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大规模IP网络中基于SNMP的网络拓扑发现方法分析

  摘要:网络拓扑发现是网络工程的一个重要的研究子分支,是实现网络管理的基础性环节。由于大规模IP网络本身所具有的大规模性、动态性、异构性等特点,使得面向大规模IP网络的拓扑发现成为一项非常具有挑战性的课题。为了提高IP网络拓扑发现的效率和真实性,人们发明了多种多样的网络拓扑发现方法。本文介绍网络拓扑发现的分类,重点探讨了基于SNMP的网络拓扑发现技术。
  关键词:大规模IP网络;拓扑发现;SNMP
  
  一、网络拓扑发现概述
  
  (一)网络拓扑发现的概念
  网络拓扑是指网络元素及其之间的连接关系。这里所讲的网络元素,既可以是路由器,也可以是交换机、网桥等,还可以是客户端、服务器,甚至是子网、AS等。这里所讲的网络,既可以指局域网,也可以是互联网,也可以是互联网的一部分。而网络拓扑发现,就是指发现并确定网络元素及其之间的连接关系。
  
  (二)互联网的拓扑结构抽象
  网络技术发展到今天,除非为某种特殊应用而专门设计的局部网络,以太网( Ethemet)已经成为事实上通用的网络组网方式,TCP/IP协议簇已经成为事实上的网络通讯协议标准。从概念上说,互联网可以看作是一个个小的局域网络通过互联(互连)而成的。但一方面,组成互联网基础的各个局域网络的拓扑结构本身可能很不相同,另一方面,各个局域网络的之间的互联(互连)关系也千差万别。因此,互联网的拓扑结构不可能用局域网三种基本的网络拓扑结构进行抽象。
  
  二、网络拓扑发现的分类
  
  (一)按照网络拓扑发现的对象进行分类
  按照对象的不同对网络拓扑发现进行分类,可分为面向域内的网络拓扑发现和跨域的网络拓扑发现。
  面向域内的拓扑发现,是指面向同一AS或者同一ISP、甚至更小规模的局部网络的拓扑发现技术?缬虻耐缤仄朔⑾衷蚴侵该嫦虿煌珹S(或ISP)网络的拓扑发现技术。二者的不同主要在于,面向域内的拓扑发现网络管理员一般具有对网络元素的管理和控制权,而跨域的拓扑发现网络管理员一般无法对域外的网络元素进行管理和控制。由于探测的对象不同,因此所适用的网络发现方法以及网络拓扑发现的目的等均有很大的不同。由于网络管理员不能对网络元素进行管理和控制,因此在一般情况下,跨域的网络拓扑发现比域内的网络拓扑发现困难得多。
  
  (二)按照网络拓扑发现的方法进行分类
  按照发现方法对网络拓扑发现进行分类,可分为主动式网络拓扑发现和被动式网络拓扑发现。
  所谓主动式的网络拓扑发现,是指将一组精心设计的数据报注入被探测的网络,通过对网络反馈信息进行分析,得到网络的拓扑连接情况。例如,各种基于Traceroute的网络拓扑发现方法,就是典型的主动式网络拓扑发现;赟NMP的网络拓扑发现,从原理上也应该归类为主动式的网络拓扑发现方法。由于主动式网络拓扑发现可以根据探测需要,由探测发起者对探测数据报进行专门设计,因此适用情形较广,可以探测网络范围可以很大,并且可通过提高注入数据包的科学性和合理性,不断提高网络拓扑探测的准确度。主动式网络拓扑探测的缺点主要是探测数据报将增大网络的负荷。在大规模多点探测中,甚至有可能导致网络性能的严重降低。在极端的情况下,由于注入数据报严重改变了网络负荷,甚至使探测到的网络拓扑与实际情况不相符。
  而被动式的网络拓扑发现,则是指对网络元素间的数据进行侦听,通过对侦听得到的数据进行分析,进而得出网络的拓扑连接情况。例如,通过侦听路由器间的OSPF交换数据包来探测网络拓扑的方法,就是一种被动式的拓扑发现方法。被动式的网络拓扑发现方法不向网络注入数据包,因此对网络负荷的影响较小。但由于被侦听的只是局部网络,因此往往通过分析也只能得到局部网络的拓扑情况。另外,侦听得到的数据可能存在很多不真实的数据,如不能对数据进行有效的分析处理,有可能得到不真实的网络拓扑图。
  
  (三)按照网络拓扑发现的粒度分类

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