一种适用于弱连接网络的网络实体地理位置定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信息安全技术领域，尤其涉及一种适用于弱连接网络的网络实体地理 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定位技术对于面向位置服务（location-based service，LBS)的众多服务具有重大价值。此类应用包括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限制网站所显示的内容，基于地理位置的信 用卡诈骗检测等。特别的，近年来，由于IP定位可以为执法机构等政府部门确定网络攻击 来源的地理位置，使得IP定位对发现和预防迅速增长的网络攻击现象有了越来越重要的 作用。
[0003] IP定位技术可以分为3大类分别为：IP定位数据库技术、基于数据挖掘的IP定位 技术和基于网络测量的IP定位技术。IP定位数据库技术包括互联网上常见的提供定位服 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的定位结果可信，但无法保证在城市级定位结果 的准确性。基于数据挖掘的IP定位技术包括STRUCT0N和Checkin-Geo等，通常通过大型 互联网公司所掌握的用户资料，建立"用户IP-用户地理位置信息"关系，并以此来对IP地 址进行定位。但是，这种定位方法仅能对部分IP地址进行定位，对于其他IP地址的定位误 差较大。基于网络测量的IP定位技术，通过部署探测主机测量到目标IP的时延、拓扑等信 息来对其定位，这类方法对用户资料等信息依赖性小，能够对大多数网络实体进行定位， 适合在发展中国家提供城市级定位服务。但由于发展中国家的互联网通常为弱连接网络， 此方法在弱连接网络中存在误差大、精度低的问题，满足不了实际的需要。因此，研制适合 发展中国家弱连接网络的实体定位方法势在必行。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种适用于弱连接网络的网络实体地理位置定位方法，可有 效解决在发展中国家网络定位误差大，精度低等问题。
[0005] 本发明采用的技术方案为：一种适用于弱连接网络的网络实体地理位置定位方 法，包括以下步骤：
[0006] A.首先考察待测国家的地理特征、行政区划和网络运营商，然后部署探测主机和 地标主机，探测主机和地标主机能够覆盖各省级行政区域以及相应的省会以及各国家级一 级网络运营商，进入步骤B ;
[0007] B.测量探测主机和地标主机之间的往返延迟和直线地理距离，进入步骤C ;
[0008] C.计算目标网络的往返延迟和直线地理距离相关性Corr，
其中，delay为目标网络的往返延迟，distanc为目标网络的直线 地理距离，COV (delay，distance)为目标网络的往返延迟和直线地理距离的协方差，Vdelay为 目标网络的往返延迟的方差，Vdlsta^为目标网络的直线地理距离的方差，进入步骤D ;
[0009] D.如果目标网络的往返延迟和直线地理距离相关性Corr小于0. 7,那么在此目标 网络以所部属的探测主机和地标主机所在的城市级地理位置信息作为一个可靠属性，以网 络运营商信息作为另一个可靠属性，将目标网络划分为多个子网，进入步骤E ;如果目标网 络的往返延迟和直线地理距离相关性Corr大于等于0. 7,则进入步骤G ;
[0010] E.将目标网络划分为若干个子网后，按照步骤B和步骤C中的方法计算各子网的 往返延迟和直线地理距离相关性Corr，得到往返延迟和直线地理距离相关性Corr大于等 于0. 7的强连接子网，进入步骤F ;
[0011] F.按照各个强连接子网来部署探测主机和地标主机，进入步骤G ;
[0012] G.使用改进后的基于延迟约束的定位方法或改进后的基于最小延迟的定位方法 对目标进行定位。
[0013] 所述的基于延迟约束的定位方法依次包括以下步骤：
[0014] al.查询目标主机的网络运营商信息；
