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基于ＳＮＭＰ的拓撲發(fā)現的研究
[論文關(guān)鍵詞]SNMP 拓撲發(fā)現
[論文摘要]隨著(zhù)現代網(wǎng)絡(luò )規模不斷擴大和結構日趨復雜，網(wǎng)絡(luò )成為網(wǎng)絡(luò )系統正常運行的關(guān)鍵，網(wǎng)管系統的基本功能是以圖形方式直觀(guān)地將被管對象顯示出來(lái)，因而拓撲發(fā)現是不可缺少的一部分。拓撲發(fā)現確定網(wǎng)絡(luò )元素之間的互連關(guān)系，是配置管理的中心，故障管理的基礎。
一、網(wǎng)絡(luò )的結構
目前的TCP/IP網(wǎng)絡(luò )全部是通過(guò)路由器互聯(lián)起來(lái)的，路由器工作在OSI的第三層，即網(wǎng)絡(luò )層。路由器利用網(wǎng)絡(luò )定義的“”上的網(wǎng)絡(luò )地址(即IP地址)來(lái)區別不同的網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的互連和隔離，這樣的網(wǎng)絡(luò )連接屬于網(wǎng)絡(luò )的邏輯拓撲連接。邏輯連接的網(wǎng)絡(luò )拓撲實(shí)現起來(lái)相對來(lái)說(shuō)比較容易。因為，主機和路由器中都保存有一個(gè)路由表，路由表中明確的列出了到達目的地的下一跳路由器，并且MIB庫中有對該路由標的抽象，通過(guò)使用SNMP協(xié)議可以很容易的得到路由設備的路由表信息。這樣，只要從管理站出發(fā)，到達路由表中的規定的下一跳路由器反復執行直到目的地，就可以發(fā)現IP路由層的網(wǎng)絡(luò )拓撲。
二、Internet的拓撲結構
眾所周知，Internet是由許多子網(wǎng)互連而成的，而且分層管理。第一層是Internet的主干，由核心網(wǎng)關(guān)互連而成；下一層是由各個(gè)自治系統所包括的子網(wǎng)組成。
各個(gè)子網(wǎng)通過(guò)各自的網(wǎng)關(guān)同其他的子網(wǎng)，這些子網(wǎng)可以是一個(gè)局域網(wǎng)，也可以是某個(gè)局域網(wǎng)中的一個(gè)子網(wǎng)，它們都連接到網(wǎng)關(guān)的一個(gè)端口上，網(wǎng)關(guān)的端口可以和一個(gè)子網(wǎng)相連，也可以和其他網(wǎng)關(guān)相連。當子網(wǎng)的某一機器發(fā)送數據的時(shí)候，數據包首先到達該子網(wǎng)的缺省網(wǎng)關(guān)，缺省網(wǎng)關(guān)檢測數據包中的目的地址，根據其路由表中的信息判斷目的地址是否在與自己相連的子網(wǎng)中，如果是，則把數據包發(fā)送到目的地，否則根據路由表轉發(fā)到規定的下一個(gè)網(wǎng)關(guān)。這樣下一個(gè)網(wǎng)關(guān)做類(lèi)似的處理，依此類(lèi)推，數據包將最終到達目的地址。
基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )拓撲發(fā)現主要是通過(guò)一些算法，使用SNMP協(xié)議從網(wǎng)絡(luò )設備的MIB信息庫中提取有用的信息來(lái)完成網(wǎng)絡(luò )的拓撲發(fā)現。使用SNMP協(xié)議存在的問(wèn)題是，并不是所有的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)(如：未被管理的交換機)都實(shí)現了SNMP協(xié)議，或者網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)在拓撲發(fā)現的時(shí)候處于關(guān)閉狀態(tài)。因此，只是靠SNMP并不能發(fā)現所有的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，我們還需要處理SNMP的數據來(lái)獲得拓撲的詳細信息，特別是在數據鏈路層的網(wǎng)絡(luò )設備。下面將分層進(jìn)行說(shuō)明網(wǎng)絡(luò )的拓撲發(fā)現過(guò)程。
三、基于路由裹的拓撲發(fā)現方法分析
