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Starlink backbone network dataset|网络拓扑数据集|LEO卫星网络数据集
收藏arXiv2024-12-24 更新2024-12-26 收录
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该数据集由清华大学深圳国际研究生院等机构的研究团队创建，旨在提供Starlink网络的骨干网络拓扑结构。数据集包含了33个PoP（存在点）及其之间的70个连接，覆盖了全球102个国家和123个地区。数据集通过IPv6地址扫描和反向DNS查询技术构建，详细记录了Starlink用户路由器的活跃IPv6地址及其地理分布。该数据集的应用领域包括网络拓扑分析、IPv6地址分配策略研究以及LEO卫星网络的性能优化，旨在解决Starlink网络内部架构不透明的问题，为未来的LEO网络研究提供数据支持。
提供机构：
清华大学深圳国际研究生院, 中关村实验室, 维多利亚大学, 清华大学
创建时间：
2024-12-24
AI搜集汇总
数据集介绍
构建方式
该数据集的构建基于对Starlink网络的大规模IPv6测量研究。研究者首先通过高效的IPv6地址扫描系统，利用Starlink GeoIP数据库中的IPv6前缀，识别了约320万个活跃的Starlink用户路由器的IPv6地址，覆盖了102个国家和123个地区。随后，通过连接到Starlink网络的探针，执行traceroute操作，并结合DNS PTR记录，确定了33个Starlink的PoP（Points of Presence）及其之间的70条连接，从而构建了Starlink骨干网络的拓扑结构。
特点
该数据集的特点在于其全面性和精确性。它不仅包含了全球范围内Starlink用户路由器的IPv6地址，还详细记录了Starlink骨干网络的拓扑结构，包括PoP的位置及其之间的连接关系。此外，数据集还提供了Starlink用户的分布情况、各PoP服务的用户数量以及IPv6地址分配策略的统计分析，为研究者提供了丰富的网络测量数据。
使用方法
该数据集的使用方法主要包括网络拓扑分析、用户行为研究和IPv6地址分配策略的验证。研究者可以通过分析数据集中的PoP连接关系，深入了解Starlink骨干网络的结构和性能。同时，结合用户路由器的IPv6地址和地理位置信息，可以进行用户分布和网络使用情况的统计分析。此外，数据集还可用于验证和优化IPv6地址分配策略，为未来LEO卫星网络的设计和优化提供参考。
背景与挑战
背景概述
Starlink backbone network dataset是由清华大学深圳国际研究生院、中关村实验室、维多利亚大学等机构的研究团队于2024年发布的一个大规模IPv6测量数据集。该数据集旨在揭示Starlink网络的骨干拓扑结构，涵盖了全球102个国家和123个地区的约320万个活跃IPv6地址。Starlink作为SpaceX运营的低地球轨道（LEO）卫星网络，致力于提供全球覆盖的低延迟宽带互联网服务。该数据集的发布填补了Starlink网络内部架构研究的空白，为学术界提供了宝贵的实测数据，推动了LEO卫星网络的研究与发展。
当前挑战
该数据集的研究面临多重挑战。首先，Starlink网络的内部架构和运营细节高度不透明，导致研究社区对其网络拓扑和性能的理解有限。其次，Starlink广泛采用IPv4的运营商级NAT（CGNAT），使得大多数用户路由器缺乏公共IPv4地址，限制了从外部进行大规模统计分析的能力。此外，构建数据集时，研究团队需要克服IPv6地址扫描的复杂性，并依赖有限的Starlink设备和RIPE Atlas探针进行骨干网络的映射，导致部分地区的连接可能未被完全覆盖。最后，DNS PTR记录的更新滞后也影响了PoP识别的准确性，进一步增加了数据集的构建难度。
常用场景
经典使用场景
Starlink backbone network dataset 主要用于研究低地球轨道（LEO）卫星网络的拓扑结构和性能特征。通过该数据集，研究人员能够深入分析Starlink网络的骨干架构，包括其全球分布的33个PoP（Points of Presence）及其之间的70条连接。该数据集为网络测量和性能优化提供了基础，特别是在全球范围内进行低延迟、高带宽的互联网服务研究。
衍生相关工作
基于Starlink backbone network dataset，研究人员已经开展了一系列相关研究。例如，部分工作专注于分析Starlink网络的用户感知性能，如延迟、吞吐量和丢包率，并与传统地面网络进行对比。此外，还有研究利用该数据集探索Starlink网络的IPv6地址分配策略，揭示了其网关和PoP的地址结构。这些衍生工作进一步推动了LEO卫星网络的研究，为未来的网络设计和优化提供了理论支持。
数据集最近研究
最新研究方向
近年来，随着低地球轨道（LEO）卫星网络的快速发展，Starlink作为全球最大的LEO卫星星座，其网络架构和性能成为研究热点。最新的研究聚焦于通过大规模IPv6测量揭示Starlink骨干网络的拓扑结构及其用户分布。研究者提出了一种基于IPv6地址的高效探测方法，成功识别了约320万个活跃的Starlink用户路由器，覆盖了102个国家和123个地区。通过这一方法，研究者进一步绘制了Starlink骨干网络的拓扑图，揭示了33个PoP（Points of Presence）及其间的70条连接。这一研究不仅填补了Starlink IPv6网络测量的空白，还为未来LEO卫星网络的研究提供了宝贵的数据支持。此外，研究还深入分析了Starlink用户的全球分布及其与PoP的关系，揭示了IPv6地址分配策略，为优化网络性能和提升用户体验提供了重要参考。
相关研究论文
- 1A Large-Scale IPv6-Based Measurement of the Starlink Network清华大学深圳国际研究生院, 中关村实验室, 维多利亚大学, 清华大学 · 2024年
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