【導(dǎo)讀】需求越來越迫切。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)管理中的一項基本功能。如何快速、準(zhǔn)確地獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⑹钱?dāng)今各網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)共同關(guān)注。用范圍也最廣泛。利用SNMP協(xié)議分析MIB庫中的路由表、接口表等有關(guān)變量,從而得到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的有關(guān)信息。最后，以JAVA為工具.構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。

　　

【正文】 般不會超 出一個 自治系統(tǒng)的范圍，因此基于 OSPF構(gòu)造網(wǎng)管系統(tǒng)有較大的適用性。改進(jìn)上述算法，可以在區(qū)域內(nèi)任意選擇一個網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較小的路由器訪問，來構(gòu)造本區(qū)域的拓?fù)?。可以利?OSPF 的鏈路狀態(tài)更新報文，動態(tài)地檢測和報告網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞木植孔兓槐刂匦逻M(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搜索。但是，幾乎所有支持 TCP/IP 的網(wǎng)絡(luò)都支持 MIB，理論上也可以利用 MIB 實(shí)現(xiàn)跨自治系統(tǒng)的搜索，故 MIB 有著更廣泛的適應(yīng)性，因此網(wǎng)管系統(tǒng)中可以把基于 OSPF 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌阉髯鳛榍罢叩目蛇x替代方法。另外， OSPF 遠(yuǎn)遠(yuǎn)比 MIB 中涉及路由的部分要復(fù)雜得多，算法上的理解和實(shí)現(xiàn)都要困難 許多 [6]。 骨干網(wǎng)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法 在 Inter 骨干網(wǎng)上的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法與在域內(nèi)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法有著很大的不同。在骨，干網(wǎng)中，無法使用域內(nèi)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)時使用的廣播 ping 或 DNS 區(qū)域傳輸?shù)燃夹g(shù)，我們唯一能使用的技術(shù)就是通過 Traceroute 來發(fā)現(xiàn)所有的路由器和鏈路信息。 [4]中給出了兩種適合于在骨干網(wǎng)范圍中的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法。 第一種算法的基本思想是隨機(jī)產(chǎn)生一些較好的分布于 IP 地址空間中的 IP地址，然后對其中每個 IP 地址使用 Traceroute，之后保存并整合在 Traceroute過程中所查詢到的結(jié)果 ，以得到一個較大范圍的拓?fù)?。它的主要問題在于速度較慢，尤其當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò) (如 Intet)時，我們必須對大量的地址進(jìn)行 Traceroute。更重要的是，如果隨機(jī)選取的 IP 地址不當(dāng)?shù)脑?，最終可能只能發(fā)現(xiàn)到骨干網(wǎng)的一小部分。 第二種算法是使用 BGP(邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議 )路由信息。在 BGP 路由表中包含了連在 Intemet 骨干網(wǎng)上的大部分域中的 IP地址。使用這種方法，我們首先取得 BGP路由表，然后從每個域中選擇一個 IP 地址進(jìn)行 Traceroute，保存并整合查詢結(jié)果，得到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｆ鋬?yōu)點(diǎn)在于一方面將進(jìn)行 Traceroute 的 IP 地址減少到和域南華大學(xué)計算機(jī)學(xué)院畢業(yè)論文 第 26 頁 的個數(shù)等同，另一方面，它能夠保證發(fā)現(xiàn)到骨干網(wǎng)的大部分。 Comell Network Research Group 的 等先后對上述兩種算法進(jìn)行了測試，使用第一種算法， 12 個處理器同時運(yùn)行也需要將近一個月的時間來發(fā)現(xiàn)骨干網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) :使用第二種算法， 25 個處理器同時運(yùn)行將近 48 小時實(shí)現(xiàn)對包含有近 50000 個域的骨干網(wǎng)的拓?fù)涞淖詣影l(fā)現(xiàn)。顯然第二種算法的執(zhí)行效率更高 [4]。 