【计算机专业优秀论文】基于SNMP的网络拓扑结构发现.doc

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1、毕业设计(论文)题 目 基于SNMP的网络拓扑结构发现 学院名称 计算机科学与技术学院 指导教师 职 称 班 级 学 号 学生姓名 年 月 日目 录摘 要iiiAbstractiv第一章 绪 论11.1 课题背景及意义11.2 本文的研究目标及文章组织21.2.1 研究目标21.2.2 文章组织3第二章 网络拓扑发现概述42.1网络拓扑发现概述42.1.1网络拓扑发现概念42.1.2网络拓扑发现对象42.1.3网络拓扑发现前的准备工作42.1.4常用的网络拓扑发现技术52.2 SNMP协议介绍82.2.1 SNMP的发展82.2.2 SNMP的协议层次92.2.3 SNMP管理模型92.2.4

2、 SNMP协议报文和通信原语112.2.5 使用SNMP协议时所涉及的内容13第三章 网络拓扑发现算法的研究183.1 基本算法183.2 基于ARP和SNMP的拓扑发现算法193.3 使用DNS区域传输和广播Ping的拓扑发现算法193.4 使用DNS区域传输和Traceroute的拓扑发现算法203.5 使用Traceroute进行探测的拓扑发现算法223.6 基于OSPF和SNMP的拓扑发现算法243.7 骨干网拓扑发现算法25第四章 基于SNMP的网络拓扑发现算法的实现274.1算法的原理274.2 算法描述314.2.1 算法中用到的MIB组314.2.2 网络拓扑发现的流程334.

3、2.3 网络拓扑发现算法的实现35第五章 基于Java技术的网络拓扑结构生成385.1 基于Web和Java可视化的研究385.1.1 层次型的可视化结构395.1.2 Java Applet在系统中的应用395.2 数据库的设计405.3 拓扑结构可视化的实现435.3.1 Java Applet的实现435.3.2 可视化模块的实现445.3.3 对数据库的访问475.3.4 结果展示48第六章 总结与展望506.1 总结506.2 展望50参考文献51致 谢53基于SNMP的网络拓扑结构生成刘 祺南华大学计算机学院2004级3班摘要：随着计算机网络技术的发展和INTERNET在全世界范围

4、内的普及，计算机网络的规模变得日益庞大，网络结构也十分复杂，这使得人们对网络管理的需求越来越迫切。网络拓扑发现技术是网络管理中的一项基本功能。正确的网络拓扑信息和直观的网络拓扑图能够直接有效地为网络管理人员提供整体性的网络结构和状态。如何快速、准确地获取网络拓扑信息是当今各网络机构共同关注的问题。本文就是研究网络拓扑发现技术和构造网络拓扑图的技术。本文首先阐述网络拓扑发现的相关概念和原理，介绍了常用的可被用来进行网络拓扑发现的技术，并从负载、速度、准确性和使用范围等几个方面对各种技术进行了分析和比较，得出以基于SNMP协议的网络拓扑发现技术速度最快，使用范围也最广泛。利用SNMP协议分析MIB

5、库中的路由表、接口表等有关变量,从而得到网络拓扑图的有关信息。最后，以JAVA为工具.构造网络拓扑图。关键词：SNMP；MIB；Java；网络拓扑发现；网络拓扑发现算法 Abstract: With the development of the technology of computer networks and the worldwide popularity of internet，the scale of computer networks is getting bulky and the structure of network is becoming more complex. T

6、herefore clients demand of Network Management becomes more urgent. Topology discovery is a kind of important function of the network management. Correct topology information can provide the whole network structure and states to network administrator directly and effectively. It is a common issue for

7、 those net work institutes to discover and obtain network topology information quickly and accurately. The purpose of this thesis is to study the technique of topology discovery, then improve on the question of algorithms and implement an accurate and effective topology information discovery module.

