以太网数据链路层网络拓扑发现算法研究

摘要

随着网络技术的飞速发展和广泛应用，计算机网络已经渗透到社会经济的各个领域，对社会经济的发展起着越来越重要的作用。网络的规模口趋扩大，网络结构日趋复杂，人们对网络管理系统的需求也变得越来越迫切。而网络拓扑发现功能是整个网络管理系统的核心和基石，它的重要性显而易见。正确快速的网络拓扑信息能直接有效地为网络管理员提供整体性的网络结构和状态。如何高完备性、高健壮性、高准确性、高效率地快速自动发现并获取网络拓扑信息是当今各网络研究机构共同关注的问题。网络拓扑发现的研究也由网络层拓展到数据链路层。链路层的拓扑发现能够发现网络层拓扑发现无法发现的局域网内部的详细的物理连接情况。本文主要对数据链路层拓扑发现进行研究。
　　 首先，本文阐述网络拓扑发现的相关概念和原理，介绍了常用的可以被用来进行网络拓扑发现的技术。通过对目前网络拓扑发现算法的研究，针对目前的数据链路层拓扑发现算法对交换机地址转发库的完整性要求太高，在实际网络环境中不容易实现，而且算法复杂度较高，对于不支持SNMP协议的设备的发现问题。提出改进算法，改进算法的理论基础是直接相连和间接相连定理，它具有交换机的发现完备性并且可以对哑设备进行处理。该算法可以进行交换机非叶端口与交换机直接相连判定；.交换机非叶端口与哑设备直接相连判定以及交换机叶端口与哑设备或路由器或主机直连判定。
　　 改进算法降低了对网络环境的要求，放宽了原算法的发现条件：
　　 1.不再要求交换机地址转发表完整。
　　 2.哑设备可以在任何地方被发现，不再要求交换机必须和交换机直连。
　　 3.给出的判定方法完善了原来算法对于交换机非叶端口与交换机直连的判定。
　　 改进后的算法，应用范围更广，适应性更强，更贴近实际环境。
　　 其次，详细描述了拓扑发现模块的实现，本文设计并实现了一个完整的拓扑发现系统，在该系统中实现了新提出的算法，并在真实的网络环境中对系统进行了测试，验证了系统运行结果的正确性和算法的有效性。
　　 最后，本文使用Visual C++开发平台实现网络拓扑发现系统，详细分析了使用WinSNMP API实现基于SNMP的单子网拓扑发现，同时对拓扑分析和拓扑图的修正技术也作了较细致的分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作

1.4本文的组织结构

第2章 相关的背景知识和概念

2.1网络拓扑发现概述

2.1.1网络拓扑发现概念

2.1.2网络拓扑发现对象

2.1.3网络拓扑发现前的准备工作

2.2简单网络管理协议(SNMP)概述

2.2.1简单网络管理协议简介

2.2.2简单网络管理协议的一些基本概念

2.2.3网络管理的系统结构

2.2.4简单网络管理协议体系结构

2.2.5 SNMP的5种协议数据单元

2.2.6抽象语法标记基础

2.2.7基本编码规则（Basic Encoding Rules）

2.2.8管理信息库MIB

2.3 ICMP协议

2.4 SNMP++介绍

第3章 物理网络拓扑发现算法研究

3.1现有的链路层拓扑发现主要算法

3.2算法改进

3.2.1算法的理论基础

3.2.2改进算法的三个推论

第4章 物理拓扑发现算法设计

4.1算法实现的前提条件

4.2拓扑发现过程中相关的MIB变量

4.3算法的工作原理及流程

4.3.1拓扑发现子网的IP范围的确定

4.3.2跨网段拓扑发现的问题

4.3.3算法设计的详细描述

4.3.4算法流程图

第5章 物理拓扑发现原型系统设计与实现

5.1 SNMP编程特点

5.2总体结构设计

5.2.1模块设计

5.2.2算法的程序实现

5.3原型系统的试验和分析

5.3.1试验环境

5.3.2原型系统试验及结果分析

第6章 结束语

6.1全文总结

6.2进一步的工作

致 谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果