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基于ＳＮＭＰ的拓撲發(fā)現的研究
[論文關鍵詞]SNMP 拓撲發(fā)現
[論文摘要]隨著現代網絡規(guī)模不斷擴大和結構日趨復雜，網絡成為網絡系統(tǒng)正常運行的關鍵，網管系統(tǒng)的基本功能是以圖形方式直觀地將被管對象顯示出來，因而拓撲發(fā)現是不可缺少的一部分。拓撲發(fā)現確定網絡元素之間的互連關系，是配置管理的中心，故障管理的基礎。
一、網絡的結構
目前的TCP/IP網絡全部是通過路由器互聯起來的，路由器工作在OSI的第三層，即網絡層。路由器利用網絡定義的“”上的網絡地址(即IP地址)來區(qū)別不同的網絡，實現網絡的互連和隔離，這樣的網絡連接屬于網絡的邏輯拓撲連接。邏輯連接的網絡拓撲實現起來相對來說比較容易。因為，主機和路由器中都保存有一個路由表，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，通過使用SNMP協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(guī)定的下一跳路由器反復執(zhí)行直到目的地，就可以發(fā)現IP路由層的網絡拓撲。
二、Internet的拓撲結構
眾所周知，Internet是由許多子網互連而成的，而且分層管理。第一層是Internet的主干，由核心網關互連而成；下一層是由各個自治系統(tǒng)所包括的子網組成。
各個子網通過各自的網關同其他的子網，這些子網可以是一個局域網，也可以是某個局域網中的一個子網，它們都連接到網關的一個端口上，網關的端口可以和一個子網相連，也可以和其他網關相連。當子網的某一機器發(fā)送數據的時候，數據包首先到達該子網的缺省網關，缺省網關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(guī)定的下一個網關。這樣下一個網關做類似的處理，依此類推，數據包將最終到達目的地址。
基于SNMP協議的網絡拓撲發(fā)現主要是通過一些算法，使用SNMP協議從網絡設備的MIB信息庫中提取有用的信息來完成網絡的拓撲發(fā)現。使用SNMP協議存在的問題是，并不是所有的網絡節(jié)點(如：未被管理的交換機)都實現了SNMP協議，或者網絡節(jié)點在拓撲發(fā)現的時候處于關閉狀態(tài)。因此，只是靠SNMP并不能發(fā)現所有的網絡節(jié)點，我們還需要處理SNMP的數據來獲得拓撲的詳細信息，特別是在數據鏈路層的網絡設備。下面將分層進行說明網絡的拓撲發(fā)現過程。
三、基于路由裹的拓撲發(fā)現方法分析
將上述算法中的節(jié)點替換成路由器，該算法就實現了網絡層拓撲結構的遍歷。基于TCP/IP的互連網是由全世界成千上萬的網絡互連而成的，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協議的支持，因此網絡層的拓撲發(fā)現，主要是采用基于SNMP協議路由表的方式發(fā)現主干路由器，路由表是網絡的重要信息，從路由表中提取網絡拓撲的有關信息，而MIB提供了訪問路由表的方法。
路由表存儲有關可能的目的網絡節(jié)點和怎樣到達目的網絡節(jié)點的信息，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。一個路由表包含一系列的(N，R)序偶對，其中N代表目的網絡的網絡地址，R代表到達網絡N的路徑上下一個要經過的路由器的IP地址，通常稱路由器R稱為下一跳。路由器的路由表僅僅指定從該路由器到達目的網絡路徑上的一步，其中并不包括到達目的網絡的完成路徑。
從路由表的信息，我們可以知道IP數據報傳輸的路徑，從而得到網絡連接的拓撲。在一個由路由器連接起來的互連網中，假定其中所有的連接都是連通的，那么，任何一條從源網絡到目的網絡的IP數據報的傳輸路徑都會在路由表里面表現出來，因為路徑本身就是通過路由表來選擇的。
在一個路由器R的路由表中，包含了經過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。從某個路由、器R開始，找到和它相連的所有其他路由器R1，R2，…Rn，在分別在R1，R2，…Rn上重復這個過程，遞歸下去，可以找到一個互連網絡里的所有路由器。這就是對一個圖進行廣度優(yōu)先遍歷的過程。但是這樣發(fā)現的范圍很多，如果不加以控制，可能造成搜索時間過長的情況下，可以采用對某個路由器向下發(fā)現跳數進行計數，并設置最大值，當從這個路由器出發(fā)的發(fā)現跳數達到最大值的時候，停止搜索。也可以采用限制搜索時間，超時則不再向下搜索。
四、結束語
網絡的拓撲發(fā)現進行網絡管理的重要手段和工具。但是設計和實現一個高效的網絡拓撲搜索工具一直是網絡管理領域中重要但是又很困難的部分。本文根據網絡本身的結構特點，分析構建網絡的拓撲圖的方法，將網絡的拓撲構建分成兩級來實現：一級拓撲和二級拓撲。一級拓撲實現了路由設備和子網之間的互連的拓撲發(fā)現，二級拓撲完成了子網內主機的互連以及子網類型的分析。對于采用大量的交換機互連的局域網，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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