论文部分内容阅读
随着通信技术的飞速发展，网络规模也越来越大，传统的依靠手工来管理网络已经成为历史。网络拓扑结构是现在网络自动化管理的前提和基础，鉴于网络拓扑结构具有一定的动态性，要想通过手工来跟踪不断变化的网络几乎是不可能的，网络拓扑自动发现能解决这一问题。目前，各大中型企业以及各行业网络建设的基本架构为：路由器负责企业外网的接入，防火墙负责阻止内外网的非法连接，三层交换机是整个企业网信息的汇聚点，负责VLAN(Virtual Local Area Network，虚拟局域网)的划分和VLAN间路由，外围两层交换机负责主机设备分不同VLAN的接入。由于有VLAN的存在，网络内不同主机间的数据交换路径有了改变，原来同一交换机内数据直接交换的主机可能由于处于不同的VLAN，其需要通过上一级交换机才能实现，这样的话对于我们排除网络故障就带来更大的困难。对于这样一个基于VLAN技术的以太网，准确高效的发现其物理连接和逻辑连接对我们实现网络管理具有很重要的作用。
本文深入分析已有的网络拓扑发现工具SNMP(Simple Network ManagementProtocol，简单网络管理协议)和ICMP(Internet Control Message Protocol，Internet控制报文协议)。SNMP专门设计用于网络管理，采用网络管理站代理模式工作，通过五种操作对代理的MIB(Management Information Base管理信息库)进行查询或者修改，以此来实现对代理设备的监控。ICMP的产生背景是为了弥补IP协议没有差错报告或差错纠正机制以及缺少一种用于主机和管理查询的机制，本文使用该协议的查询报文的回送请求和回答，能够判断网络中有哪些主机在使用。另外本文还分析了已有的算法的特点，基于ARP(Address Resolution Protocol地址解析协议)的拓扑发现算法能判断路由器之间以及路由器和交换机之间的连接，但是对于路由器以下子网内的连接无法做出判断；基于AFT(Address Forwarding Table地址转发表)的拓扑发现算法能判断在地址转发表不完整情况下交换机之间以及交换机同主机节点间的连接，但是对于交换机之间的冗余连接无法判断；基于STP(Spanning Tree Protocol生成树协议)的拓扑发现算法能发现交换机之间的连接，同时能根据相关理论可以判断出交换机间的冗余连接，但是对于交换机和主机之间的连接无法判断。
基于以上分析，结合本文研究的特定网络环境，本文提出了一种效率高，通用性较好的针对基于VLAN技术的快速以太网的拓扑发现算法。该算法基于SNMP MIB-Ⅱ(RFC1213)，SNMP Bridge MIB-Ⅱ(RFC1493)以及Q-Bridge-MIB(RFC2674)。通过对管理站主机网络参数的分析得到网络中三层交换机的地址，分析其相关值并经过计算得到整个子网的IP地址范围，采用ICMP发送异步ping命令得到网络中存在的主机，发送SNMP请求获取设备的MIB参数后，通过一系列复杂的本地逻辑分析和计算，从而实现整个网络的拓扑发现。该算法能自动发现网络中的冗余连接；能够判断网络中存在的不可管理的哑交换机和HUB；能够利用标志节点判断网络中各交换机的上下行连接，实现对交换机网的拓扑发现；能够发现VLAN信息和VLAN连接情况。从而实现对整个网络的物理连接和逻辑连接的自动发现，最后该算法在实验网络中得到准确验证。