【正文】 提取正數(shù)據(jù)包中的目的地地址，與ipRouteMask 進行按位“與”運算，得到的結(jié)果與 ipRouteDest 比較，如相同 則選擇該路由。如為 .，說明該路由為缺省路由。 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。 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。 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。其中 sysDescr 描述了設(shè)備的相關(guān)信息，一般包括廠商，型號等。拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)程序為了具有通用性的特點，必然選擇 MIBⅡ 作為拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)工具。 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。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。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。 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)記錄的所有可達網(wǎng)段，以及到達該網(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)擴展其搜索，一直達到用戶指定的深度為止 [22]。 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ⅰ? 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)點設(shè)備 (路由器、交換機等 )、子網(wǎng)、網(wǎng)路連接、網(wǎng)絡(luò)中的主機等。 南華大學(xué)計算機學(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、交換機等 )、子網(wǎng)和主機。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 地址進行 Traceroute，保存并整合查詢結(jié)果，得到網(wǎng)絡(luò)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行 Traceroute。 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。改進上述算法，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)洹?保存鏈路數(shù)據(jù) (Link Data)。 c、訪問每一個表項組，將沒有訪問過的區(qū)域的區(qū)域代號加入到待訪問區(qū)域集合和已 訪問區(qū)域集合中 。具體算法描述如下 : 初始化待訪問路由器集合和己訪問區(qū)域集合 。從另一方面，這種算法對于找出網(wǎng)絡(luò)中的路由器是相當(dāng)有效的，但它不能保證找出所 有主機 [13]。 j、根據(jù) cumulativeAnds{}和 cumulativeOrs{}中新的表項對猜測出新的子網(wǎng)和子網(wǎng)掩碼 。 f、用 DNS lookup 查找 。 b、如果節(jié)點活著，將它加入到永久集合中，否則讀取下一個節(jié)點 。 根據(jù)這些規(guī)律，地址抽取的主要的思想是首先 Ping 某些節(jié)點， 如果成功了，將該節(jié)點址接下去連續(xù)的 N個地址加入到地址集合中，如果這個節(jié)點的地址是以1， 63， 129， 193 尾的，將與該節(jié)點有相同前綴的 N 個隨機地址加入到地址集合中。 為了更有效的進行 IP 地址地抽取，不少研究人員對 lP地址的分配進行了觀察，總結(jié)出以下一些規(guī)律 [4]: Ping 一個地址為 的主機，如果這個主機作出回應(yīng)，并在應(yīng)答報文中包含形式為“ ”的通信地址，那 么這個通信地址通常就是該主機網(wǎng)關(guān)的 IP 地址，它的網(wǎng)掩碼是 (24 位的長度 )。 使用 Traceroute 進行探測的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法 前兩種算法都是假定 DNS 區(qū)域傳輸是被允許的，但情況并不總是如此 。為實現(xiàn)以上算法，需 要定義兩個 hash 表cumulativeAnds{}和 cumulativeOrs{}，其中一個保存路由器各接口 IP 地址和它的所有主機 IP 地址進行“與”運算的結(jié)果，另一個則保存它們進行“或”操作的結(jié)果。要找到主機所 在的子網(wǎng)以及相應(yīng)的子網(wǎng)掩碼，基本的思想是首先將 AI、 A A3和 A 按位相與，根據(jù)同一子網(wǎng)內(nèi)的 IP地址具有相同的網(wǎng)絡(luò)前綴這個原則，可以大致得到這四個 IP 地址所處子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識。