8、This paper introduces the related knowledge, concept and commonly-used technology about network topology discovery and makes an analysis and synthetic comparison among them from the subject of load, speed, accuracy and applied scope, the algorithm of network topology discovery based on SNMP is the m

9、ost fast and widely applied. The method uses some M IB variables such as ipRouting table and interface table to analyze the network topology. At last, using java as tool construct network topology map.Key Words：SNMP; MIB; Java; Network Topology Discovery; Algorithm of Topology Discovery第一章 绪 论1.1 课题

10、背景及意义随着计算机及通讯技术的飞速发展，计算机网络已经渗透到社会经济生活的各个方面，对社会进步与经济发展起着越来越重要的作用，也使人们的工作甚至生活方式发生了巨大的变革。网络规模的激增，网络复杂性和异构性的焦点化，使得网络管理问题上升到了网络建设的战略性位置。网络管理，就是监视、组织和控制网络通信服务和信息处理所必需的各种活动的总称，确保网络长时间、正常的运行，并当其出现故障的时候尽快的发现、修复故障，使其最大限度的发挥其应有的效益1。在当今的信息化社会里，计算机网络的稳定和可靠运行可以说己经成为我们生活的一个基本保障。一个完善的网络管理系统是计算机网络能够可靠和稳定运行的保证，也是进行网络

11、性能分析、网络配置和安全管理等的依据。网络故障是影响网络性能的重要因素，网管软件应能对发生问题的网络进行故障检测、定位和诊断分析，然后向系统网络管理员提交网络故障分析报告，以便解决问题，提高网络可用性及服务质量。早期的网管系统大多采用命令行方式，这严重影响网管软件的可操作性，而现代网管软件通常都采用图形用户界面进行操作。网络拓扑的自动发现是实现网络拓扑图形显示的技术关键，而路径搜索是故障定位的重要内容。所谓拓扑发现(Topology Discovery)是指发现网络元素并确定网络元素之间的互连关系，包括互连设备(如路由器、网桥、交换机等)、主机和子网。拓扑发现作为配置管理和失效管理中的一项重要

12、功能，是网络管理的一个重要组成部分。拓扑发现同时也是衡量一个商业网络管理系统成败的重要尺度，在整个网络管理系统的开发中占有相当重要的地位。本论文的重点之一就是研究适合于中小型网络(如:校园网)的拓扑自动发现算法。网络拓扑图(Network Topology Map)是拓扑结构的可视化表现形式，拓扑发现生成的网络拓扑图可以帮助网络管理员掌握网络拓扑结构，迅速定位失效地点，确定失效影响的范围，还可以成为拾取网络元素并调用其它管理功能模块的共同出发点。随着WWW的出现，基于Web技术的网络管理成为网络管理的一种新的趋势，它使网络管理不再需要地理位置、具体平台和专业技能等要求，从而给网络管理带来许多方

13、便。目前，在网络管理标准中，主要有两大网络管理体系：ISO的CMIS/CMIP(公共管理信息服务及协议)和IETF的SNMP(简单网络管理协议)，它们从不同的技术观点来看待网络管理问题。其中CMIP庞大、复杂，是一个大而全的协议，难以理解、不易实现，且使用时CMIP的资源占用量是SNMP的数十倍，所以并没有得到工业界的广泛支持l;而IETF的SNMP设计简单、易于实现，所以一经提出就得到了工业界的广泛响应，许多公司相继推出了基于SNMP协议标准的网络管理系统和产品，如SUN公司的SunNetManager，HP的OpenView，IBM的NetView/6000等等。本文所研究实现的网络拓扑发

14、现算法也是建立在SNMP协议基础上的。1.2 本文的研究目标及文章组织1.2.1 研究目标上面一节中已经说到在网络管理软件中,构造网络拓扑是一个重要功能,能否提供一个直观、全面的网络拓扑结构是网络管理的关键,在网络拓扑的构成过程中,会涉及这样几个问题: (1) 在实际网络系统中会涉及到不同的设备平台,彼此之间有不同的信息表示格式,如何通过一个较为通用的接口获取设备的拓扑信息; (2)需要哪些信息能够反映设备的连接状态; (3) 如何对获取到的拓扑信息进行进一步的处理,以直观的形式展现给用户。在目前网络运行中, SNMP (简单网络管理协议) 得到了极为广泛的应用,主要的设备都能够支持该协议,同

