研究网络拓扑自动发现的新方法
基于SNMP和ICMP的可视化网络拓扑发现
访问IpRouteNextHop 地址的路由 表;
+ +i ,
个参数值。 这个操作是由代理进程发出的， 它 是前面三种操作的响应操作;
. get- response操 返回 一 或多 作: 的 个
⑤t r a p 操作: 代理进程主动发出的报
把访问到的路由信息存人数据库 ， } }
2.2 二 络主机的 级网 发现
由干一级网络设备已经发现，现在只需 发现每个网络设备所连接的主机，主机的发
文， 通知管理进程有某些事情发生。图1描述 了SNMP 的这5 种报文操作。
参考文献 川 凌 曹阳 军， 等.基于ARP 和SNMP 的网
络拓扑自 动发现算法U l . 武汉大学学报， 2001:47( 1) :67一 . 70 [2] 郑海. 张国清.物理网络拓扑发现算法的研 究[Jl . 计算机研究与发展. 2002 : 39(3) :
}
3 结论
拓扑结构的自动发现一直是网络管理中 重要的手段和工具，设计和开发个重要且难度比较大的部分，它涉 及到很多网络通信协议的细节和具体实现。 本文根据已有的网络拓扑结构实现算法，使 用SNMP 和ICMP 相结合的方式，使用c # 语言开发了一个针对校园网系统的拓扑发现 程序，利用发现的网络设备和它们之间的连 接情况，实现了网络拓扑的可视化。
中图分举号: TP 393 . 02 文献标识码: A 文章编号: 1672- 379 1(2007)02(b 卜0072- 01
为了对网络进行集中有效的控制和管 理，开放的基于标准的网络管理框架也就应 运而生。基于T CP/ IP 的SNMP (Si mp le Network Management Protocol)是 Inter et n 组织为适应网 络的发展而制定的基干T CP/ I P 的网络管理协议t 1] , SNMP 由于实现简 单， 并且具有广泛的TCP/ IP 应用基础， 被 众多厂商支持，成为事实上的网络管理标准。 直观、可视化的网络拓扑图使网络管理 更加方便和高效，本文讨论基于S NM P 和 ICMP相结合的树型网络拓扑图的发现技术在 校园中的实现。
Traceroute的网络拓扑发现及其效率优化措施
Traceroute的网络拓扑发现及其效率优化措施作者：丛靖坤来源：《经济研究导刊》2011年第26期摘要：网络拓扑发现是网络工程的一个重要的研究子分支，是实现网络管理的基础性环节。
同时，网络拓扑发现是对宏观网络进行科学布局的基础，也是进行网络建设、网络信息、网络协议设计与评价以及相关网络算法改进的重要依据。
在介绍网络拓扑发现的概念的基础上，重点分析了基于Traceroute的网络拓扑发现原理，探讨了其发现效率优化措施。
关键词：拓扑发现 Traceroute 优化措施中图分类号：TP393.08 文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－２９１Ｘ（２０11）26－０287－02一、网络拓扑发现网络拓扑是指网络元素及其之间的连接关系。
这里所讲的网络元素，既可以是路由器，也可以是交换机、网桥等，还可以是客户端、服务器，甚至是子网、AS等。
这里所讲的网络，既可是抑制局域网，也可以是互联网，也可以是互联网的一部分。
而网络拓扑发现，就是发现并确定网络元素及其之间的连接关系。
按照发现方法对网络拓扑发现进行分类，可分为主动式网络拓扑发现和被动式网络拓扑发现。
所谓主动式网络拓扑发现，是指将一组精心设计的数据注入被探测的网络，通过对网络反馈信息进行分析，得到网络的拓扑连接情况。
例如，各种基于Traceroute的网络拓扑发现方法，就是典型的主动式网络拓扑发现。
基于SNMP的网络拓扑发现，从原理上也应归类为主动式网络拓扑发现方法。
由于主动式网络拓扑发现可以根据探测需要，由探测发起者对探测数据进行专门设计，因此适用情形较广，可以探测网络范围可以很大，并且可通过提高注入数据包的科学性和合理性，不断提高网络拓扑探测的准确度。
主动式网络拓扑探测的缺点主要是探测数据包将增大网络的负荷。
在大规模多点探测中，诊治有可能导致网络性能的严重降低。
在极端的情况下，由于注入数据报严重改变了网络负荷，甚至探测到的网络拓扑与实际情况不相符。
而被动式网络拓扑发现，则是指对网络元素间的数据进行侦听，通过对侦听得到的数据进行分析，进而得出网络的拓扑连接情况。
基于网络拓扑发现算法的网络管理研究
管理 的不重 视 ， 者 考虑 到 安 全方 面 的原 因 ． 们往 往 把 网络 或 人 设备 的Ｓ ＭＰ Ｎ 功能 关 闭 ， 这样 就难 以 取得 设 备 的ＭＩ 值 ， 出现 Ｂ 就
了拓 扑 的不 完整 性 ， 严重 影 响了 网络管 理系统 的功 能 。针对 这
一
Ｔ型８ｏ 码 ） Ｉ 检 和 类 （ ） （ 校 或ｌ ｏ
状态 尚不可 知 。这就需 要依 靠子 网发 现来做 进一 步 的工作 。子 网发 现完成 的任 务是 确定 子 网内各 网络设 备 的状态 、 型 以及 类
网络 接 口 。
校验 和 区： 计算 Ｉ ＭＰ 文 １位 校验 和 ： Ｃ 报 ６ 利用 Ｉ ＭＰ 行 网络拓 扑 图 的发现 ．需 要利 用 其 中的 响应 Ｃ 进 请 求与 应答 报 文 。其 报 文格式 如 图２ 所示 ， 回应 请求， 答被 用 应 于 测试 信宿机 的可 到达 性或 连通性 。 请求 者 （ 某机 器 ） 向特 定信
