一種基于最近共同路由器的目標(biāo)ip地理位置定位方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于最近共同路由器的目標(biāo)IP地理位置定位方法，可有效解決誤差大，精度低，滿足不實際的需要問題，方法是，利用時延探測包和路徑探測包，測得從探測源到目標(biāo)IP和地標(biāo)節(jié)點間的時延和路徑信息；利用探測源到目標(biāo)和地標(biāo)的路徑信息，找出與目標(biāo)具有最近共同路由器的地標(biāo)；利用從探測源到地標(biāo)和該路由器的時延，計算地標(biāo)和該路由器之間的時延；利用時延和地標(biāo)的位置信息，基于余弦定理計算該路由器和地標(biāo)之間時延與距離約束的轉(zhuǎn)換系數(shù)；利用時延和轉(zhuǎn)換系數(shù)，計算該路由器與地標(biāo)之間的距離；基于三點定位計算最近共同路由器的位置，并將其作為目標(biāo)IP所在位置的定位值，本發(fā)明方法易操作，使用方便，效果好，能夠提高對目標(biāo)IP的定位精度。
【專利說明】一種基于最近共同路由器的目標(biāo)IP地理位置定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信息安全【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種基于最近共同路由器的目標(biāo)IP地理 位置定位方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 網(wǎng)絡(luò)實體地理定位是一種重要的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用新技術(shù)，能夠給出一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在某個 粒度層次的地理位置，也稱為IP定位。IP定位技術(shù)作為面向位置服務(wù)（location-based service，LBS)的基礎(chǔ)，具有十分廣泛的應(yīng)用，如根據(jù)用戶的地理位置提供針對所在區(qū)域人 群的定向廣告；基于訪問者的地理位置自適應(yīng)調(diào)整網(wǎng)站顯示語言，分析Web頁面訪問日志 提取市場數(shù)據(jù)，制定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的部署策略及尋找故障節(jié)點等。因此，開展IP定位技術(shù) 具有重要研宄意義。
[0003] 互聯(lián)網(wǎng)上已有提供定位服務(wù)的公開工具，如IP2Location、Maxmind、Quova及 Geobytes等，這些工具的定位結(jié)果通?？煽啃圆?，誤差較大，其在國家粒度層次上得到的定 位結(jié)果是可信的，但無法保證在城市級的準(zhǔn)確性?，F(xiàn)有關(guān)于IP定位技術(shù)的研宄可分為兩 類，一類是有協(xié)作的定位方法，一類是無協(xié)作的定位方法。前者依賴于已有注冊信息（如 Whois數(shù)據(jù)庫、域名信息和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供的數(shù)據(jù)）來獲取目標(biāo)IP的地理位置，這類方法易 受注冊信息不全、時效性差等影響，定位誤差較大；后者可在無網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商幫助的條件下， 通過測量與目標(biāo)節(jié)點的時延來對其定位，有時也會結(jié)合拓?fù)浜推渌畔?，定位出目?biāo)IP的 地理位置，但該類方法在實際應(yīng)用中存在誤差大、精度低，滿足不了實際的需要，因此，研制 新的定位方法勢在必行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種基于最 近共同路由器的目標(biāo)IP地理位置定位方法，可有效解決誤差大，精度低，滿足不實際的需 要問題。
[0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，在實際互聯(lián)網(wǎng)中，目標(biāo)IP通常都分布在最后一跳路由 器的周圍，且該路由器通常是目標(biāo)IP的地理位置可能分布的中心，本發(fā)明提出了基于最近 共同路由器的目標(biāo)IP位置定位方法，其基本思想是：當(dāng)目標(biāo)與地標(biāo)間的最近共同路由器相 連接的地標(biāo)數(shù)目不少于3個時，依據(jù)該路由器和與其相連的地標(biāo)間的時延，能夠確定路由 器的地理位置，且該位置可作為目標(biāo)IP的位置定位值，實現(xiàn)目標(biāo)IP的地理位置定位。據(jù)此， 本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，利用時延探測包和路徑探測包，測得從探測源到目標(biāo)IP和地標(biāo) 節(jié)點間的時延和路徑信息；利用探測源到目標(biāo)和地標(biāo)的路徑信息，找出與目標(biāo)具有最近共 同路由器的地標(biāo)；利用從探測源到地標(biāo)和該路由器的時延，計算地標(biāo)和該路由器之間的時 延；利用時延和地標(biāo)的位置信息，基于余弦定理計算該路由器和地標(biāo)之間時延與距離約束 的轉(zhuǎn)換系數(shù)；利用時延和轉(zhuǎn)換系數(shù)，計算該路由器與地標(biāo)之間的距離；基于三點定位計算 最近共同路由器的位置，并將其作為目標(biāo)IP所在位置的定位值。