15、时该协议提供了极为丰富的MIB (管理信息库) 变量供网络管理使用。因此SNMP 成为获取网络信息的重要方式。图1.1 设计框架如图1.1所示，本文的研究目标是开发一个通过基于SNMP协议的网络拓扑发现算法来获取路由信息，对采集后信息进行分析后，利用java技术在web的环境中进行网络拓扑结构（网络拓扑图）生成的系统。1.2.2 文章组织本文首先在第二章中对网络拓扑发现的一些常用技术进行了简介，并着重介绍了SNMP协议的相关内容，第三章研究了基于不同协议的网络拓扑发现算法，第四章中介绍本系统的拓扑发现算法和实现技术，第5章介绍了网络拓扑结构生成的实现。 第二章 网络拓扑发现概述确定个规模较大且

16、经常变化的网络拓扑结构是很困难的，但准确的拓扑信息在网络管理方面起着很重要的作用，通过网络拓扑信息我们可以判断当前设备的配置是否合理，同时它也为网络故障的排除提供了重要的依据。2.1网络拓扑发现概述2.1.1网络拓扑发现概念网络拓扑发现就是探测网络拓扑机构信息，形象地描述网络设备间的互连关系。网络拓扑可表示为一张无向图G=(N，E)，其中N是节点集，表示网络中的互连设备，有时候也可能是由这些设备组成的子网甚至是一个自治系统(Autonomous System)；E是边集，表示这些设备或者网络之间的连接关系7。2.1.2网络拓扑发现对象拓扑发现的对象分为两种，一种是设备的发现，包括:子网、路由器

17、、交换机、主机、接口等，甚至网络本身也是发现对象;另一种是发现网络元素之间的物理布局与互连关系，其中包括路由器和路由器的连接、路由器和子网的连接、路由器和交换机的连接等。设备本身的互连关系构成了拓扑发现的所有内容。2.1.3网络拓扑发现前的准备工作网络拓扑发现需要明确的问题有几个方面:第一，需要确定拓扑发现要针对网络层次的哪一层。只有明确了网络的层次，才能明确到底什么样的信息需要采集，才能使算法有较好的适应性。第二，确定采用的是被动监测技术还是主动监测技术来采集网络拓扑信息。被动监测技术即在所有观测的网络中都加入一个探测器，其优点是仅向网络管理主机递交各个网络的拓扑信息，无额外流量，负担小，但

18、花费时间长。对大型网络来说，将探测器安装到所涉及的各个网络中并不实际。主动监测技术即网络管理主机向所有管理网络发探测包，采集返回信息，优点是速度快，缺点是产生流量大，对低速网络不太合适。第三，确定用何种方式收集信息。对于收集信息的方式，一种是采用网络管理信息协议来收集网络的信息，另一种是采用一种通用的协议来实现对于网络信息进行采集，利用ICMP、DNS等协议向网络上的设备发送消息包/接收消息包来获取网络拓扑信息，并且在对已有信息进行分析以及处理的基础上进一步获取更多的信息，从而可以收集到整个网络的拓扑信息。2.1.4常用的网络拓扑发现技术1)PingPing是用于IP网络的最早的工具之一，用它

19、来检查一个节点是否启动并运行以及测量它的往返时间，通常关联到源主机和目的主机3。这意味着我们能够使它来发现忽略下层网络的信息，在某些情况下这是理想的结果。例如当我们想要测量在几对节点之间通信的性能而不关心网络的其他部分时。Ping工具主要用于检测目的主机是否在网络中存活，Ping一个存活的主机回应的时间一般为微妙级或毫秒级，对一个关机的主机或不存在的主机，回应时间为205，这样就影响了ping的效率。另一个使用ping的途径是定向的广播ping。这意味着所发送的目的地址为一个子网的广播地址，这个子网的所有节点必须对这个广播ping进行相应。这样有助于快速发现子网内所有的主机(通过保存对Ping