第７ 第 １期 卷 ｌ
２ ｏ 年 ｌ 月 ０８ １
软 件 导 刊
Ｓ ｆｗａ ｅＧｕ ｄ ｏｔ ｒ ｉ ｅ
ＶＯ ． １ ７ＮＯ．ｌ １ Ｎｏ ２Ｏ ８ ｖ． ０
基于 网络拓 扑发现算法 的网络 管理研究
刘 大 明
（ 宁夏 职业技 术 学院 ， 宁夏 银川 ７ ０ ０ ； ５ ０ ２＇ 广播 电视 大 学， ￣夏 宁夏 银 川 ７ ０ ０ ） ５ ０ ２ 摘 要 ： 统的拓 扑发 现算 法是 基 于Ｓ ＭＰ 传 Ｎ 协议 的 ， 够很好 地发 现 网络 主拓 扑 ， 是对 于子 网却 往往 出现 发现 不 完 能 但
ＴＥｂ） ＣＥｂ ＩＨＫＭ６ｓ Ｙ（ｉ ｌＯ（ｉ ＥＳ （ｉ Ｐ８ｔ Ｄ８ｔ ＣＣＵ１ｔ ｓ ） ｓ ｂ）
一种支持VLAN的物理网络拓扑发现算法研究
维普资讯
４
李勤学等 ： 一种支持 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ的物理 网络拓扑发现算法研究
第３ ５卷
际中实 现得更 普遍 ， 以基 于转 发表 的算法研 究 得 所
更 透彻一 些 。
ｉ Ｓ 未与别 的交换 机或 路 由器相 连且 Ａ 包 含 Ｒ ｆ ． （ 的
别 对 应 两 个 子 网 ， 中第 其
一
个 ＶＡ 存在于 Ｒ、 ＬＮ ｌ
Ｓ 、Ｓ 、Ｓ 上 ，第 二 个 ｌ ２ ４
ＶＡ Ｌ Ｎ存 在 于 Ｒ 、 ｌ Ｓ 、 ２ Ｓ 、２
图 １ 包含 Ｖ Ａ ＬＮ 划 分 的 网 络
Ｓ ３上 。使 用 上 述 网 络 拓 扑 发现 算 法将 会 得 到 Ｒ 、 ｌ
维普资讯
第３ ５卷（ ０ ７ 第 １ 期 ２０ ） １
计算机与数字工程
３
一
种 支持 Ｖ Ａ Ｌ Ｎ的物理 网络 拓 扑 发 现 算法 研 究
李 勤学 夏 学知
武汉 ４０７ ） ３０ ４ （ 武汉数字工程研究所
摘
要
虚拟局域 网技术作为有效控制广播报文 ， 增强 网络安全方面起 到了重要作用 ， 是同时也改变 了网络逻辑拓 但
２） 道 网 络 中交 换 机 的存 需 知
指 ＯＩ Ｓ 网络 层设 备 ， 括路 由器 和子 网之 间连接 关 包
系， 即路 由器到 路 由器 、 由器 接 口到 子 网连 接 的 路
在， 所以使得发现物理网络拓扑变得 比较困难 。但
ＭＡ Ｃ地 址 ）
Ｂ ＩＧ Ｒ Ｄ Ｅ—Ｍ Ｂ 中都 有 实 现 ， Ｉ 分别 是 ｄｔ ｄ ｔ Ｐ ｒ ｏｌ Ｓｐ ｏ ｔ Ｔ ｂｅ和 ｄ ｔ ｄ ｐ ｄ ａ ｌ， ａｌ ｏ Ｔ Ｆ ｂ Ｔ ｂｅ 由于地 址 转 发表 在 实 ｌ
基于协议的多种网络拓扑自动发现算法的分析
发现 算 法 主要 有 以 下几 种 ： ２１基 于 Ｒ Ｐ协 议 的逻 辑 网络 拓 扑 发 现算 法 ． Ｉ
把 每 条 路 由 中 的 网关 地址 也加 到 Ｉ 址 表 中 ：之 后 Ｐ地 请 求 每 个 Ｉ 址 主机 的子 网掩 码 与 域 名 ．最 后 利 用 Ｐ地
子 网 和 路 由分 析 网 络 连 接 情 况 并 对 具 有 相 同 域 名 的
文章编号 ：０ ９ ３ ４ （０ ７２ — １ ３ — ２ １ ０ — ０ ４２ ０ ）３ ４ ２ ８ ０
１引 言
拓 扑 二 字 为 Ｔ ｐ ｌｇ ｏ ｏｏ ｙ一 词 音 译 得 来 ． 简单 地 说 就
了 ５种 Ｌ Ａ： ｕｅ— Ｓ ， ｅｗ ｒ— Ｓ Ｓ ｒ ｔｒＬ Ａ ｎ ｔ ｏｋ Ｌ Ａ、两类 ｓ ｍ ｒ— ｏ ｕ ｍａｙ
算 法 思 想 ： 由器 每个 节 点 都 存 放 到 达各 个 目标 路
节点的距离 ， 即到 达 目标 经 过 的跳 数 。ＲＩ 议 每 隔 Ｐ协
３ ０秒 广 播 自己 的 路 由表 信 息 ．同 时 接 收 其 它 相 邻 路
由器 发 送 的路 由 表更 新 报 文 若 在 １０秒 内没 有 收 到 ８ 该 路 由 表 的更 新 报 文 ． 认 为 路 由 失 败 。 在 ２ ０秒 则 并 ４
基于SNMP的网络拓扑发现系统的设计与实现
首先，本文介绍了课题的背景及研究现状。本课题来源于某高校校园网的管理需求。 大规模的校园网络需要高效的网络管理软件进行管理。从上世纪九十年代开始，陆续有 一些学者和专家对网络拓扑发现技术进行了研究，并提出了相应的技术和理论。与此同 时，许多厂家发布了一些商业软件产品，从不同程度上实现了拓扑发现功能。
Again, this paper ObjectSNMP and AdventNet SNMP API package in the Java programming language development platform and MySQL database platforms, design and implement a practical value of the campus network with a topology discovery system. From
然后，本文研究和分析了拓扑发现的基础理论及技术。这部分的相关技术主要包含 了网络层拓扑发现和链路层拓扑发现两个方面。本系统根据校园网络的特点主要采用技 术成熟、实现较简单的基于 SNMP 协议的路由表网络拓扑发现技术实现网络层拓扑发 现；采用基于地址转发表的技术实现链路层拓扑发现。上述拓扑发现技术都是基于 SNMP 的，笔者在论文中对 SNMP 协议进行了全面的分析研究。
