基于SNMP的多子网物理拓扑发现方法的研究与实现

摘要

计算机网络规模的不断扩大，网络异构性和分布性的日趋显著，网络结构的日益复杂，用户对网络资源的可靠性要求的不断提高，使得网络管理已经成为网络系统正常运行的关键因素。网络拓扑信息可以帮助网络管理员掌握网络拓扑结构，迅速定位故障发生地点，确定故障影响的范围，还可以成为发现网络设备并调用其它管理功能模块的共同出发点。精确的网络拓扑信息对于现代网络管理和预测网络性能是至关重要的。然而，现代网络的动态特性使得想要通过手动的方式来获得网络拓扑信息是难以做到的。因此，近年来在国内外网络拓扑发现新方法和新技术的研究倍受关注和重视，成为计算机领域研究的热点问题。 本文深入地分析了国内外拓扑发现的相关理论、技术和应用，介绍了常用的可被用来进行网络拓扑发现的协议，并在适用性、网络负荷、速度及准确性等方面对各协议进行对比。在研究单子网和多子网物理拓扑发现算法的基础上，总结了现有的几种物理拓扑发现算法，并对这些算法的优缺点进行分析。在对已有算法进行深入分析的基础上，并结合运用了AFT、STP等协议及Ethereal软件，本文提出了一种基于SNMP的多子网物理拓扑发现方法，该方法有效地解决了AFT信息不完整、不支持SNMP设备及哑设备的发现等问题。 本文设计并实现了拓扑发现的原型系统，对系统体系结构中各模块进行了详细的介绍，并在所搭建的试验环境中进行测试，验证了拓扑发现方法的有效性。 本文的创新之处主要体现于以下四个方面：在所提出的拓扑发现方法中结合SNMP、AFT及STP等协议，实现了对多子网物理拓扑的发现，并实现了简单的异构；采用产生额外流量、试探法等方法，解决AFT的不完整问题；使用Ethereal软件对数据报侦听，解决不支持SNMP的设备的发现问题；对设备端口流量的分析，解决哑设备的发现问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 引言

1.1研究背景及意义

1.2研究现状

1.3研究内容

1.3.1本文贡献

1.3.2本文的创新点

1.4本文的组织结构

2 网络拓扑发现相关工具及协议

2.1 SNMP协议概述

2.1.1 SNMP协议的发展

2.1.2管理信息结构(SMI)

2.1.3管理信息库(MIB)

2.1.4 SNMP协议报文

2.2 I CMP协议

2.3其他网络拓扑发现工具

2.3.1 Ping

2.3.2 Traceroute

2.3.3 DNS

2.3.4 ARP

2.3.5拓扑发现工具性能比较

2.4本章小结

3物理网络拓扑发现算法分析

3.1交换域背景知识介绍

3.1.1单子网交换域

3.1.2多子网交换域

3.2物理拓扑发现方法

3.2.1基于SNMP的物理网络拓扑发现算法

3.2.2基于ICMP的物理网络拓扑发现算法

3.2.3基于AFT的物理网络拓扑发现算法

3.2.4基于STP的物理网络拓扑发现算法

3.3本章小结

4改进的多子网物理拓扑发现方法

4.1可行性分析

4.2关键技术

4.2.1 AFT完整性的解决

4.2.2不支持SNMP的设备的处理

4.2.3哑设备的判断

4.3算法的提出及理论支撑

4.3.1基本定义

4.3.2引理证明

4.4算法描述

4.5本章小结

5拓扑发现具体实现

5.1系统体系结构及具体模块实现

5.1.1数据收集模块

5.1.2拓扑发现模块

5.1.3系统使用的数据结构

5.2实验设计及实现结果

5.2.1实验设计

5.2.2实验设备配置

5.2.3实验结果

5.3本章小结

6总结

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文及参加的科研项目