[0015] bl.查找目标主机所属的所有强连接子网；
[0016] cl.利用各强连接子网的所有探测主机测量到目标主机的往返延迟；
[0017] dl.各探测主机测量到其所属强连接子网的地标主机的往返延迟和直线地理距 离，并计算拟合直线；
[0018] el.各探测主机利用拟合得到的直线和到目标主机的往返延迟，得到目标主机的 直线地理距离；
[0019] η.以各探测主机为圆心，以步骤el中得到的目标主机的直线地理距离为半径作 圆，所有圆的相交部分为目标主机可能所在区域，取相交部分的中心所在城市，作为目标主 机的城市级估计地理位置。
[0020] 所述的改进后的基于最小延迟的定位方法，需要目标主机主动向定位服务提供者 发出请求，依次包括以下步骤：
[0021] a2.目标主机所在主机访问定位服务器，定位服务器查询目标主机的网络运营商 信息；
[0022] b2.定位服务器发送给目标主机与目标主机处于同一网络运营商的各省会地标 主机的IP ;
[0023] c2.目标主机测量到各地标主机的往返延迟，选择出往返延迟最小的地标主机的 IP，并发送回定位服务器；
[0024] d2.定位服务器根据收到的地标主机所属省会，将目标主机所属省份内各市的处 于同一个网络运营商的地标主机的IP发送给目标主机；
[0025] e2.目标主机测量到各地标主机的往返延迟，选择出往返延迟最小的地标主机的 IP，并发送回定位服务器；
[0026] f2.定位服务器根据收到的地标主机的IP，查询地标主机IP所在城市，以地标主 机IP所在城市作为目标主机的城市级定位估计位置。
[0027] 所述步骤B中，所述的返延迟利用基于ICMP、UDP或TCP协议的测量工具获得，每 对主机之间需要进行长期多次测量，测量时间为1-3天，每次测量间隔lmin-1. 5min，取最 小往返延迟作为每组主机之间的往返延迟。
[0028] 所述步骤B中，根据经炜度，计算每对主机之间的直线地理距离。
[0029] 所述步骤F中部署探测主机和地标主机的原则为对于一台目标主机即需要定位 的目标，保证至少有一台探测主机和至少十台地标主机与探测主机在同一个强连接子网 中。
[0030] 所述步骤D中将目标网络划分为多个子网的方法为：按照探测主机和目标主机的 运营商信息分为不同运营商的网络，在各个运营商内部再按照所处的城市分为不同城市的 子网，其中目标主机即需要定位的目标。
[0031] 本发明方法易操作，使用方便，效果好，利用影响往返延迟和直线地理距离相关性 的属性划分弱连接网络，可以有效发现强连接子网；利用强连接子网部署探测主机和地标 主机，减少了现有算法测量延迟时的波动性；利用基于富连接子网的基于延迟约束的定位 方法和基于最小延迟的定位方法，减少了现有方法利用延迟转化地理位置约束时的误差， 该方法具有有效性，能够提高对目标IP的定位精度。
[0032] 本发明与经典的基于测量的IP定位算法相比，城市级定位正确率更高，误差更 小，尤其是在发展中国家的弱连接网络中，城市级定位的正确率是经典算法的2倍左右。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明的流程图；
[0034] 图2为本发明基于延迟约束定位方法误差分析图。
【具体实施方式】
[0035] 如图1所示，本发明一种适用于弱连接网络的网络实体地理位置定位方法，包括 以下步骤：
[0036] A.首先考察待测国家的地理特征、行政区划和网络运营商，然后部署探测主机和 地标主机，探测主机和地标主机能够覆盖各省级行政区域以及相应的省会等重要城市以及 各国家级一级网络运营商，进入步骤B ;
[0037] B.测量探测主机和地标主机之间的往返延迟和直线地理距离，进入步骤C ;
[0038] 所述的返延迟利用基于ICMP、UDP或TCP协议的测量工具获得，探测主机和地标 主机之间需要进行长期多次测量，测量时间为1-3天，每次测量间隔lmin-1. 5min，取最小 往返延迟作为每组主机之间的往返延迟。根据主机的经炜度，计算每对主机之间的直线地 理距离。所用源代码如下所示（java版），其中，