基于IP网络的自动拓扑搜索算法
五邑大学学报自然科学版JOURNAL OF WUYI UNIVERSITY (Natural Science Edition)第20卷第4期2007年1月Vol.20No.4Jan.2007文章编号1006-7302200604-0006-071基于I P 网络的自动拓扑搜索算法龚兵五邑大学信息学院广东江门529020摘要目前局域网规模不断扩大结构日趋复杂网络速度及网络管理成为网络系统正常运行的主要指标及关键其中网络拓扑自动发现是网管系统的基本要求和重要功能.要求网络拓扑发现速度快并可反映使用权级而决定服务内容服务器路由器和交换机的布局状况提供可视化管理界面如系统配置节点状态和流量监控异常告警等对网络系统正常运行防范网络攻击具有重要意义.本文提出一种基于移动Agent 的网络拓扑发现改进算法广度优先搜索算法降低了拓扑生成的复杂度从而提高了系统速度.关键词IP 网络拓扑结构自动搜索算法中图分类号T P392.02文献标识码AAn Au tom atic Topologic al Sea r ch Algor ithm Ba sed on I P Networ kGO N G B i n g(I nf o.Scho ol ,W uy i U n i v.,J i ang m en 529020,C hi na)A bs t r a ct :A ga i ns t t he bac kgr o und of t he e ver i nc r eas i ng s i ze of l oca l ne t w o r ks andt he i nc r eas i ng com p l ex i t y o f t h ei r s t r u ct ur e,t he s peed and m ana gem ent of ne t w o r ks hav e bec om e t he m ai n i nde xes o f and key t o t h e nor m al o per at i o n of n et w o r k s y s t e m s.Par t i c ul ar l y,n et w o r k aut om a t i c t o pol o gi c al s ea r ch i s a bas i c r eq ui r e m ent and i m p or t ant f unc t i o n of a n et w o r k m ana gem e nt s ys t em .Fa s t net wor k t opo l og i cal s ea r ch s pe ed and t he r e f l e ct i o n of po w er l e vel s ,t he d et er m i n at i o n of s e r vi c e con t ent ,t he di s t r i b ut i on of s er ver s ,r o ut er s an d s w i t ch boar ds ,and t he p r ovi s i o n of vi s i bl e m an age m ent i n t er f ace f e at u r i ng s y s t em a l l oc at i o n,t he s t at u s o f n odes ,t he m on i t or i ng of f l ow a nd war ni ng o f ab nor m al i t i es ar e of gr eat s i gn i f i c anc e t o t he nor m al op er at i on of n et w o r k s ys t em s a nd t o t h e p r ot ect i on aga i ns t n et w o r k as s aul t s.Thi s pape r adva nces a n i m pr oved a l gor i t h mb as e d o n m obi l e A ge nt net w or k t opol ogi cal s ea r ch w h i ch ca n r edu ce t he c om p l exi t y of t o pol o gi ca l gen er at i on an d t her ef o r e r ai s es t he s p eed of net wor k s ys t em s.Key w o r ds :I P net wor k;t o pol o gi c al s t r u ct ur e;a ut o m at i c s ear c h a l gor i t hm1引言近10年来随着计算机网络规模的不断扩大互联网络的迅猛发展路由技术在网络技术中已逐渐成为关键部分路由器也随之成为最重要的网络设备.用户的需求推动着路由技术的发展和路由器的普及人们已经不满足于仅在本地网络上共享信息而希望最大限度地利用全球各个收稿日期2006-03-01作者简介龚兵1946-男湖北仙桃人高级工程师主要从事数据采集及信息处理计算机系统维护及计算机数据安全教学与研究工作.