基于ＳＮＭＰ的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的研究

[摘要]隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大和結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)管理成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵，網(wǎng)管系統(tǒng)的基本功能是以圖形方式直觀地將被管對(duì)象顯示出來，因而拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)是不可缺少的一部分。拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)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(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]SNMP拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)

中圖分類號(hào)：TP3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—7597(2009)0210048－01

一、網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

目前的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)全部是通過路由器互聯(lián)起來的，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“邏輯”上的網(wǎng)絡(luò)地址(即IP地址)來區(qū)別不同的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)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?fù)溥B接。邏輯連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)起來相對(duì)來說比較容易。因?yàn)椋鳈C(jī)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(dá)目的地的下一跳路由器，并且MIB庫中有對(duì)該路由標(biāo)的抽象，通過使用SNMP協(xié)議可以很容易的得到路由設(shè)備的路由表信息。這樣，只要從管理站出發(fā)，到達(dá)路由表中的規(guī)定的下一跳路由器反復(fù)執(zhí)行直到目的地，就可以發(fā)現(xiàn)IP路由層的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

二、Internet的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

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(tǒng)所包括的子網(wǎng)組成。

各個(gè)子網(wǎng)通過各自的網(wǎng)關(guān)同其他的子網(wǎng)通信，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(dāng)子網(wǎng)的某一機(jī)器發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，數(shù)據(jù)包首先到達(dá)該子網(wǎng)的缺省網(wǎng)關(guān)，缺省網(wǎng)關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)包中的目的地址，根據(jù)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(shù)據(jù)包發(fā)送到目的地，否則根據(jù)路由表轉(zhuǎn)發(fā)到規(guī)定的下一個(gè)網(wǎng)關(guān)。這樣下一個(gè)網(wǎng)關(guān)做類似的處理，依此類推，數(shù)據(jù)包將最終到達(dá)目的地址。

基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)主要是通過一些算法，使用SNMP協(xié)議從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的MIB信息庫中提取有用的信息來完成網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)。使用SNMP協(xié)議存在的問題是，并不是所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(如：未被管理的交換機(jī))都實(shí)現(xiàn)了SNMP協(xié)議，或者網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的時(shí)候處于關(guān)閉狀態(tài)。因此，只是靠SNMP并不能發(fā)現(xiàn)所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，我們還需要處理SNMP的數(shù)據(jù)來獲得拓?fù)涞脑敿?xì)信息，特別是在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。下面將分層進(jìn)行說明網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)過程。

三、基于路由裹的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法分析

將上述算法中的節(jié)點(diǎn)替換成路由器，該算法就實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的遍歷?；赥CP/IP的互連網(wǎng)是由全世界成千上萬的網(wǎng)絡(luò)互連而成的，其間的核心設(shè)備就是路由器。當(dāng)今的主流路由設(shè)備都提供了對(duì)SNMP協(xié)議的支持，因此網(wǎng)絡(luò)層的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)，主要是采用基于SNMP協(xié)議路由表的方式發(fā)現(xiàn)主干路由器，路由表是網(wǎng)絡(luò)管理的重要信息，從路由表中提取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞挠嘘P(guān)信息，而MIB提供了訪問路由表的方法。

路由表存儲(chǔ)有關(guān)可能的目的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和怎樣到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息，每臺(tái)主機(jī)和路由器都要為數(shù)據(jù)報(bào)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(jī)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(jī)的信息限定在這些主機(jī)運(yùn)行的特定環(huán)境中。一個(gè)路由表包含一系列的(N，R)序偶對(duì)，其中N代表目的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址，R代表到達(dá)網(wǎng)絡(luò)N的路徑上下一個(gè)要經(jīng)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(dá)目的網(wǎng)絡(luò)路徑上的一步，其中并不包括到達(dá)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(shù)據(jù)報(bào)傳輸?shù)穆窂?，從而得到網(wǎng)絡(luò)連接的拓?fù)?。在一個(gè)由路由器連接起來的互連網(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(shù)據(jù)報(bào)的傳輸路徑都會(huì)在路由表里面表現(xiàn)出來，因?yàn)槁窂奖旧砭褪峭ㄟ^路由表來選擇的。

在一個(gè)路由器R的路由表中，包含了經(jīng)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(xiàn)。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(fù)這個(gè)過程，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(duì)一個(gè)圖進(jìn)行廣度優(yōu)先遍歷的過程。但是這樣發(fā)現(xiàn)的范圍很多，如果不加以控制，可能造成搜索時(shí)間過長的情況下，可以采用對(duì)某個(gè)路由器向下發(fā)現(xiàn)跳數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并設(shè)置最大值，當(dāng)從這個(gè)路由器出發(fā)的發(fā)現(xiàn)跳數(shù)達(dá)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(jié)束語

網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理的重要手段和工具。但是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)高效的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌阉鞴ぞ咭恢笔蔷W(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域中重要但是又很困難的部分。本文根據(jù)網(wǎng)絡(luò)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D的方法，將網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錁?gòu)建分成兩級(jí)來實(shí)現(xiàn)：一級(jí)拓?fù)浜投?jí)拓?fù)?。一?jí)拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)了路由設(shè)備和子網(wǎng)之間的互連的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)，二級(jí)拓?fù)渫瓿闪俗泳W(wǎng)內(nèi)主機(jī)的互連以及子網(wǎng)類型的分析。對(duì)于采用大量的交換機(jī)互連的局域網(wǎng)，為了精確的發(fā)現(xiàn)鏈路層交換機(jī)設(shè)備之間，以及其與主機(jī)、路由設(shè)備的互亂，就需要分析交換機(jī)的工作原理，以及交換機(jī)所使用的支撐樹算法(spanning Tree Protocol)，并從中找出了對(duì)于拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)有用的信息，提出了另一種鏈路層設(shè)備的拓?fù)浞椒ā?/p>

作者簡(jiǎn)介：

趙颯颯，女，漢族，山東淄博，軟件工程碩士，淄博職業(yè)學(xué)院信息工程系，助教，主要研究方向：網(wǎng)頁設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。