它首先通過發(fā)送 DNS 區(qū)域傳輸請求報文得到域中所有主機和路由器的列表，然后使 用 Ping 確定每一個主機是否可達，接著在探測點和正在測試的節(jié)點之間發(fā)送 Traceroute 報文，以得到路徑中的所有路由器信息。該子網(wǎng)猜測算法可以用于支持廣播Ping 的域，它比較精確 ，但速度慢，并對每一個 IP 地址都需要很大的開銷。子網(wǎng)猜測的目的是確定某一個 IP 地址所在子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，也就是子網(wǎng)掩碼。 d、將子網(wǎng)加入到永久集合中 。具體算法描述如下 : 初 始 化臨時集合和永久集合，臨時集合 ={通過 DNS 傳輸，報文得的域主機和路由器 }，永久集合為空集 。 這種算法的優(yōu)點是它的速度非?？?，其缺點是它無法檢測到?jīng)]有運行 SNMP的主機或路由器，因此它 能發(fā)現(xiàn)到的主機和路由器數(shù)目與實際情況可能相差較大。 c、用 SNMP 方法獲取路由器的 ARP 地址表，并把地址表中的主機加入土機隊列 : d、將主機列表加入到永久集合中 。這種算法首先獲得起始主機的缺省路由器，然后通過發(fā)出 SNMP 請求報文來訪問該路由器的路由表和 ARP(地址解析協(xié)議 )表，分別得到與之相鄰的路由器和主機，接著算法循環(huán)遍歷所有的路由器和主機直到遇到一個指定域之外的主機為止 [9]。隊列中的每一項都含有一些附加的信 息，如 :主機名稱、路由器的接口、數(shù)量和類型等等。在下面具體算法的初始狀態(tài)下，臨時集合被設(shè)置成不同的初始值 (詳見具體算法 )，而永久集合通常為空集。 c、一用這個地址產(chǎn)生更多的 IP地址，并把這些新產(chǎn)生的地址加入到臨時集合中。 筆者覺得通過對這些算法的 介紹，能夠擴充讀者的思路，以便比較各個 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的算法 的優(yōu)缺點 。我們可以利用許多公司提供的 SNMP的開發(fā)工具包 (SNMP API)來開發(fā)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的相應(yīng)程 )子。 Send to 系統(tǒng)調(diào)用將獲取目的地址并發(fā)送報文。綁定后，就可以利用此套接口進行通信了。 代理作為服務(wù)器方，后臺運行著一個等待進程，這個進程不斷等待來自網(wǎng)絡(luò)管理者的服務(wù)請求，當(dāng)收到來自代理的請求時，經(jīng)過語法分析、消息認(rèn)證等過程后，從自己的 MIB 庫中得到管理者所請求的 MIB 變量的值，最后取出相應(yīng)的應(yīng)答。 (4)private(4)子樹 該子樹用來指定用戶擴展定義的對象。 ? UDP 組 :提供有關(guān) UDP 發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)包信息。 ? At 組 :設(shè)備的地址轉(zhuǎn)換信息，在 MIBⅡ 下，該組內(nèi)容在 IP 組中。在它下面定義的組分別為 : ? System 組 :提供被管理設(shè)備的總體信息。 (2)mgmt(2)子樹 該子樹用于那些在 IAB( Inter 體系結(jié)構(gòu)委員會 )所批準(zhǔn)認(rèn)可的管理信息庫的定義，目前有兩個版本 :MIBI 和 MIBⅡ 。 在 ISO(l)節(jié)點下由一些其它的子樹，其中 0rg(3)是 ISO 為其他組織定義的子樹。每個對象又包含若干信息變量，每個信息變量包含如下信息 :變量名、變量的數(shù)據(jù)類型、變量的讀寫屬性、變量的值。 (5)Trap 原語 :代理進程主動發(fā)出的報文，通知管理進程有某事發(fā)生。 Getnextrequest PDU 的工作模式使得管理站可以動態(tài)發(fā)現(xiàn)一個 MIB 視圖的結(jié)構(gòu)，同時也為檢索一個未知的表提供了有效的方法。如果其中任何一個變量的不能得到，則所有變量的值均不返回。 PDU類型說明這是 getrequest PDU。為了實現(xiàn)上述的對象交換，所有的 SNMPPDU 都包括一個變量綁定的域。 其次，驗證 SNMP 版本號，如果不匹配，就拋棄報文。 其次，連同源地址、目的地址和共同體名，將該 PDU 傳給認(rèn)證服務(wù)，由認(rèn)證服務(wù)進行必要的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，然后返回結(jié)果。當(dāng)一個網(wǎng)管應(yīng)用要求得到代理端的信息的時候，它就向SNMP 核心進程提出這個請求，核心進程從本地的 MIB 中得到所需的對象的信息，然后構(gòu)造 SNMP 請求報文，最后將此報文使用 UDP 協(xié)議發(fā)送 到代理進程的 161 端口上。 2)管理代理 :當(dāng)前主流路由器、交換機等設(shè)備現(xiàn)在都支持 SNMP 操作，即對來自管理站的 SNMP 信息查詢和請求做出響應(yīng)，同時還可能異步的通過 Trap操作主動向管理站提供一些重要的非請求信息。第一部分是有關(guān)信息通信規(guī)則的，協(xié)議定義了管理機上的客戶軟件如何與代理通信，同時定義了管理機與代理交換消息的格式和含義以及名字與地址的形式。