第20卷第4期7龚兵基于I P 网络的自动拓扑搜索算法地区各种类型的网络资源.而在目前的情况下任何一个有一定规模的计算机网络如企业网校园网智能大厦等无论采用的是快速以太网技术FDDI技术还是ATM技术都离不开路由器否则就无法正常运作和管理.路由器有多个端口用于连接多个IP 子网.每个端口的IP 地址的网络号要求与所连接的IP子网的网络号相同.不同的端口为不同的网络号对应不同的IP 子网这样才能使各子网中的主机通过自己子网的IP 地址把要求出去的IP 分组送到路由器上.生成树协议也是随着网络的不断发展而不断更新换代的.本文介绍了自动拓扑搜索生成树协议的新算法.生成树协议是一种二层管理协议它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的同时具备链路的备份功能.由于自动搜索生成树协议本身比较小所以并不像路由协议那样广为人知.但是它却掌管着端口的转发权限特别是在和别的协议一起运行的时候生成树就有可能断了其他协议的报文通路造成种种奇怪的现象.生成树协议和其他协议一样是随着网络的不断发展而不断更新换代的.“生成树协议”是一个广义的概念并不是特指IEEE 802.1D 中定义的STP 协议而是包括STP 以及各种在STP 基础上经过改进了的生成树协议.在生成树协议发展过程中老的缺陷不断被克服新的特性不断被开发出来.2系统模型为了方便搜索算法的描述本文给出如下的定义.定义1自动拓扑搜索算法的目标域称为管理域AD其模型如图1所示.图1系统模型示意图它可表示为一个无向图G 其中顶点9141,L L S R分别对应实际网络中的路由器和交换机连接顶点的边L )()()(762111S S R R R S 是设备间物理连接的抽象表示.根据网络连通性原则显然G是一个连通图.定义2交换域SD是将管理域中交换机与路由器之间的连接去掉后仅由交换机构成的连通分量.如图中的SD1S D2SD3它们的设备集合分别为{}{}{}()987654321,,,,,,,,S S S S S S S S S .假设交换域中的所有交换机都利用生成树协议Spanning TreeProtocol来消除回路这将导致在S 2S 3S 1S 8S 9SD3SD2SD1S 4S 5S 6S 7R 1R 2R 3R 4AD五邑大学学报自然科学版2007年8必要情况下阻塞交换机的端口使连接失效在自动拓扑搜索中系统将忽略这些连接.定义3设备级连接指当两台或以上管理设备路由器或交换机的存活端口同处一个物理网段时则称它们之间存在着设备级连接.包括设备之间的直接电缆互连通过HUB将多台设备连接起来多台设备利用同轴电缆连接在同一物理网段上等情况.在本文中如不特殊说明设备之间的相连均指设备级连接.定义4端口级连接指两台管理设备的存活端口之间存在着物理电缆的连接.设备级连接包括了端口级连接的情况根据实际网络结构可知这两种连接形式是并存的.另外为了和RF C中设备的描述一致在本文中对交换机与网桥的意思不做区别可互用路由器与网关也是一样.3搜索算法假设在拓扑搜索过程中网络结构保持不变算法得到的结果将包括发现的设备路由器和交换机集合路由器之间的连接关系交换机之间的连接关系路由器与交换机之间的连接关系.3.1路由器集合的产生及路由器之间连接关系的搜索算法寻找管理域中的所有路由器其基本思想类似于无向图的广度优先搜索算法是从管理域内任一可访问的路由器出发在路由表中找到与其相邻的路由器及子网并将新发现的路由器加入搜索队列把它们之间的连接关系加入路由器连接集合[1].算法中涉及的M IB变量由表1所示.表1MIB变量名OID解释ip Ro uteDes t.1.3.6.1.2.1.4.21.1.1该路由的目的地址IpR out eIfIndex.1.3.6.1.2.1.4.21.1.2该路由的本地接口索引i pR out eMetri c1.1.3.6.1.2.1.4.21.1.3该路由的主要跳步数i pR out eMetri c2.1.3.6.1.2.1.4.21.1.4该路由的次要跳步数2i pR out eMetri c3.1.3.6.1.2.1.4.21.1.5该路由的次要跳步数3i pR out eMetri c4.1.3.6.1.2.1.4.21.1.6该路由的次要跳步数4i pR out eNex tHop.1.3.6.1.2.1.4.21.1.7该路由表项的下一跳地址i pR out eType.1.3.6.1.2.1.4.21.1.8路由的类型i pR out eMask.1.3.6.1.2.1.4.21.1.11目的子网的网络掩码在算法实现时利用面向对象的方法来描述路由器并将下一跳网关集合路由器直接连接的子网用指针链表保存在路由器对象中其结构分别为typedef s truct{int Connect PortNum;//连接子网的端口序号IpAddress It em IpAddres s;//子网IP地址IpAddress It em NetworkMask;//子网掩码}NetworkStruct;//子网的结构typedef s truct{int Connect PortNum;//连接下一跳网关的端口的序号龚兵基于I P网络的自动拓扑搜索算法第20卷第4期9 IpAddress NextHopAddress;//下一跳网关的地址}NextHopSt ruct;//下一跳的结构算法描述如下void FindR out