以太网拓扑自动发现算法研究论文

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摘要

　　　　　　网络拓扑的自动发现在现代网络管理中非常重要，本文在已有研究成果的基础

上，着重于以太网多层网络拓扑自动发现，提出一种基于ＳＮ禅协议的新的自动拓扑发

现算法。该算法包括逻辑拓扑发现和物理拓扑发现两个部分：在逻辑拓扑方面，只需

要网管人员知道管理主机ＩＰ即可自动搜索一个网络管理域的拓扑结构；在物理拓扑发

现方面，本算法和已有算法相比，降低了交换机的转发地址表（ＡＦＴＡｄｄｒｅｓｏＦｏｒｗａｒｄｉｎｇ

Ｔａｂｌｅ）的信息要求，同时能够发现各个子网中哑设备〔ＤｕｍｂＤｅｖｉｃｅＳ）的存在及其与

周边设备的连接关系。本以太网拓扑自动发现算法具有简洁、高效的特点，能自动发

现通信网内路由器（Ｒｏｕｔｅｒｓ）、子网（Ｓｕｂｎｅｔ）、交换机（Ｓｗｌｔｃｈｅ：）以及终端主机（Ｈｏｓｔｓ）

之间逻辑连接结构和物理连接结构。

关键词网络管理；ＳＮＭＰ；ＭＩＢ；自动拓扑发现算法

万方数据

ＡｂｓｔＦａＣｔ

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万方数据

第一章：绪论

，．１论文研究的背景概述

１．１．１什么是网络管理

　　　　网络管理是指对现有网络的运行状态进行监测和控制，使其能够有效、可靠、安

全、经济地提供人们所需要的信息服务。所以网络管理的任务主要是两个：一个检测

被管网络中各个网络设备的运行状态以及各条线路的通信情况，一旦网络设备出现故

障或线路出现拥塞造成网络利用率下降，网络管理人员必须能够在短时间内发现并解

决它；另一个任务就是通过监测所获取的信息，对网络的运行情况进行分析，然后通

过改变网络中的某些结构或网络设备的参数，甚至更换性能更佳的设备，使得网络提

供的服务达到更好效果。

１．１．２网络管理的重要性

　　　　随着计算机网络技术及其应用的快速发展，网络规模不断扩大，大部分公司或政

府机构都构建了自己的内部网络。当建立了一个局域网或者广域网之后，如果不能对

其进行有效管理和监控，则网络可能会出现各种各样的故障而不能正常工作。如果在

关键时刻出现网络故障，则可能会带来不可估量的损失，有些企业部门的业务严重依

赖网络，网络一旦中断，其业务也就跟着中断，如银行、电信机构，网络管理变得越

来越重要。

１．１．３网络管理方法的发展变化

　　　　网络出现早期，网络主要用于科研中的资源共享，设备类型单一，拓扑结构简单

大部分的网络管理活动都是人工进行的，即没有任何辅助管理软件和策略，只是凭个

人经验和判断去检查每一台网络设备的运行情况，而且常常要去亲自去现场查看。大

部分管理作业是接到用户的故障报告才进行的，被称为一种故障驱动的事后管理策略

！’］。而今，一个网络区域内不但网络设备数量众多，而且网络结构越来越复杂，这种

人工管理方式将会使得网管人员疲惫不堪、漏洞百出，甚至没办法管理。所以如何有

万方数据

效地管理和配置网络，使得网络能够可靠、安全地提供服务，成为一个重要紧迫的任

务。

　　　　所以针对这种情况，先后出现了两种主要的网络管理模型，即以０５工（Ｏｐｅｎｓｙｓｔ即

１。ｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）为基础的网络管理模型（ＣＭＩ尸）和以ＴＣＰ／ＩＰ为基础的网络管理模