南華大學(xué)計算機(jī)學(xué)院畢業(yè)論文 第 27 頁 第四 章 基于 SNMP的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法 的 實(shí)現(xiàn) 基于 SNMP的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)是指通過 SNMP協(xié)議獲得路由信息來確定網(wǎng)絡(luò)元素之間的互連關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)元素通常包括互連設(shè)備 (路由器、網(wǎng)橋、交換機(jī)等 )、子網(wǎng)和主機(jī)。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，必須首先收集構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母鞣N必要信息。目前，主要是利用網(wǎng)絡(luò)路由搜索算法和相關(guān)協(xié)議來獲取網(wǎng)絡(luò)中的路由設(shè)備的路由信息，然后利用獲得的路由信息構(gòu)造出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。因此網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法在整個網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的構(gòu)造過程中起著主導(dǎo)的作用。 在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系中，主要的組成元素包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)設(shè)備 (路由器、交換機(jī)等 )、子網(wǎng)、網(wǎng)路連接、網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)等。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是分層次管理的，所以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)也應(yīng)該分級來實(shí)現(xiàn)，我們 暫時稱其為一級拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)和二級拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)。一級拓?fù)渲饕前l(fā)現(xiàn)路由器和子網(wǎng)，以及它們之間的互聯(lián)關(guān)系 。二級拓?fù)渲饕前l(fā)現(xiàn)子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)以及子網(wǎng)類型，對于較難發(fā)現(xiàn)的數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備 (如 :交換機(jī)、網(wǎng)橋 )，因為它們處于第二層，不屬于具有路由功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所以也把它歸到二級拓?fù)渲小? 算法的原理 在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的 MIB 庫中含有網(wǎng)絡(luò)連接的信息，基于 SNMP 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法就是通過采集設(shè)備的 MIB 數(shù)據(jù)從中提取出關(guān)于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男畔?。我們可以把一個管理域的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型化，如圖 所示 : 南華大學(xué)計算機(jī)學(xué)院畢業(yè)論文 第 28 頁 圖 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型 如圖 41所示，各子網(wǎng)通過各自的路由器與其他子網(wǎng)通信，這些子網(wǎng)可以是一個局域網(wǎng)，也可以是局域網(wǎng)內(nèi)的某個子網(wǎng)，它們都連接到路由器的一個端口上。路 由 器的一個端口可以連接某一個子網(wǎng)，也可以連接其他的路由器。當(dāng)一個子網(wǎng)的某個機(jī)器向別的子網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)包首先到達(dá)本地子網(wǎng)的缺省路由器，缺省路由器檢測數(shù)據(jù)包中的目的地址，根據(jù)其路由 表確定該目的地址是否在自己直接相連的子網(wǎng)中，如果是，則把數(shù)據(jù)包直接送往目的地，如果不是，則轉(zhuǎn)發(fā)給路 由表中規(guī)定的下一個路由器，下一個路由器再進(jìn)行類似處理，一次類 推，直到到達(dá)目的地。 