eMap(IpAddress OriAddress){//初始化任一已知路由器OriAddres s为其可访问地址CRout er OriRouter=new CRouter(Ori Address);//将Ori Router加入路由器集合RouterSet={OriR outer};RouterVis ited=F;Whil e(Rout erSet F){从RouterSet中任取一路由器RRouterSet=Rout erSet–{R}If({R}RouterVis ited)Conti nue;RouterVisit ed=RouterVisi ted U{R}For(遍历R的路由表){从路由表中取一表项RouteEntry//如果该路由是Direct表示IpRouteDest所指的是与该路由器直接相连的//子网或该路由器的端口地址if(RouteEntry.ipRout eType==3){if(RouteEntry.ipRouteMas k==255.255.255.255&&R outeEntry.i pRout eNextHop==0.0.0.0)C ont inue;}els e{创建一个NetworkSt urct结构将其加入该路由器的直接相连子网队列}//如果该路由是Indirect则IpRouteNext Hop表示与本路由器相连的路由器if(RouteEntry.ipRout eType==4){//判断是否到达搜索边界if(RouteEntry.ipRout eNextHop==BoderAddress){Continue;}els e{创建一个NextHopStruct结构将其加入该路由器的下一跳网关队列RouterSet=RouterSet U{i pRouterNext Hop所表示的路由器}}}}}}五邑大学学报自然科学版2007年10通过以上算法可以找出管理域中所有的路由器及其之间的连接关系.这些连接关系还未落实到设备的各端口之上由于路由器的连接使用主要是为了划分子网隔离广播域其端口级的连接是少数的因此上面给出的路由器端口连接搜索算法实际上还是设备级连接的情况.端口搜索算法主要分析NextHopStruct 结构[2]该结构记录了当前路由器与下一跳网关R 2的连接端口P 1由于在大多数情况下一个IP 地址对应网关的一个端口因此可从R 2的端口地址确定其连接端口P 2.当路由器R 2端口配置了IP 地址时会出现一个IP 地址对应多个端口的情况这时可通过查询R 2对应的NextHopSt ruct 结构来确定P 2.3.2交换机集合的产生及交换机之间连接关系的搜索算法各交换域内的交换机集合及连接关系汇总成了整个管理域的交换机信息故算法的分析目标是单个的交换域.基本思想是依据交换域中自动产生的生成树结构从根网桥开始采用树的层次遍历算法找出交换机之间的连接关系.产生交换机集合的算法包括两步1初始化所有交换机对象生成交换机集合Swi tchSet.这可通过网络管理员手工输入或分析管理域中路由器的地址转发表ipAddrTable (.1.3.6.1.2.1.4.20)得到.对从路由器各端口地址转发表获得的每一个地址尝试获取MIB 变量sysServi ces.1.3.6.1.2.1.1.7及ipForwardi ng.1.3.6.1.2.1.4.1当s ysServices3&&ipForwarding =1时可判断该设备为一交换机将它加入Swit chSet.2对于SwitchSet 中M IB 变量dot1dStpDes ignatedRoot .1.3.6.1.2.1.17.2.5值相同的交换机归为一类由生成树协议可知它们是处于同一交换域的[3].生成树协议借助交换机之间传递信息的网桥协议数据包BPDU在交换域中确定了根网桥根端口指定网桥指定端口并通过阻塞部分端口达到消除交换域中回路的目的.由协议可知对每一棵生成树只有一个根网桥而指定网桥路径因此根据它们之间的关系可以确定出交换机间的连接关系.算法中涉及的MIB 变量由表2所示表2M I B 变量名O I D解释d ot 1dB as eB r i dg eA d dre s s.1.3.6.1.2.1.17.1.1用来唯一标识网桥的M A C 地址do t 1d B as eN u m Po r t s .1.3.6.1.2.1.17.1.2网桥端口数目d ot 1d St p Pr i or i t y .1.3.6.1.2.1.17.2.2网桥优先级d ot 1dSt p D es i gn at e dR o ot.1.3.6.1.2.1.17.2.5根网桥标识符d ot 1d St p R oo t Po r t .1.3.6.1.2.1.17.2.7设备的根端口dot 1dSt pPo r t Pr i o r i t y .1.3.6.1.2.1.17.2.15.1.2端口优先级do t 1d St p Por t D e s i g nat edB r id ge.1.3.6.1.2.1.17.2.15.1.8端口的指定网桥do t 1d TpFdbAddr es s .1.3.6.1.2.1.17.4.3.1.1桥端口学到的M A C 地址dot 1dTp Fdb Por t.1.3.6.1.2.1.17.4.3.1.2学习到该M A C 地址对应的端口本搜索算法的理论基础定理1在一个交换域内交换机S 1S 2相连的充要条件是S 1的根端口的指定网桥是S 2反之亦然.