20、做出回应的所有节点的IP地址)。但当前的网络中我们不能使用Ping的广播特性，因为这个特性是网络的一个安全漏洞，它可能被拒绝服务攻击所利用。2)Traceroute由Van Jacobson编写的TraceRoute程序是一个能更深入探索TCP/IP协议的方便可用的工具。尽管不能保证从源端发往目的端的两份连续的IP数据报具有相同的路由，但是大多数情况下是这样的。TraceRoute程序可以让我们看到IP数据报从一台主机到另一台主机所经过的路由。TraceRoute程序还可以让我们使用IP源路由选项。TraceRoute程序使用ICMP报文和IP首部中的ITL字段(生存周期)。其原理如下:开始时

21、，源主机将IP报文的TTL值设置为1，发送至目的主机，第一个路由器收到此报文后，将TTL值减1，丢弃此报文，并发送一个超时的ICMP报文给源主机，信源接收到此报文后，解析出第一个路由器的地址。然后，源主机将TTL为2的报文发送给目的主机，第一个路由器把它的TTL值减1后转发给第二个路由器，第二个路由器收到后再减1，报文TTL值变为0，该路由器丢弃此报文，并发送一个类型为超时的ICMP报文给源主机。这样就得到了第二个路由器的地址。如此循环下去，直至报文正确到达，源主机得到了通往目的主机的路由。通过Traceroute还能得到从源主机到这条路径上任何一个节点的往返延时。Traccroute和Pin

22、g都有当目的节点不存在时时间延迟较大的缺点。并且当路径上的路由器对源节点发送的包不相应时，traceroute可能产生错误的结果。3)SNMP随着Internet的迅速发展，作为Internet标准的TCP/IP协议也在发展。TCP/IP技术是连接异构网络的有效工具，目前己经成为事实上的标准，这样基于TCP/IP的SNMP由于易于实现，也成了网络管理事实上的标准。每个设备的MIB中存储了设备所运行的进程、表现方式和可以读取的一切信息。利用SNMP协议，可以获得所需的设备信息，根据这些信息来构造网络拓扑关系。笔者将在后面对该协议进行详细的介绍。4)DNS一个域的域名服务器(DNS)维持该域内的每

23、个名字到其IP地址的绑定。大多数域名服务器通过“区域传输”命令返回该域内名字的列表。由此理论上DNS的域转换可以发现域内的所有主机和服务器。这种技术快速、准确、开销小。但是发现不准确，因为用DHCP获取IP地址的主机并没有DNS服务，而且，有的网络因为安全原因关闭了DNS域转换服务1。5)ARP地址解析协议(ARP)在IP地址和物理地址之间做映射。ARP协议是一个基础协议，它的运行对于应用程序或系统管理员来说一般是透明的9。有以下优点:第，ARP是动态的。之所以称为动态的是因为这个过程是自动完成的，一般应用程序用户或系统管理员不必关心。第二，ARP是一个标准并且对每个支持TCP/IP的设备都可

24、用，与链路协议无关。第三，ARP可用于IP子网，提供在一个路由Intemet中设备间通信非常简单的方法。6)其它技术l 路由信息协议(RIP)RIP协议是一种距离向量路由协议，它要求路由器每个节点存放到各个目标节点的距离。距离指到达目标节点所经过的跳数。RIP要求所有或部分路由器侮隔30秒向相邻路由器发送自己完整的路由表，同时接收其他相邻路由器发送来的路由表项更新报文，将其距离值与其本身的路由表进行比较更新。每个路由表项设定相应的定时器，若在六个路由器广播周期内没有收到该路由表项的更新报文，则认为该路由表项失败，并在240秒后将其从路由表中删除。利用RIP协议，可以从路由器设备中提取通过该设备

25、的所有IP地址或IP子网的路由信息表，构造出拓扑信息连接表，但RIP没有子网地址的概念，没有端口级的拓扑连接信息3。并且要求所有的路由器支持RIP协议。l 开放最短路径优先(OSPF)协议OSPF是除RIP外的另一个内部网关协议，运行在一个自治系统中，与采用距离向量的RIP协议不同的是，OSPF是一个链路状态协议。距离向量的意思是 RIP发送的报文包含一个距离向量(跳数)。每个路由器根据它所接收到邻站的这些距离向量来更新自己的路由表。在一个链路状态协议中，路由器并不与其临站交换距离信息。它采用的是每个路由器主动地测试与其邻站相连链路的状态，将这些信息发送给它的其他邻站，而邻站将这些信息在自治系