型（ＳＮＭＰ），其最终目标都是试图用统一的协议和功能结构来构建一个综合的网络管

理系统，减轻网络管理人员的工作量和复杂度，加强网络检测的准确度、实时性和主

动性。后来为了有效管理电信网络，又在０５１管理框架的基础上产生了电信管理网模

型（ＴＭＮ）。基于ｗｅｂ的网络管理也慢慢成为一种热门技术。

１．１．４各种网络管理模型评价１２）

　　　　开放式系统互连（ＯＳＤ管理标准是国际标准化组织（工５０）所采纳的标准，其管

理协议标准是公共管理信息协议（ＣＭ工Ｐ），协议定义了实现各种功能所需要的基础服

务，即公共管理信息服务（ＣＭＩＳ），这种服务完全对应于０５１参考模型的７层协议。

它采用面向对象的方法，在定义对象类和规则之后，对这些对象进行管理。除了管理

协议外ＣＭＩＰ／ＣＭＩＳ也处理网络管理应用程序的运行细节。局域网和广域网都可以用

ＣＭ仲／ＣＭＩＳ来进行管理，理论上它是一个比较全面的、功能强大的管理模型。但是它

过于复杂，协议栈太大，实现起来比较困难、代价很高，所以至今没能流行起来。

　　　　相反，当初只是为了管理ＴＣＰ／ＩＰ网络的简单网络管理协议（ＳＮＭＰ）却得到了迅速

发展和广泛的应用。ＳＮＭＰ的一个突出的特点就是简单、易于实现，从而被大量网络设

备厂商所采纳。由于它在ＩＮＴＥＲＮＥＴ上的成功应用，使得它越来越重要，已经成为最具

实用价值的工业标准，这也是本论文研究课题的基础协议，将在下一章详细介绍。大

部分商用网络管理平台都基于ＳＮＭＰ协议标准，如卜！Ｐ的ｏｐｅｎｖｉｅｗ、ＩＢＭ的Ｎｅｔｖｉｅｗ等。

　　　　电信管理网络（ＴＭＮ）是由于电信网络的发展而产生的，专门为了解决电信网络特

有的网络特点而设计的，它的设计基础仍然是０５１的ＣＭＩＰ／ＣＭＩＳ体系结构〔卜‘ｒＭ汉扩展

了管理的概念，使得管理超出了网络技术的范畴，它同时要解决电信部门的商业服务

和商业配置问题。

万方数据

　　　　随着网络技术的发展，网络管理技术也在不断发生变化，主要朝智能化、实时化、

分布式网络管理方向发展，虽然还没有形成统一的标准，但也是值得关注的。主要有

基于Ｗｅｂ的网络管理（如Ｊａｖａ管理扩展ＪＭｘ）、智能化Ａｇｅ。ｔ等。

１．１．５网络管理的功能域

　　　　网络管理是对网络的性能、品质和安全性进行监测和控制的过程。其内容包括对

组成网络的各个单元设备（硬件和软件，或者称为网元）的性能进行监测；对网络中流

通的业务进行监测，在发现设备故障时进行处理，包括启用备用设备或把业务转移到

其他路由等；在发现网络过载（拥塞）时进行调度处理包括路由调度和业务调度（阻止一

些相对不重要的业务进入）

　　　　０５工模型对网络管理系统建议了五项基本功能，即配置管理、故障管理、性能管

理、计费管理和安全管理〔３〕。ＳＮＭＰ协议也基本采用这种功能模型。

配置管理（Ｃｏｎｆｉｇｕｒ。ｔｉｏｎＭａｎａｇｅｍｅｎｔ）

　　　　配置管理的作用是管理网络的建立、扩充、开通。主要包括定义和管理配置信息、

设置和修改配置参数和属性值、开通和终止网络服务、配置软件等细节。它属于最基

本的网络管理功能，负责建立一致的网络资源的管理信息库。

２．性能管理（Ｐｅｒｆｏｒ阳ｎｃｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔ）

　　　　性能管理是提供对网络设备的状态以及网络和网络单元的有效性进行评估和报告

的一组功能。它负责维护网络的服务质量〔Ｑｏｓ）和网络运营效率。包括性能监视、性

能管理控制和性能分析等，以便核实所保持的服务等级，鉴别实际和潜在的瓶颈，并

建立和报告有关管理决策的实施情况。在性能管理中，主要热点是业务量的控制和路

由选择的问题。

３．故障管理（Ｆａ。ＩｔＭａｎａｇｅｍｏｎｔ）

　　故障管理提供对信息网络及其环境运行的异常情况进行动态检测、

一组功能，包括告警监视、故障定位、故障校正、测试、故障管理等。

隔．离和校正的

这些操作能迅

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yul2002

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