证明充分性.如果S1与S 2是相连的那么1当S 1S 2中有一个是根网桥时不失一般第20卷第4期11龚兵基于I P网络的自动拓扑搜索算法性令S1为根网桥显然S1成为所有与根网桥相连的网段的指定网桥.而与这些网段相连的交换机的端口由于到根网桥的费用最小便成为本交换机的根端口所以S2的根端口的指定网桥是S1.2当S1S2中没有根网桥时由定义2可知在S1S2互相连接的网段中必存在一指定网桥假定为S1由于到根网桥费用最低的端口是本交换机的根端口而指定网桥是本网段到根网桥费用最低的网桥所以S2的根端口的指定网桥是S1得证.必要性.不失一般性设S2的根端口的指定网桥是S1.由8021d规范[4]可知设备的根端口与其指定网桥必在同一物理网段且该网段负责本网桥到指定网桥的流量根据定义3可推出S1S2之间存在着设备级连接得证.在本算法中树的结构用邻接表来表示具体过程描述如下void FindSwitchMap(SwitchDomainSet){//给出一交换域内交换机的集合//初始化交换机链表将根网桥加入Swi tchQueue={RootSwitch};Process Queue=F;SpanTree=F;For(遍历Swi tchDomainSet中交换机){从Swit chDomainSet中取一交换机Sif(S.RootPort.Des ignatedBridge==RootSwi tch){Swi tchQueue=SwitchQueue U{S};Swi tchDomainSet=SwitchDom ainSet–{S};Process Queue=Proces sQueue U{S};}}Tree=Tree U{SwitchQueue};For(遍历Process Queue){Swi tchQueue=F;从ProcessQueue中取一交换机PS;Process Queue=Proces sQueue–{PS};Swi tchQueue={PS};For(遍历Swit chDomainSet中交换机){从SwitchDomainSet中取一交换机Sif(S.RootPort.Desi gnatedBridge==PS){SwitchQueue=Swit chQueue U{P S};SwitchDom ai nSet=SwitchDomainSet–{PS};Process Queue=Proces sQueue U{PS};}}Tree=Tree U{SwitchQueue};}五邑大学学报自然科学版2007年12}以上给出了寻找交换机间连接关系的算法在寻找交换机端口级连接算法给出以下的定义及表示方法.交换机i的第j个端口表示为S ij端口S i j学到的地址集合表示为A ij.令U s为交换域中处于同一子网S的交换机及与该交换域相连的也属于S的路由器的MAC地址集合.由于互联网的多样性和复杂性,使得网络模拟环境的建立面临很大的困难.通过以上的网络拓扑图的随机生成方法和基于域模型的随机生成方法的研究分析,提出了一种基于不同抽象层次的网络拓扑建模方法,并描述了这种方法的基本原理及其特点.4小结在计算机网络研究中,路由器集合的产生用路由器之间连接的搜索算法基本上应用深度搜索与广度搜索算法.深度搜索与广度搜索的控制结构和产生系统很相似唯一的区别在于对扩展节点选取上.由于其保留了所有的前继节点所以在产生后继节点时可以去掉一部分重复的节点从而提高了搜索效率.这两种算法每次都扩展一个节点的所有子节点而不同的是深度搜索下一次扩展的是本次扩展出来的子节点中的一个.而本文提出的广度基础上有所改进即在每一次都扩展一个节点的所有子节点而搜索扩展的则是本次扩展节点的兄弟节点具体实现上为了提高效率,所以采用了不同的数据结构提高了搜索效率及时间.在计算机网络研究中网络模拟方法是一种快速而又经济的研究手段.IP网络拓扑的自动搜索与结构是实现IP网络管理的基础论文简单介绍搜索算法如何利用网桥产生搜索生成树结构从根网桥开始采用树的层次层遍历算法降低了拓扑生成复杂度找出交换连接关系提高了拓扑发现的速度.IP网络拓扑结构的自动搜索与构造是实现一个IP网络管理系统的基础,它的目的是为了自动发现IP网络中的所有设备和整个网络的拓扑结构.然后详细描述了如何利用这两种协议来实现自动搜索算法,并提出了在算法中需要注意的问题参考文献[1]石硕.计算机网络实验技术[M].北京:电子工业出版社,2002.[2]微软公司.Transmission Control Protocol/Internet Protocol[Z].[3]微软公司中国计算机所.Mic rosoft Age nt技术谈[N].中国计算机报,1997.[4]IEEE802.1d.国际电子工程师协会标准[S].。
一种基于DNMAI架构的网络拓扑发现方法
第２ 第３ ４卷 期
２０ ０ ７年 ３ 月 源自计 算 机 应 用 研 究
Ａｐ ｌ ａｉｎ Ｒｅ ｅ ｒｈ ｏ ｏ ｕｅｓ ｐ ｉ ｔ ｓ ａｃ ｆＣ ｍｐ ｔｒ ｃ ｏ
Ｖｏ． ４， ． １２ Ｎｏ ３ Ｍａ ｃ ０ ７ ｒ ｈ２ ｏ
构 ） 可定制 的 网络 拓扑发 现 方 法， 的 并给 出了拓 扑信 息 的采 集 、 滤算 法与数 据 库 结 构的 定 义。 最后 ， 细 描述 过 详 了网络拓 扑 图形的程序 实现 过程 ， 在 网络 测试 平 台上得 到 了实际测 试 结果 。 并