26、统中传播出去，每个路由器接收这些链路状态信息，并建立起完整的路由表6。通过访问自治系统每个区域中某个路由器相关的OSPF路由表信息，可以构造整个自治系统的网络拓扑图。对以上网络拓扑发现的各种技术的分析比较如下表2.1，从这张表中可以看出，网络拓扑发现的各种技术各有利弊。表2.1各种拓扑发现技术的比较PingTracerouteSNMPDNSARPOSRF RIP适用性所有网络域所有网络域多数网络域少数网络域所有网络域少数网络域网络负载低高低低低低速度慢慢快快快快准确性较准确较准确较准确较准确较准确准确2.2 SNMP协议介绍由于本论文是基于SNMP协议下的，所以笔者在这里着重的介绍一下SNMP

27、。SNMP(简单网络管理协议)是目前最流行的一个网络管理协议。作为应用层上的协议，它主要通过一组Internet协议及其所依附的资源提供网络管理服务。利用SNMP管理工作站可以远程管理所有支持这种SNMP的网络设备，包括监视网络状态、修改网络设备配置、接收网络事件警告等。2.2.1 SNMP的发展SNMP在1989年作为基于TCP/IP互联网的一个标准而被广为接收和采用。1991年发布了SNMp的一个补充RMON(Remote Network Monitoring:远程网络监控)。RMON扩充了SNMP的功能，包括对LAN的管理以及对依附于这些网络的设备的管理。1993年，SNMP的改进版SN

28、MPv2开始发布，自此，原来的SNMP便被称为SNMPvl。最初的SNMPv2最大的特色是增加了安全特性，因此被称为安全版的SNMPvl。但不幸的是，经过儿年试用，SNMPv2并没有得到厂商和用户的积极响应，并且也发现自身还存在一些严重缺陷，因此，在1996年正式发布的SNMPv2中，安全特性被删除了。这样，SNMPv2对SNMPvl的改进程度便受到了很大的削弱。总的来讲，SNMPv2对SNMPvl的改进主要包括以下三个方面:支持分布式管理、改进的管理信息结构(SMI)和增强了管理信息通信协议的能力。最后，在1998年发布了SNMPv3，它定义了SNMP的安全性以及将来改进的总体结构，在SNM

29、Pv3介绍文档中对SNMPv3的表述为:SNMPv3等于SNMPv2加上安全和管理。SNMPv3预定于SNMPv2一起使用，但也可以和SNMPv1一起使用1。2.2.2 SNMP的协议层次简单网络管理协议(SNMP)是一个应用层的协议，它用于实现网络设备之间管理信息的交换。使用SNMP来访问网络设备的MIB数据库，网络管理员可以迅速发现影响网络性能的问题并解决问题1。SNMP工作于UDP协议之上，因此使用它在主机间通讯时无需先建立连接。这种方法降低了系统开销，但对报文到达的正确性不做保证。SNMP将管理问题分为两个部分，并为每个部分定义了标准。第一部分是有关信息通信规则的，协议定义了管理机上的

30、客户软件如何与代理通信，同时定义了管理机与代理交换消息的格式和含义以及名字与地址的形式。第二部分有关被管理的数据，协议定义网络设备必须保存的数据项和每个数据项的名字以及用于表示名字的语法。2.2.3 SNMP管理模型SNMP的网络管理模型如图2.1所示，包括四个关键元素1：图2.1 SNMP管理模型l)管理工作站:一般是一个单机设备或者是一个共享网络中的一员。无论是哪种情况，管理站都是管理者作为网络管理员与网络管理系统的接口。2)管理代理:当前主流路由器、交换机等设备现在都支持SNMP操作，即对来自管理站的SNMP信息查询和请求做出响应，同时还可能异步的通过Trap操作主动向管理站提供一些重要