對于指定深度的網(wǎng)絡(luò)，基于 SNMP 的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法通常是使用一個種子路由器，獲取其路由表內(nèi)記錄的所有可達(dá)網(wǎng)段，以及到達(dá)該網(wǎng)段所經(jīng)歷的下一跳路由器的端口 IP 地址及相關(guān)路由信息，然后它將繼續(xù)擴(kuò)展其搜索，一直達(dá)到用戶指定的深度為止 [22]。同時它還可以獲得每個路由設(shè)備 及 所有端口的直連子網(wǎng)及其相應(yīng)的子網(wǎng)掩碼，根據(jù)這些信息，獲取到這些子網(wǎng)中所有活動的其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 l)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的獲取 首先，訪問拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)程序所在計算機(jī)的 MIB 庫中的 ipRouteTable，如果發(fā)現(xiàn)有 ipRouteDest 值為 的記錄，則說明程序所在的計算機(jī)設(shè)置了默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，該記錄的 ipROuteNextHop 值即為默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的地址。檢查默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的ipFowarding 值。如果為 1，則說明該默認(rèn)網(wǎng)關(guān)為路由設(shè)備，否則不是。 南華大學(xué)計算機(jī)學(xué)院畢業(yè)論文 第 29 頁 2)其它路由設(shè)備的發(fā)現(xiàn) 假設(shè)在圖 41 中一臺主機(jī) Hl 上運(yùn)行拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的算法， H1的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址為routerl 的一個接口地址 ，得知 routerl 的存在。一旦發(fā)現(xiàn)第一個路由器，就可以訪問這個路由器里面的 MIB 庫的 IP 路由表 ipRouteTable 的信息，ipRouteTable 中存有和周邊路由器的連 接信息。表 是圖 中部分路由器中的路由信息 : 表 路由表記錄 ipRouteIfIndex ipRouteDest ipRouteMask ipRouteNextHop ipRouteType Router1 3 direct 4 direct 5 direct 5 indirect 5 indirect 5 indirect 5 indirect 5 indirect Router2 3 indirect 3 indirect 3 direct 4 direct 5 direct 5 indirect 5 indirect 4 indirect Router3 1 indirect 南華大學(xué)計算機(jī)學(xué)院畢業(yè)論文 第 30 頁 1 indirect 1 indirect 1 indirect 1 direct 2 direct 3 direct 1 indirect 由于 routerl 與子網(wǎng) 、 、 、 不直接相連，所以其路由信息里的 ipRouteType 為 indirect，表示子網(wǎng)與路由器不直接相連，下一跳地址信息 ipNextHop 有效，它的值必為其它路由器的一個接口地 址，從圖中可以看出從 router1 到這些子網(wǎng)必然經(jīng)過 router2 的接口 3。根據(jù)這個地址就找到了 router2，并且可以知道 router2 和 routerl 為直接連接關(guān)系。再訪問 router2 的路由表，以此方式可廣度優(yōu)先遍歷得到其它的路由設(shè)備。 3)子網(wǎng)的發(fā)現(xiàn) 遍歷路由器 MIB 的 IP 管理組中管理對象 ipRouteDest 下的所有對象，以每個路由目的網(wǎng)絡(luò)號為索引，查看 ipRouteType 項，如果 ipRouteType 值為 3，則表示 ipRouteDest 項所示的子網(wǎng)與路由器直接相連，即路由器的子網(wǎng)。如果ipRouteType 值為 4，表示 ipRouteDest 項所示的子網(wǎng)不是此路由器的子網(wǎng) .以路由表 router2 為例，子網(wǎng) 、 、 所對應(yīng)的 ipRouteType的值為 direct，表示這三個子網(wǎng)和 router2 直連。 4)路由器與路由器、路由器與子網(wǎng)連接的判定 各個路由器的地址表如下所示 : 表 地址表記錄 接口號 接口 IP 掩碼 Router1 3 （與子網(wǎng) 直連） 4 (與子網(wǎng) 直連 ) 5 （與 router2 直連） Router2 南華大學(xué)計算機(jī)學(xué)院畢業(yè)論文 第 31 頁 3 （與 router1 直連） 4 （與 router4 直連） 5 （與 router3 直連） Router3 1 （與 router2 直連） 2 （與子網(wǎng) 直連） 3 （與子網(wǎng) 直連） 從接口表中可以看到， router1與子網(wǎng) 、 連接的接口是 3和 4， router3 與子網(wǎng) 、 連接的接口是 2 和 3。 