使用 SNMP 來訪問網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的 MIB 數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡(luò)管理員可以迅速發(fā)現(xiàn)影響網(wǎng)絡(luò)性能的問題并解決問題 [1]?？偟膩碇v， SNMPv2 對 SNMPvl 的改進主要包括以下三個方面 :支持分布式管理、改進的管理信息結(jié)構(gòu) (SMI)和增強了管理信息通信協(xié)議的能力。 1993 年， SNMP 的改進版 SNMPv2 開始發(fā)布，自此，原來的 SNMP 便被稱為 SNMPvl。利用 SNMP 管理工 作站可以遠(yuǎn)程管理所有支持這種 SNMP 的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、修改網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置、接收網(wǎng)絡(luò)事件警告等。 南華大學(xué)計算機學(xué)院畢業(yè)論文 第 8 頁 對以上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的各種技術(shù)的分析比較如下表 ，從這張表中可以看出，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的各種技術(shù)各有利弊。每個路由器根據(jù)它所接收到鄰站的這些距離向量來更新自己的路由表。 利用 RIP 協(xié)議，可以從路由器設(shè)備中提取通過該設(shè)備的所有 IP 地址或 IP子網(wǎng)的路由信息表，構(gòu)造出拓?fù)湫畔⑦B接表，但 RIP 沒有子網(wǎng)地址的概念，沒有端 口 級的拓?fù)溥B接信息 [3]。 6)其它技術(shù) ? 路由信息協(xié)議 (RIP) RIP 協(xié)議是一種距離向量路由協(xié)議，它要求路由器每個節(jié)點存放到各個目標(biāo)節(jié)點的距離。有以下優(yōu)點 :第， ARP 是動態(tài)的。這種技術(shù)快速、準(zhǔn)確、開銷小。 筆者將在后面對該協(xié)議進行詳細(xì)的介紹。 3)SNMP 隨著 Inter 的迅速發(fā)展，作為 Inter 標(biāo)準(zhǔn)的 TCP/IP 協(xié)議也在發(fā)展。如此循環(huán)下去，直至報文正確到達，源主機得到了通往目的主機的路由。 TraceRoute 程序使用 ICMP 報文和 IP 首部中的 ITL 字段 (生存周期 )。 2)Traceroute 南華大學(xué)計算機學(xué)院畢業(yè)論文 第 6 頁 由 Van Jacobson 編寫的 TraceRoute 程序是一個能更深入探索 TCP/IP 協(xié)議的方便可用的工具。 另一個使用 ping 的途徑是定向的廣播 ping。 1)Ping Ping 是用于 IP 網(wǎng)絡(luò)的最早的工具之一，用它來檢查一個節(jié)點是否啟動并運行以及測量它的往返時間，通常關(guān)聯(lián)到源主機和目的主機 [3]。對大型網(wǎng)絡(luò)來說，將探測器安裝到所涉及的各個網(wǎng)絡(luò)中并不實際。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)前的準(zhǔn)備工作 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)需要明確的問題有幾個方面 : 第一，需要確定拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)要針對網(wǎng)絡(luò)層次的哪一層。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇杀硎緸橐粡垷o向圖 G=(N， E)，其中 N 是節(jié)點集，表示網(wǎng)絡(luò)中的互連設(shè)備，有時候也可能是由這些設(shè)備組成的子網(wǎng)甚至是一個自治系統(tǒng)(Autonomous System)； E 是邊集，表示這些設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)之間的連接關(guān)系 [7]。 南華大學(xué)計算機學(xué)院畢業(yè)論文 第 3 頁 圖 設(shè)計框架 如圖 ， 本文 的 研究目標(biāo)是 開發(fā) 一個 通過 基于 SNMP 協(xié)議 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法來 獲取路由信息 ， 對采集 后 信息進行分析后， 利用 java 技術(shù)在 web 的環(huán)境中 進行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D） 生成 的系統(tǒng) 。 (2)需要哪些信息能夠反映設(shè)備的連接狀態(tài) 。其中 CMIP 龐大、復(fù)雜，是一個大而全的協(xié)議，難以理解、不易實現(xiàn)，且使用時 CMIP 的資源占用量是 SNMP 的數(shù)十倍，所以并沒有得到工業(yè)界的廣泛支持 [l]。本