31、的非请求信息。3)管理信息库:描述了所有可以由SNMP管理的信息的集合，其中每个信息元素都称为一个对象。任何支持SNMP协议的代理都应该能够对MIB中定义的对象的信息的查询做出响应，任何使用SNMP协议的网络管理站也都应该知道它能够从代理那里得到的信息都在MIB定义的范围内。4)网络管理协议:管理站和代理之间是通过SNMP网络管理协议连接的，SNMP协议是一个应用层协议，使用网络层提供的UDP传输服务来传递消息、，标准的代理监听端口为161。当一个网管应用要求得到代理端的信息的时候，它就向SNMP核心进程提出这个请求，核心进程从本地的MIB中得到所需的对象的信息，然后构造SNMP请求报文，最后

32、将此报文使用UDP协议发送到代理进程的161端口上。代理进程在收到这个请求后，访问其本地的MIB库以取出管理站所需信息，然后构造SNMP响应报文，最后使用UDP协议将此报文发送给管理站。管理站的SNMP核心进程再将得到的信息传递给管理站上的网管应用就完成了一次信息交换。2.2.4 SNMP协议报文和通信原语1)SNMP协议报文(l)SNMP协议的报文格式如下1:图2.2 SNMP报文格式(2)一个SNMP实体传递一个报文给另一个SNMP实体的过程:首先，利用上面的格式，构造一个PDU。其次，连同源地址、目的地址和共同体名，将该PDU传给认证服务，由认证服务进行必要的数据转换，然后返回结果。再次

33、，协议实体构造一个SNMP报文，包括一个版本号、共同体名和由认证服务返回的结果。最后，用基本编码规则，为报文进行编码，并将编码结构传给传输服务。(3)一个SNMP实体在接收SNMP报文时的过程:首先，对报文进行基本语法检查，如果解析错误，就抛弃该报文。其次，验证SNMP版本号，如果不匹配，就抛弃报文。最后，协议实体将用户名字、源地址、目的地址和报文中的PDU部分传给认证服务:如果失败，认证服务给SNMP协议实体发信号，指示它产生一个SNMP Trap报文以及抛弃该报文。2)变量绑定当管理站想要得到一个特定代理的特定MIB组中的所有标量对象信息时，它可以发送一个请求所有标量的报文，并且得到一个包

34、含所有值的响应。这样可以减轻网络管理的通信负担。为了实现上述的对象交换，所有的SNMPPDU都包括一个变量绑定的域。这个域由一系列对象实例标识符和这些对象实例的值组成。3)通信原语SNMP定义了5种通信原语实现管理进程和代理进程之间的交互信息，它们分别是1:(l)Get-request原语:get- request PDU由网络管理站的SNMP实体发出。它包括的域山前血的报文格式中给出。PDU类型说明这是get-request PDU。Request-id是发送实体为每个请求分配一个编号，用以标识同一代理的多个未完成的请求，variable-binding是经过2)操作的被请求的对象实例列表。

35、管理代理的SNMP实体在接收一个Get-request PDU后，通过返回一个get-response PUD作为响应。如果代理的SNMP实体能够为收到的PDU中变量绑定列表的所有变量提供值，则get-response PDU为变量绑定域中每个变量赋一个值。如果其中任何一个变量的不能得到，则所有变量的值均不返回。(2)Get-next-request原语:与get-request操作有相同的数据格式和相同的数据交换模式。它们的操作都是原子同步方式，即要么所有的请求值都被返回，要么一个也不返回。不同之处是:get-request PDU的变量绑定列表中的每个变量指的是将要被返回的对象实例，而对于

36、get-next-request PDU，每个变量将要返回的是按字典排序的下一个对象实例的值。Get-next-request PDU的工作模式使得管理站可以动态发现一个MIB视图的结构，同时也为检索一个未知的表提供了有效的方法。这时，代理返回的是列表中每个对象标识的按字典排序的下一个对象实例的值。(3)Set-request原语:由管理进程发出，请求设置进程中一个或多个变量的值。(4)Get-response原语:由代理进程发出的，向管理进程返回的一个或多个变量的值，它是set-request操作的相应。(5)Trap原语:代理进程主动发出的报文，通知管理进程有某事发生。2.2.5 使用SN

