在区域人 群的定向广告；基于访问者的地理位置自适应调整网站显示语言，分析Web页面访问日志 提取市场数据，制定网络基础设施的部署策略及寻找故障节点等。因此，开展IP定位技术 具有重要研宄意义。
[0003] 互联网上已有提供定位服务的公开工具，如IP2Location、Maxmind、Quova及 Geobytes等，这些工具的定位结果通常可靠性差，误差较大，其在国家粒度层次上得到的定 位结果是可信的，但无法保证在城市级的准确性。现有关于IP定位技术的研宄可分为两 类，一类是有协作的定位方法，一类是无协作的定位方法。前者依赖于已有注册信息（如 Whois数据库、域名信息和网络运营商提供的数据）来获取目标IP的地理位置，这类方法易 受注册信息不全、时效性差等影响，定位误差较大；后者可在无网络运营商帮助的条件下， 通过测量与目标节点的时延来对其定位，有时也会结合拓扑和其他信息，定位出目标IP的 地理位置，但该类方法在实际应用中存在误差大、精度低，满足不了实际的需要，因此，研制 新的定位方法势在必行。


【发明内容】

[0004] 针对上述情况，为克服现有技术存在的缺陷，本发明之目的就是提供一种基于最 近共同路由器的目标IP地理位置定位方法，可有效解决误差大，精度低，满足不实际的需 要问题。
[0005] 本发明解决的技术方案是，在实际互联网中，目标IP通常都分布在最后一跳路由 器的周围，且该路由器通常是目标IP的地理位置可能分布的中心，本发明提出了基于最近 共同路由器的目标IP位置定位方法，其基本思想是：当目标与地标间的最近共同路由器相 连接的地标数目不少于3个时，依据该路由器和与其相连的地标间的时延，能够确定路由 器的地理位置，且该位置可作为目标IP的位置定位值，实现目标IP的地理位置定位。据此， 本发明解决的技术方案是，利用时延探测包和路径探测包，测得从探测源到目标IP和地标 节点间的时延和路径信息；利用探测源到目标和地标的路径信息，找出与目标具有最近共 同路由器的地标；利用从探测源到地标和该路由器的时延，计算地标和该路由器之间的时 延；利用时延和地标的位置信息，基于余弦定理计算该路由器和地标之间时延与距离约束 的转换系数；利用时延和转换系数，计算该路由器与地标之间的距离；基于三点定位计算 最近共同路由器的位置，并将其作为目标IP所在位置的定位值。
[0006] 本发明方法易操作，使用方便，效果好，为每个最近共同路由器分别计算其时延到 距离约束的转换系数，有望在一定程度上克服采用固定转换系数带来的定位误差偏大问 题；利用最近共同路由器与地标间的时延来计算距离约束，消除采用相对时延带来的累计 误差；利用最近共同路由器直接连接的地标来计算该路由器的位置，避免了现有方法采用 最小相对时延定位造成的误差，实验表明该方法具有有效性，能够提尚对目标IP的定位精 度。

【专利附图】

【附图说明】
[0007] 图1为本发明路由器与地标定位关系图。
[0008] 图2为本发明基于最近路由器的目标IP位置定位算法误差分析图。
[0009] 图3为本发明二维欧氏空间的网络坐标距离预测图。
[0010] 图4为本发明分层结构示意图。

【具体实施方式】
[0011] 以下结合具体情况对本发明的【具体实施方式】作详细说明。
[0012] 由图1-4所示，本发明在具体实施中，是由以下方式给出：
[0013] 一种基于最近共同路由器的目标IP地理位置定位方法，是利用时延探测包和路 径探测包，测得从探测源到目标IP和地标节点间的时延和路径信息；利用探测源到目标和 地标的路径信息，找出与目标具有最近共同路由器的地标；利用从探测源到地标和该路由 器的时延，计算地标和该路由器之间的时延；利用时延和地标的位置信息，基于余弦定理计 算该路由器和地标之间时延与距离约束的转换系数；利用时延和转换系数，计算该路由器 与地标之间的距离；基于三点定位计算最近共同路由器的位置，并将其作为目标IP所在位 置的定位值；
[0014] 具体步骤如下：
[0015] (1)、测量从探测源到地标和目标IP的路径，获取从探测源到目的节点的中间路 由器接口信息，识别和归并路由器的多个接口地址；
[0016] (2)、寻找所有出现在地标和目标路径上的共同路由器，其中拓扑上距离目标最近 的路由器即为最近共同路由器；
[0017] (3)、测量从探测源到地标、最近共同路由器和目标IP的时延，当有多个地标与最 近共同路由器直接相连时，从中选出3个时延较小的地标作为候选地标；
[0018] (4)、计算最近共同路由器的时延与距离转换系数：
[0019] 目标IP实体记作T，最近共同路由器记作R，选取的3个地标记作A、B和C，A和 B的距离为屯，A和C的距离为d2, B和C的距离为d3, R与A、B、C的相对时延分别为t2和t3，设R与地标间的相对时延与距离约束的转换系数为S，则R与A、B、C的距离分别为 S tn S心和S 13, Z BAR = a，Z RAC = 0，由于A、B、C的位置是已知的，则三角形□ ABC 是唯一确定的，即Z BAC是常数，则由余弦定理可知：