关键词 ：拓 扑发现 ；网络 管理 ；分布 式 网络 测量 和分析 基础 架构 ； 扑可视 化 拓 中图分 类号 ：Ｔ ３ １ Ｆ １ 文献 标 志码 ：Ａ 文章 编号 ：１０ —６ ５ ２ ０ ） ３ ０ ３ —４ ０ １３９ （０７ ０ —２４０
ｄ ｓ ｆ ｅ ｈ ｇ ｒ ｈ ｏ ｏ ｔ ｏｌ ｃ ｎ ｉ ｒｔ ｏ ｏｏ ａａ ａ ｄ ｉｔ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｄ ｆ ｉ ｏ ｆ ｈ ａａ ａ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ Ｆｉ ｅ ｃ ｂ ｄ ｔ ｅａ ｏｉ ｍ ｆｈ ｗ ｃ ｌ ｔ ｄ ｆ ｔ ｅ ｔｐ ｌｇ ｄ ｔ ｎ ｎ ｒ ｕ ｅ ｈ ｅ ｎ ｔ ｎ ｏ ｅ ｄ ｔ ｂ ｓ ｔ ｔ ｒ ｉ ｌ ｔ ｏ ｅ ａ ｌａ ｙ ｏ ｔ ｉ ｔ ｕ ．
的相关应用技术 ， 出了一 种在 Ｄ ＭＡ 下对 网络 拓扑进行 可 提 Ｎ Ｉ
作 站 、 由器 、 路 交换 机及 Ｈ Ｂ等 ） Ｕ 的标准协议 ， 助于检查 Ｍ Ｂ 借 Ｉ （ 管理信息 库） 的参数或监督特定的 网络状态 ，Ｎ Ｐ可以进 行 ＳＭ 交互式的 网络管理 。使 用 Ｓ ＭＰ的最大优 点是信 息 自动随 网 Ｎ
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400 320 240 160 80 0 66.7% 312
79.5%
60
54 24 18
10.0% 0.0%
， 新 间过 多， 更 账号 时 太 有 备 的 没 设 厂家 指令 备 响应 扑 障 设 码 员 长 拓 故 设备 熟悉 有 密 人 没 网络 定位 不 难
其他 不满意因素
问题提出
公司要求
四种方案投入产出比较
实验分析 序号
解决方案
成本
实施要点
实施 难度
实施 时间
实施效果
创新 推广 性 性
特点
是否 采纳
1
开发成本10万 获得设备管理 基于SNMP 元 权限并登陆网 协议设备互 维护成本10万 络设备实施相 Ping方法 关配置 元 部署CDP成 基于通用协 本10万元 启用CISCO设 议网络拓扑 备CDP协议 维护成本8万 发现方法 元 实施成本8万 基于路由协 元 启用OSPF协 议的网络拓 议 扑发现方法 设备维护成本 5万元 基于二/三 人工实施成本 2层设备互连 层网络拓扑 5万元 关系发现 发现方法
大
获得所有设备登陆 60天 权限难，实施效果 低 较差 仅适合于CISCO设 45天 备；网络拓扑发现 低 完整率低 在三层网络拓扑的 发现中效果较好， 45天 低 但是不能实现二层 网络拓扑发现 能够良好兼容二层 和三层网络拓扑发 30天 现方法的优点并克 高 服相关缺点，实施 效果好
不具 备全 1、需要登录权 网推 限 广价 2、限制条件多 值 不具 备全 1、通用性差； 网推 广价 2、限制条件多 值 具备 一定 1、推广范围较 全网 广 推广 2、具有局限性 价值 具备 条件少，成本 全网 低 推广 性 2、方法推广性
方案三：基于路由协议的网络拓扑发现方法
（1）OSPF协议是公有协议具备较广的推广范围； （2）OSPF的前提条件是网络运行了OSPF协议，为开启OSPF协议的 设备将不参与拓扑更新； （3）利用该协议只考虑了3层网络，无法得到2层网络拓扑。
方案四：基于二/三层网络拓扑发现方法
（1）具有较强的创新性、技术含量较高 （2）能够较好的结合三层网络拓扑发现和二层网络拓扑发现方法的优点并克 服其缺点，共同实现网络拓扑的发现； （3）成本较低，推广性强。
B1 基于通用 协议的网 络拓扑发 在网络拓扑自动发现方案的实施上，小组 现算法
提出基于 提出基于 根据连接关系表得到拓扑图 CDP协议 ICMP协 的二层网 议的三层 络拓扑发 网络拓扑 现算法 发现算法
认为必须设计以下三个环节来验证方案的 可用性、有效性、和实时性：
Z
实现拓扑自 动更新，缩 短故障定位 时长
优点 效率高、结 果可靠、实 时性强 限制条件少 、适用性强 限制条件少
缺点 被管设备支 持SNMP协 议 准确度低 通用性差、 效果差
创新 性
是否 采纳
较 强 低 一于上述三类方案的数目所占的比例分 别为基于SNMP67%，ICMP24%，其他协议9%。
否
2
低
否
3
低
否
1、实施的限制
4
低
是
强
最佳方案
选择课题 设定目标 方案提出 方案确认
基于二/三层网络拓扑发现的新方法
对策制定 对策实施
效果检验 标准化 效益分析 总结和计划
网络拓扑 发现方案 前期调研
三层网络 拓扑发现 算法研究
二层网络 拓扑发现 算法研究 创新点
网络拓扑 发现方案 实施
方案二级分解——网络拓扑方案前期调研
2
3
否
方案二级分解——二层网络拓扑发现算法研究
基于生成树协议的二层拓扑发现
二层网络拓扑发现算法研究
基于CDP协议的二层拓扑发现
运行速度
基于生成 基于CDP 基于其他 测试 树协议的 协议的二 链路协议 环境 二层拓扑 层拓扑发 的二层拓 发现 现 扑发现
A B 0.23S 0.21S 0.3s 0.5S 0.4S 0.33S