37、MP协议时所涉及的内容2.2.5.1管理信息库MIB管理信息库MIB(Management Information Base)是网络管理系统中所有被管理元素信息的数据库23。数据库中的元素是网管中的被管资源，且被管资源以对象来表示，每个对象表示被管资源某一方面的属性。通过对这些对象的存取访问，就可以得到网络设备的所有静态或动态内容，涵盖网络性能、配置、路由和故障等各个方面。每个对象又包含若干信息变量，每个信息变量包含如下信息:变量名、变量的数据类型、变量的读写属性、变量的值。l)MIB的数据结构MIB是一个树形结构的数据库，树中的每个节点都是一个对象，MIB就是由一系列的对象组成，如下图所示:

38、system(1) Interface(2) at(3) ip(4) icmp(5) tcp(6) udp(7) egp(8)org(3)Ccitt(0)ISO-joint-Ccitt(2)Intemet(l)1.3.6.1Diretory(1)dod(6)Mgmt(2)Private(4)Enterprises(1)Experimental(3)MIB- 1.3.6.2.1RootISO(1)图2.3 MIB的树型结构ROOT为MIB树的根节点，它有三个子树:ISO(1)：由ISO管理。CCITT(0)：由CCITT管理。ISO-joint-CCITT(2):由150和CCITT共同管理。在

39、ISO(l)节点下由一些其它的子树，其中0rg(3)是ISO为其他组织定义的子树。在org(3)子树下，一个值得引起注意的特殊节点是dod(6)，该节点被分配给了美国国防部使用。dod(6)节点下的一个子树internet(l)分配给Internet体系结构委员会来管理。在internet(1)节点下包括了四棵子树:(l)directory(1)子树该子树保留给051目录服务，以备将来使用。(2)mgmt(2)子树该子树用于那些在IAB( Internet体系结构委员会)所批准认可的管理信息库的定义，目前有两个版本:MIB-I和MIB-。由于在任何配置中都只能有一个MIB存在，因此两个版本的M

40、IB提供相同的对象标识符。现在使用的大多是MIB-。Mgmt(2)子树的MIB(2)子树下定义了目前使用最广泛的各种对象，一般称它们“组”。在它下面定义的组分别为:l System组:提供被管理设备的总体信息。l Interfaces组:提供网络实体的物理层接口的信息，包括配置信息和每个接口上发生的事件的统计信息。l IP组:提供了一个网络节点中有关IP实现和操作的信息。在网络管理系统中使用非常广泛。l At组:设备的地址转换信息，在MIB-下，该组内容在IP组中。l ICMP组:包括了有关ICMP的实现和操作的信息。保存了对各种类型的ICMP信息的接受和发送的统计结果。l TCP组:主要用于

41、对流量控制、丢失重传和网络拥挤等问题的解决。l UDP组:提供有关UDP发送和接收的数据包信息。l EGP组:由有关实体的EGP信息和一个记录每个EGP邻居信息的表组成。l SNMP组:包括有关SNMP实现和操作的信息。(3)experimental(3)子树该子树下包含了在Internet试验中使用的对象。(4)private(4)子树该子树用来指定用户扩展定义的对象。网络管理系统访问最多的部分是该子树下的enterprises(l)节点。该节点下的每个子树分配给一个企业，而企业必须先向认B登记注册它们自己的厂商代码，然后就可以在该代码下创建它们自己的对象。2)从代理获得MIB变量的实现为了

42、对MIB对象有更深的了解，这里对MIB变量获取的过程进行简单介绍。代理作为服务器方，后台运行着一个等待进程，这个进程不断等待来自网络管理者的服务请求，当收到来自代理的请求时，经过语法分析、消息认证等过程后，从自己的MIB库中得到管理者所请求的MIB变量的值，最后取出相应的应答。从代理获取MIB变量要经过如下几步:(l)建立管理者和代理之间的连接首先，作为客户方的管理者要主动和服务方的网络代理建立通信机制，因为SNMP是基于无连接的用户数据报协议(UDP)，所以这里使用无连接的数据报层。首先构造Socket，然后使用bind系统调用进行地址绑定是用来给已建立的socket分配任一地址和端口号。把