【权利要求】
1. 一种基于最近共同路由器的目标IP地理位置定位方法，其特征在于，在实际互联网 中，目标IP通常都分布在最后一跳路由器的周围，且该路由器通常是目标IP的地理位置 可能分布的中心，本发明提出了基于最近共同路由器的目标IP位置定位方法，其基本思想 是：当目标与地标间的最近共同路由器相连接的地标数目不少于3个时，依据该路由器和 与其相连的地标间的时延，能够确定路由器的地理位置，且该位置可作为目标IP的位置定 位值，实现目标IP的地理位置定位。
2. 根据权利要求1所述的基于最近共同路由器的目标IP地理位置定位方法，其特征在 于，包括以下步骤： ⑴、测量从探测源到地标和目标IP的路径，获取从探测源到目的节点的中间路由器 接口信息，识别和归并路由器的多个接口地址； (2) 、寻找所有出现在地标和目标路径上的共同路由器，其中拓扑上距离目标最近的路 由器即为最近共同路由器； (3) 、测量从探测源到地标、最近共同路由器和目标IP的时延，当有多个地标与最近共 同路由器直接相连时，从中选出3个时延较小的地标作为候选地标； (4) 、计算最近共同路由器的时延与距离转换系数： 目标IP实体记作T，最近共同路由器记作R，选取的3个地标记作A、B和C，A和B的距 离为屯，A和C的距离为d2,B和C的距离为d3,R与A、B、C的相对时延分别为tp1:2和13， 设R与地标间的相对时延与距离约束的转换系数为8,则R与A、B、C的距离分别为Stl、 StJPSt3，ZBAR=a，ZRAC= 0，由于A、B、C的位置是已知的，则三角形OABC是唯 一确定的，即ZBAC是常数，则由余弦定理可知： a=arccos(((I12+( 8tj2_ ( 8t2)2) / (2 8C^t1)) 式⑴ 0 =arccos(((St1) 2+d22- ( 8t3)2) / (2 8 ) 式⑵ ZBAC=arccos((dj+dj-d/) /Qd1(I2)) 式⑶ 因为ZBAC=ZBAR+ZRAC=a+ 0，带入式（1?3)，可得到方程：arccos((dj+dj-d/) /Qd1(I2) )=arccos(((I12+ ( 5tj2_ ( 8t2)2) / (2 5C^t1)) + arccos((( 8tj2+d22- ( 8t3)2) / (2 8C^t1)) 式（4) 在式（4)中，只有转换系数S是未知数，求解该方程，即可得到最近共同路由器和地标 间的时延与距离的转换系数，当方程得到多个解释，只取方程正解，选取最小的正数解作为 转换系数S的值； (5) 、定位最近共同路由器： 在计算出最近共同路由器的时延与距离约束的转换系数，得到如下所列的3个方程：distance(Iat1,Ing1,x,y) = T1 式（5) distance(Iat2,Ing2,x,y) = r2 式（6) distance(Iat3,Ing3,x,y) = r3 式（7) 其中Iat1为地标A的炜度，Ingi为地标A的经度；Iat2为地标B的炜度，Ing2为 地标B的经度；Iat3为地标C的炜度，Ing3为地标C的经度；r为R到A的距离，记 为！^= 8t1;r；^R到B的距离，记为1~2= 8t2;r$R到C的距离，记为r3= 8t3; distance(Iati,Ingi,latj,lngj)是采用Vincenty's公式计算点（Iati,Ingi)和点 (Iatj,Ingj)之间的距离，方程组的解x，y分别为最近共同路由器R的炜度和经度，并进行 多次定位计算，得平均误差，以减少定位误差，保证定位精确。
3.根据权利要求2所述的基于最近共同路由器的目标IP地理位置定位方法，其特征 在于，所述的平均误差的计算方法是，基于最短相对时延的定位方法是将目标定位到落在 圆内的某一地标所在位置，当有n个地标，记作L1,...Ln，第i个地标Li与目标T的距离为 ((Li,T)，由于地标的分布可看作是均匀分布，则有（(Li,T)G[〇,e+r]，可将（(Li,T)看 作是在[〇,e+r]上的一组均匀取值，且每个取值的概率均为1/n，因此，当基于最短相对时 延的定位算法的平均误差为，则有：
与基于最短相对时延的算法不同，基于最近共同路由器的目标IP位置定位算法，是为 路由器R计算其时延与距离约束的转换系数，从而可得到各地标与R之间的距离r，当与R 相连接的地标数目不少于3个时，基于三点定位即可得到R的位置定位，并将该位置定位值 作为目标T的定位结果，基于最近共同路由器的目标IP位置定位是将目标定位到R所在位 置，定位误差为e，由于e<r，则：
即基于最近共同路由器的目标IP位置定位算法的平均误差小于基于最短相对时延的 定位算法。
【文档编号】H04L29/08GK104506591SQ201410763236
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】罗向阳, 陈晶宁, 赵帆, 朱光, 尹美娟, 刘琰, 费金龙, 朱玛, 罗军勇, 刘粉林 申请人:罗向阳