2 1 2 4 经典方案分析 5 3 5 3 4 5 4 5 5 5 4 5 专家头脑风暴 3 4 4 2 4 3 4 4 3 5 3 2 5 4 典型故障分析 3 4 3 2 2 3 2 2 3 1 1 3 1 厂家资源支持 1 3 3 2 2 3 1 3 3 1 1 4 3 1 3 3 2
95
92
三个环节有机结合！ 基于路由
协议的网 络拓扑发 现算法
C1
最佳方案
基于二/三层网络拓扑发现新方法
方网 案络 前拓 期扑 调发 研现 发三 现层 算网 法络 研拓 究扑
网基 络于 拓 扑 发 现协 方议 案三 层
最 佳 方 案
发二 现层Leabharlann 算网 法络 研拓 究扑方网 案络 实拓 施扑 发 现
发经 挥典 专方 家案 优研 势究
通过研究案例 邵杰、肖 国通大 2009.2.1至 和专家会议讨 鑫、张洪 厦 2009.2.28 论，制定方案 刚、 张红军、 国通大 2009.3.1至 林君武、 厦 2009.5.30 张震 邵杰、童 国通大 2009.6.10至 翌运、刘 厦 2009.8.30 京
3
4
参照已有论文 方案，制定三 层网络拓扑发 现方案 研究生成树协 基于生成树协议 基于生成树协议 议，并基于三 的二层网络拓扑 的二层网络拓扑 层网络信息查 自动发现方案， 发现方案 找二层设备连 系统契合度95% 接表 SNMP 采 集 获 得 实现网络数据采 网络数据+计算 集 并 计 算 设 备 连 实 施 SNMP 协 得到设备连接关 接 关 系 表 ， 最 终 议方案+实施生 系表+根据连接 生 成 网 络 拓 扑 ， 成树协议方案 关系表得到拓扑 覆盖率98% 图
56
57
备注：每项最高分5分，最低分1分，总分25分
方案二级分解——三层网络拓扑发现算法研究
基于SNMP协议的三层拓扑发现
三层网络拓扑发现算法研究
基于ICMP协议的三层拓扑发现
基于其他通用协议的三层拓扑发现
序 号 1
解决方案 基于SNMP 协议的三层 拓扑发现 基于ICMP协 议的三层拓 扑发现 基于其他通 用协议的三 层拓扑发现
林君武、 国通大 2009.9.5至 王超、李 厦 2009.12.31 金玲
实施一、经典方案研究+发挥专家资源优势
选择课题 设定目标 方案提出 方案确认 对策制定 对策实施 效果检验 标准化
序号 1 2 3 4 5 题目 一种新的物理网络拓扑发现算法 基于STP 协议的物理网络拓扑发现算法 一种基于ICMP 的逻辑层网络拓扑发现与分析方法 基于SNMP 的网络拓扑发现算法 针对路由信息残缺的网络拓扑发现研究与实现 作者 单位/出版 陈松， 王珊， 周明天 电子与信息学报 张占国， 刘淑芬， 包铁 计算机工程 刘杰， 王清贤， 罗军勇 计算机应用 李琳， 李杰 计算机工程与设计 何鹏， 陆建新， 陈继红， 计算机工程 朱勤， 施俭 杨安义， 朱华清、王继龙 计算机应用 蔡伟鸿 舒兆港 刘震 汕头大学 中国农业大学学报 武汉大学 河南大学 发表时 间 2010 2008 2008 2008 2009
数量 468 91.0% 400 320 66.7% 312 240 160 80 0 60 54 24 18 79.5% 96.2%
降低网络故障定位时间
累计占比 100.0% 90.0% 80.0% 70.0% 60.0% 50.0% 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% 0.0%
现状症结
分析故障 定位时长 的因素
网络拓扑自动发现方案实施
确定基于 确定基于 评估方法 SNMP协 生成树协 的限制条 议的三层 议的二层 件和实施 网络拓扑 网络拓扑 效果 发现算法 发现算法 计算得到设备连接关系表 D1 D2
SNMP采集获得网络数据
A6
A7
A8 确定拓扑 更新算法 实施方案
A9 在全网推 广应用
资源消耗量
B
测试环 基于生成树协议 基于CDP协议 基于其他链路协议 境 的二层拓扑发现 的二层拓扑发现 的二层拓扑发现 A 23 60 20 B 18 54 30
方案二级分解——网络拓扑发现方案实施
A0
网络故障 定位时长 为60分钟 A1 A3 研究网络 拓扑自动 更方法 A4 提出基于 二/三层 网络拓扑 发现算法 A5
小组介绍
小组名称
小组口号 课题类型 活动时间 小组长 课题名称 卓越支撑QC小组
注册编号 成立时间
小组人数 活动频次 顾问
SZ20090453 2009年2月 12人
卓越支撑，支撑卓越 创新型
2009年2月-2009年12月 辛晓泳
3 次/月
冯伟
冯伟，部门领导
研究网络拓扑自动发现的新方法
辛晓泳，室经理
方案选择
01 人工更新网络拓扑 02 传统的网络拓扑自动更新 03 研发新的网络拓扑自动更新
× × √
课题选定
研究网络拓扑自动发现的新方法
活动计划
网络故障定位时间提升目标
选择课题
设定目标
方案提出 方案确认 对策制定 对策实施 效果检验 标准化 效益分析 总结和计划
单位：分钟
75 60 35 30 15 0 现状值 目标值
基于其他链路协议的二层拓扑发现
准确率
基于生成 基于CDP 基于其他 测试 树协议的 协议的二 链路协议 环境 二层拓扑 层拓扑发 的二层拓 发现 现 扑发现 A 98% 98.5% 96% 95% 89% 83%
数据处理速度
基于生成树 基于CDP协 基于其他链 测试环 协议的二层 议的二层拓 路协议的二 境 拓扑发现 扑发现 层拓扑发现 A B 0.4S 0.22S 0.2s 0.23S 0.33S 0.4S