43、internet地址设为INADDR-ANY，系统将会在可选择的本机地址中选择一个可用的地址进行绑定。绑定后，就可以利用此套接口进行通信了。(2)构造协议数据单元(PDU)SNMP消息是通过SNMPPDU来传送的，所以在发送SNMP消息之前必须构造协议数据单元(PDU)。根据用户的输入信息，构造一个PDU数据结构，构造一个可以用来传送信息的PDU，将所请求的对象放入变量绑定列表，并将变量绑定加入到PDU中。(3)协议数据单元构造好后，发送请求。Send to系统调用将获取目的地址并发送报文。(4)接受代理的响应。(5)读取数据。2.2.5.2 SNMP API基于SNMP的网络拓扑发现的基础就

44、是利用SNMP协议向网络设备发送 SNMP get请求，因此实现SNMP协议就成为整个系统实现的关键一步。我们可以利用许多公司提供的SNMP的开发工具包 (SNMP API)来开发网络拓扑发现的相应程)子。目前比较流行的SNMP的开发工具包就是CMU大学的UCD-Snmp18，Hp公司的Snmp+19，Advent公司的Jsnmp20和Microsoft公司的winSNMP，它们各有优缺点。这里笔者就不一一介绍了。第三章 网络拓扑发现算法的研究这里笔者将讨论和分析几种主要拓扑发现的算法，它们将上一章中介绍的几种网络拓扑基本技术组合在了一起。笔者觉得通过对这些算法的介绍，能够扩充读者的思路，以便

45、比较各个网络拓扑发现的算法的优缺点。3.1 基本算法本论文讨论的拓扑发现算法是在下述算法的基础上扩展完成的，该算法的描述如下：1、确定一个IP地址的“临时”集合，这些IP地址对应着存在或不存在的主机和路由器。2、对集合里的每一个元素，作如下处理:a、验证这个IP地址是否可达;b、如果可达，将此地址不重复的加入到“永久”集合中;c、一用这个地址产生更多的IP地址，并把这些新产生的地址加入到临时集合中。对基本算法的一些说明:1、算法中存在两个集合，分别为临时集合和永久集合。临时集合中存放着等待被访问的IP地址，这些地址也许并不存在。永久集合中存放着实际存在并可达的IP地址。在下面具体算法的初始状态

46、下，临时集合被设置成不同的初始值(详见具体算法)，而永久集合通常为空集。2、拓扑发现算法的一个重要思想是通过某个己知的IP地址来获取更多的IP地址，以此不断的扩大拓扑发现的地址范围。在具体的各种算法中，利用临时集合中的某个可达地址产生更多IP地址的方法各不相同，下面儿个小节将详细介绍这些方法，这里只是做一个笼统的概括。3、当算法完成以后，拓扑发现的结果由路由器连接关系、路由器和子网连接关系、子网、主机四个队列表示出来。队列中的每一项都含有一些附加的信息，如:主机名称、路由器的接口、数量和类型等等。这些信息被存储在文件或数据库中。接下来将讨论在这个算法基础上产生的一系列具体算法。3.2 基于AR

47、P和SNMP的拓扑发现算法这是一个最简单的算法，它假设域中所有主机都运行SNMP。这种算法首先获得起始主机的缺省路由器，然后通过发出SNMP请求报文来访问该路由器的路由表和ARP(地址解析协议)表，分别得到与之相邻的路由器和主机，接着算法循环遍历所有的路由器和主机直到遇到一个指定域之外的主机为止9。具体算法描述如下:1、初始化临时集合和永久集合，临时集合=起始路由器，永久集合为空集;2、对临时集合里的每一个路由器，作如下处理:a、ping该路由器;b、如果路由器处于活动状态，将它加入到永久集合中;c、用SNMP方法获取路由器的ARP地址表，并把地址表中的主机加入土机队列:d、将主机列表加入到永久集合中;e、用SNMP方法获取路由器的路由