[0006] 本發(fā)明方法易操作，使用方便，效果好，為每個最近共同路由器分別計算其時延到 距離約束的轉(zhuǎn)換系數(shù)，有望在一定程度上克服采用固定轉(zhuǎn)換系數(shù)帶來的定位誤差偏大問 題；利用最近共同路由器與地標(biāo)間的時延來計算距離約束，消除采用相對時延帶來的累計 誤差；利用最近共同路由器直接連接的地標(biāo)來計算該路由器的位置，避免了現(xiàn)有方法采用 最小相對時延定位造成的誤差，實驗表明該方法具有有效性，能夠提尚對目標(biāo)IP的定位精 度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明路由器與地標(biāo)定位關(guān)系圖。
[0008] 圖2為本發(fā)明基于最近路由器的目標(biāo)IP位置定位算法誤差分析圖。
[0009] 圖3為本發(fā)明二維歐氏空間的網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)距離預(yù)測圖。
[0010] 圖4為本發(fā)明分層結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0011] 以下結(jié)合具體情況對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細(xì)說明。
[0012] 由圖1-4所示，本發(fā)明在具體實施中，是由以下方式給出：
[0013] 一種基于最近共同路由器的目標(biāo)IP地理位置定位方法，是利用時延探測包和路 徑探測包，測得從探測源到目標(biāo)IP和地標(biāo)節(jié)點間的時延和路徑信息；利用探測源到目標(biāo)和 地標(biāo)的路徑信息，找出與目標(biāo)具有最近共同路由器的地標(biāo)；利用從探測源到地標(biāo)和該路由 器的時延，計算地標(biāo)和該路由器之間的時延；利用時延和地標(biāo)的位置信息，基于余弦定理計 算該路由器和地標(biāo)之間時延與距離約束的轉(zhuǎn)換系數(shù)；利用時延和轉(zhuǎn)換系數(shù)，計算該路由器 與地標(biāo)之間的距離；基于三點定位計算最近共同路由器的位置，并將其作為目標(biāo)IP所在位 置的定位值；
[0014] 具體步驟如下：
[0015] (1)、測量從探測源到地標(biāo)和目標(biāo)IP的路徑，獲取從探測源到目的節(jié)點的中間路 由器接口信息，識別和歸并路由器的多個接口地址；
[0016] (2)、尋找所有出現(xiàn)在地標(biāo)和目標(biāo)路徑上的共同路由器，其中拓?fù)渖暇嚯x目標(biāo)最近 的路由器即為最近共同路由器；
[0017] (3)、測量從探測源到地標(biāo)、最近共同路由器和目標(biāo)IP的時延，當(dāng)有多個地標(biāo)與最 近共同路由器直接相連時，從中選出3個時延較小的地標(biāo)作為候選地標(biāo)；
[0018] (4)、計算最近共同路由器的時延與距離轉(zhuǎn)換系數(shù)：
[0019] 目標(biāo)IP實體記作T，最近共同路由器記作R，選取的3個地標(biāo)記作A、B和C，A和 B的距離為屯，A和C的距離為d2, B和C的距離為d3, R與A、B、C的相對時延分別為t2和t3，設(shè)R與地標(biāo)間的相對時延與距離約束的轉(zhuǎn)換系數(shù)為S，則R與A、B、C的距離分別為 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，則三角形□ ABC 是唯一確定的，即Z BAC是常數(shù)，則由余弦定理可知：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于最近共同路由器的目標(biāo)IP地理位置定位方法，其特征在于，在實際互聯(lián)網(wǎng) 中，目標(biāo)IP通常都分布在最后一跳路由器的周圍，且該路由器通常是目標(biāo)IP的地理位置 可能分布的中心，本發(fā)明提出了基于最近共同路由器的目標(biāo)IP位置定位方法，其基本思想 是：當(dāng)目標(biāo)與地標(biāo)間的最近共同路由器相連接的地標(biāo)數(shù)目不少于3個時，依據(jù)該路由器和 