router1 的接口 5 的 IP 地址是 ，屬于子網(wǎng) ， router2 的接口 3 的 IP 地址是 ，也屬于子網(wǎng) ，可以判斷 router1 的接口 5和 router2 的接口 3連接，同樣的道理可以判斷 router2的接口 5和 router3的接口 1相連接。 算法描述 算法要求設(shè)備必須支持 SNMP 協(xié)議，具有 SNMP 代理，利用 SNMP 中定義的 MIB中路由表和地址表的信息進(jìn)行拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)。 算法中 用到的 MIB 組 MIBⅡ (RFC1213)是標(biāo)準(zhǔn)的 SNMP MIB，所有的路由器都必須實(shí)現(xiàn)它。拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)程序為了具有通用性的特點(diǎn)，必然選擇 MIBⅡ 作為拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)工具。 MIBⅡ由很多不同的組組成，本節(jié)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法用到的組包括 :system， interfaces，和 ip。下面詳細(xì)介紹這三個組中包含的對象。 l)System 組 南華大學(xué)計算機(jī)學(xué)院畢業(yè)論文 第 32 頁 該組內(nèi)包含七個對象，分別為 :sysDescr、 sysObjectID、 sysUPTime、sysContact、 sysName、 sysLocation 和 sysServices。其中 sysDescr 描述了設(shè)備的相關(guān)信息，一般包括廠商，型號等。 SysObjectID 唯一標(biāo)識特定廠商的特定類型設(shè)備，比如 sysObjectID 為 ..，則可以判斷該設(shè)備為思科公司生產(chǎn)的型號為 cisco65o6 的交換機(jī)。 SysUptime 表示設(shè)備從最近一次啟動開始正常運(yùn)行的時間。 SysContact 由網(wǎng)絡(luò)管理員設(shè)定，一般設(shè)為網(wǎng)絡(luò)管理員的聯(lián)系方式。 SysName 為設(shè)備的名字，算法中會用這個對象來判斷不同的 IP 地址是否屬于同一個設(shè)備。 SysLocation 由網(wǎng)絡(luò)管理員設(shè)定，一般設(shè)為設(shè)備所在地點(diǎn)。SysSevriecs 表示了該設(shè)備所能提供的服務(wù)。 詳細(xì)變量說明見表 。 表 system 組變量說明 對象名稱 類型 存取權(quán)限 狀態(tài) 描述信息 sysObjectID OBJECT IDENTIFIER Readonly mandatory 設(shè)備的出廠 ID sysLocation OBJECT IDENTIFIER Readonly mandatory 設(shè)備的位置 sysService INTEGER Readonly mandatory 設(shè)備服務(wù)在哪一層 2)Interfaces 組 該組包含兩個對象 ifNumber 和 ifTable。其中， ifNumber 對象表示該設(shè)備所具有的接口數(shù)量。該組的另一個元素 ifTable 是一張表，表內(nèi)的每一個字段都是某一個接口的一個屬性，包括接口索引 (ifindex)，接口類型 (ifType)，接口速度 (ifspeed)和接口物理地址 (ifPhysAddress)等。 3)IP 組 該組的元素較多，其中有三個表對拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)來說比較重要，分別是ipAddrTable， ipRouteTable 和 ipNetToMediaTable。 通過表 ipAddrTable，可以找到被管設(shè)備所有的 IP 地址，同時結(jié)合interfaces 組的 ifTable 表，可以把接口和其正地址一一對應(yīng)起來。 網(wǎng)絡(luò)層的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法主要就是利用表 ipRouteTable 來判斷網(wǎng)絡(luò)層的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的 。子網(wǎng)與路由器以及路由器和路由器的關(guān)系都能從路由表中得出來。該表中對應(yīng)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的對象列舉如下 : 南華大學(xué)計算機(jī)學(xué)院畢業(yè)論文 第 33 頁 IpRouteDest:路由的目的地址。如為 .，說明該路由為缺省路由。通往同一個目的地的路由可能有多個，路由的選擇依賴于所使用的路由協(xié)議。 IpRouteNextHop:路由的下一跳路由器地址。 ipRouteType:路由目的地的子網(wǎng)掩碼。提取正數(shù)據(jù)包中的目的地地址，與ipRouteMask 進(jìn)行按位“與”運(yùn)算，得到的結(jié)果與 ipRouteDest 比較，如相同 則選擇該路由。如果 ipRouteDest 為 ，則規(guī)定 ipRouteMask 也為 。 ipRouteType:路由的類型，