將上述算法中的節點(diǎn)替換成路由器，該算法就實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )層拓撲結構的遍歷�；赥CP/IP的互連網(wǎng)是由全世界成千上萬(wàn)的網(wǎng)絡(luò )互連而成的，其間的核心設備就是路由器。當今的主流路由設備都提供了對SNMP協(xié)議的支持，因此網(wǎng)絡(luò )層的拓撲發(fā)現，主要是采用基于SNMP協(xié)議路由表的方式發(fā)現主干路由器，路由表是網(wǎng)絡(luò )的重要信息，從路由表中提取網(wǎng)絡(luò )拓撲的有關(guān)信息，而MIB提供了訪(fǎng)問(wèn)路由表的方法。
路由表存儲有關(guān)可能的目的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)和怎樣到達目的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的信息，每臺主機和路由器都要為數據報選擇路由，因此它們都有IP路由表。路由表中包含的是目的地址而不是特定主機的地址，這樣可以大大減少路由表的大小，提高路由選擇的效率，而把特定主機的信息限定在這些主機運行的特定中。一個(gè)路由表包含一系列的(N，R)序偶對，其中N代表目的網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )地址，R代表到達網(wǎng)絡(luò )N的路徑上下一個(gè)要經(jīng)過(guò)的路由器的IP地址，通常稱(chēng)路由器R稱(chēng)為下一跳。路由器的路由表僅僅指定從該路由器到達目的網(wǎng)絡(luò )路徑上的一步，其中并不包括到達目的網(wǎng)絡(luò )的完成路徑。
從路由表的信息，我們可以知道IP數據報傳輸的路徑，從而得到網(wǎng)絡(luò )連接的拓撲。在一個(gè)由路由器連接起來(lái)的互連網(wǎng)中，假定其中所有的連接都是連通的，那么，任何一條從源網(wǎng)絡(luò )到目的網(wǎng)絡(luò )的IP數據報的傳輸路徑都會(huì )在路由表里面表現出來(lái)，因為路徑本身就是通過(guò)路由表來(lái)選擇的。
在一個(gè)路由器R的路由表中，包含了經(jīng)過(guò)R的所有IP路徑。和路由器R直接相連的路由器都將在路由器R的路由表中出現。即，路由器R的路由表中的所有“下一跳”的集合，就是和R直接相連的所有路由器的集合。從某個(gè)路由、器R開(kāi)始，找到和它相連的所有其他路由器R1，R2，…Rn，在分別在R1，R2，…Rn上重復這個(gè)過(guò)程，遞歸下去，可以找到一個(gè)互連網(wǎng)絡(luò )里的所有路由器。這就是對一個(gè)圖進(jìn)行廣度優(yōu)先遍歷的過(guò)程。但是這樣發(fā)現的范圍很多，如果不加以控制，可能造成搜索時(shí)間過(guò)長(cháng)的情況下，可以采用對某個(gè)路由器向下發(fā)現跳數進(jìn)行計數，并設置最大值，當從這個(gè)路由器出發(fā)的發(fā)現跳數達到最大值的時(shí)候，停止搜索。也可以采用限制搜索時(shí)間，超時(shí)則不再向下搜索。
四、結束語(yǔ)
網(wǎng)絡(luò )的拓撲發(fā)現進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )管理的重要手段和工具。但是設計和實(shí)現一個(gè)高效的網(wǎng)絡(luò )拓撲搜索工具一直是網(wǎng)絡(luò )管理領(lǐng)域中重要但是又很困難的部分。本文根據網(wǎng)絡(luò )本身的結構特點(diǎn)，分析構建網(wǎng)絡(luò )的拓撲圖的方法，將網(wǎng)絡(luò )的拓撲構建分成兩級來(lái)實(shí)現：一級拓撲和二級拓撲。一級拓撲實(shí)現了路由設備和子網(wǎng)之間的互連的拓撲發(fā)現，二級拓撲完成了子網(wǎng)內主機的互連以及子網(wǎng)類(lèi)型的分析。對于采用大量的交換機互連的局域網(wǎng)，為了精確的發(fā)現鏈路層交換機設備之間，以及其與主機、路由設備的互亂，就需要分析交換機的工作原理，以及交換機所使用的支撐樹(shù)算法(spanning Tree Protocol)，并從中找出了對于拓撲發(fā)現有用的信息，提出了另一種鏈路層設備的拓撲方法。
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