與其相連的地標(biāo)間的時延，能夠確定路由器的地理位置，且該位置可作為目標(biāo)IP的位置定 位值，實現(xiàn)目標(biāo)IP的地理位置定位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于最近共同路由器的目標(biāo)IP地理位置定位方法，其特征在 于，包括以下步驟： ⑴、測量從探測源到地標(biāo)和目標(biāo)IP的路徑，獲取從探測源到目的節(jié)點的中間路由器 接口信息，識別和歸并路由器的多個接口地址； (2) 、尋找所有出現(xiàn)在地標(biāo)和目標(biāo)路徑上的共同路由器，其中拓?fù)渖暇嚯x目標(biāo)最近的路 由器即為最近共同路由器； (3) 、測量從探測源到地標(biāo)、最近共同路由器和目標(biāo)IP的時延，當(dāng)有多個地標(biāo)與最近共 同路由器直接相連時，從中選出3個時延較小的地標(biāo)作為候選地標(biāo)； (4) 、計算最近共同路由器的時延與距離轉(zhuǎn)換系數(shù)： 目標(biāo)IP實體記作T，最近共同路由器記作R，選取的3個地標(biāo)記作A、B和C，A和B的距 離為屯，A和C的距離為d2,B和C的距離為d3,R與A、B、C的相對時延分別為tp1:2和13， 設(shè)R與地標(biāo)間的相對時延與距離約束的轉(zhuǎn)換系數(shù)為8,則R與A、B、C的距離分別為Stl、 StJPSt3，ZBAR=a，ZRAC= 0，由于A、B、C的位置是已知的，則三角形OABC是唯 一確定的，即ZBAC是常數(shù)，則由余弦定理可知： 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 因為ZBAC=ZBAR+ZRAC=a+ 0，帶入式（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，只有轉(zhuǎn)換系數(shù)S是未知數(shù)，求解該方程，即可得到最近共同路由器和地標(biāo) 間的時延與距離的轉(zhuǎn)換系數(shù)，當(dāng)方程得到多個解釋，只取方程正解，選取最小的正數(shù)解作為 轉(zhuǎn)換系數(shù)S的值； (5) 、定位最近共同路由器： 在計算出最近共同路由器的時延與距離約束的轉(zhuǎn)換系數(shù)，得到如下所列的3個方程：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為地標(biāo)A的煒度，Ingi為地標(biāo)A的經(jīng)度；Iat2為地標(biāo)B的煒度，Ing2為 地標(biāo)B的經(jīng)度；Iat3為地標(biāo)C的煒度，Ing3為地標(biāo)C的經(jīng)度；r為R到A的距離，記 為！^= 8t1;r；^R到B的距離，記為1~2= 8t2;r$R到C的距離，記為r3= 8t3; distance(Iati,Ingi,latj,lngj)是采用Vincenty's公式計算點（Iati,Ingi)和點 (Iatj,Ingj)之間的距離，方程組的解x，y分別為最近共同路由器R的煒度和經(jīng)度，并進(jìn)行 多次定位計算，得平均誤差，以減少定位誤差，保證定位精確。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于最近共同路由器的目標(biāo)IP地理位置定位方法，其特征 在于，所述的平均誤差的計算方法是，基于最短相對時延的定位方法是將目標(biāo)定位到落在 圓內(nèi)的某一地標(biāo)所在位置，當(dāng)有n個地標(biāo)，記作L1,...Ln，第i個地標(biāo)Li與目標(biāo)T的距離為 ((Li,T)，由于地標(biāo)的分布可看作是均勻分布，則有（(Li,T)G[〇,e+r]，可將（(Li,T)看 作是在[〇,e+r]上的一組均勻取值，且每個取值的概率均為1/n，因此，當(dāng)基于最短相對時 延的定位算法的平均誤差為，則有：
與基于最短相對時延的算法不同，基于最近共同路由器的目標(biāo)IP位置定位算法，是為 路由器R計算其時延與距離約束的轉(zhuǎn)換系數(shù)，從而可得到各地標(biāo)與R之間的距離r，當(dāng)與R 相連接的地標(biāo)數(shù)目不少于3個時，基于三點定位即可得到R的位置定位，并將該位置定位值 作為目標(biāo)T的定位結(jié)果，基于最近共同路由器的目標(biāo)IP位置定位是將目標(biāo)定位到R所在位 置，定位誤差為e，由于e<r，則：
即基于最近共同路由器的目標(biāo)IP位置定位算法的平均誤差小于基于最短相對時延的 定位算法。
【文檔編號】H04L29/08GK104506591SQ201410763236
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】羅向陽, 陳晶寧, 趙帆, 朱光, 尹美娟, 劉琰, 費(fèi)金龍, 朱瑪, 羅軍勇, 劉粉林 申請人:羅向陽