网络拓扑发现技术探析

时间：2024-09-03

◆朱海滨

网络拓扑发现技术探析

◆朱海滨

（国家海洋局北海信息中心山东 266061）

随着科学技术水平的提升，计算机网络技术也得到了快速的发展，并且得到了广泛的应用，在农业、商业与军事等诸多领域，计算机网络技术均有着重要的意义。目前，社会正处于信息化的时代，其最为显著的标志便是计算机网络技术，这一技术对社会的发展、国家的进步有着深远的影响。在21世纪，计算机网络技术的普及程度不断加深，其影响力也在不断加大，对社会的发展与国家的进步均有着积极的作用。现阶段，世界发展趋于一体化与全球化，在信息化时代的环境下，国家的各个领域均开始应用计算机网络技术，不仅促进了社会的信息化发展，还推动了社会的经济效益增长，研究计算机网络技术的应用与发展，利于现代化建设的实现，利于信息资源的共享，利于计算机网络的发展。

网络拓扑；SNMP；ICMP

0 前言

网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。其中星型结构便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点，也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时它的网络延迟时间较小，传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是，中心系统必须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。适用场合：局域网、广域网。网络管理就是通过某种方式对网络进行管理，使网络能正常、高效、稳定、安全、可靠地运行。通过网络管理，使网络中的各种资源得到更加有效的利用，以维护网络的正常运行，并为网络性能的改善供全方位的动态支持。特别是当网络出现故障时。网络管理系统要能及时地报告和处理，并协调和保证网络的高效运行。随着网络的发展，规模的增大，复杂性的增加，以前的网络管理技术已不能适应网络的迅速发展。网络系统规模的日益扩大和网络应用水平的不断提高，一方面使得网络的维护成为网络管理的重要问题之一，例如，排除网络故障更加困难，维护成本上升等；另一方面如何提高网络性能，也成为网络系统应用的主要问题。虽然可以通过增强或改善网络的静态措施来提高网络的性能，比如提高网络服务器的处理能力，及采用网络交换等新技术来扩展网络的宽带等。但是网络运行过程中负载平衡等动态措施也是提高网络性能的重要方面。所以网络管理不仅仅是一个保证网络正常运行的方法和手段，并已经开始成为提高网络性能的关键技术之一。网络管理不仅是计算机网络中的一系列方法与手段，同时也是网络发展和应用中一个重要技术，且网络管理对网络技术的发展有着很大的影响，并以成为现代信息网络中最重要的研究课题之一。通过网络管理，网络管理员可记录网络资源的使用情况并监测网络运行状态，监控用户对网络系统的操作和对网络资源的使用，分析网络数据流量和网络性能，监测对网络的非法入侵或对非法地址的访问，从而加强对网络的管理，使网络能够高效、稳定、安全、可靠地运行。所以，一个功能完善的网络管理系统，对于一个计算机网络系统具有极为重要的意义。

1 网络拓扑发现技术分析

随着计算机网络应用的广泛深入，用户对网络的可靠性提出了越来越高的要求，同时要求网络管理系统能够容纳不同厂家的网络互联设备。为了有效地管理大型异构计算机网络，更好地满足用户的需求，网络管理必须实现标准化，通讯领域的主要国际组织在这方面作了大量的研究工作。在网络管理模型中，网络管理者和代理之间需要交换大量的管理信息。这一过程必须遵循统一的通信规范，我们把这个通信规范称为网络管理协议。网络管理协议是高层网络应用协议，它建立在具体物理网络及其基础通信协议基础之上，为网络管理平台服务。目前使用的标准网络管理协议包括：简单网络管理协议（SNMP），公共管理信息服务／协议（CMIS／CMIP）。

简单网络管理协议（SNMP）是IETF（The Intemet Engineering Task Force）提出的面向Intemet的管理协议，其管理对象包括桥、路由器、交换机等内存和处理能力有限的网络互联设备。SNMP相关标准的起始点是1987年11月发布的简单网关监视协议（SGMP），到80年代中期IETF制定了SNMP的第一个版本（SNMPvl）。SNMPvl是一个简单的协议，即使在大规模网络上也易于实现。考虑到SNMPvl在安全性和数据组织上的一些弱点，IETF定义了SNMPv2来弥补SNMPvl的缺陷。如在数据组织方面，SNMPv2允许详细的变量定义及专用的表操作。SNMP采用轮淘监控的方式，管理者以一定的时间间隔向代理请求管理信息，管理者根据返回的管理信息判断是否有异常事件发生。轮询监控的主要优点是对代理资源的要求不高，缺点是管理通信的开销大。SNMP于其简单性得到了业界广泛的支持，成为目前最流行的网络管理协议。

公共管理信息服务／协议（CMIS／CMIP）是ISO定义的网络管理协议。它的制定受到了政府和工业界的支持。CMIP的优点是安全性高、功能强大，CMIP协议不仅可用于传输管理数据，而且可以执行一定的任务。但是由于CMIP对系统的处理能力要求过高，限制了他的使用范围。CMIS／CMIP建立在七层模型基础之上。ISO 9595定义了公共管理信息服务CMIS，它提供了7种管理操作服务元素，ISO 9596定义了公共管理信息协议CMIP。CMIP采用管理站／代理模型，当对网络实体进行监控时，管理者只需向代理发出一个监控请求，代理会自动监视指定的管理对象，并在异常事件（如线路故障）发生时向管理者发出指示。CMIP的这种管理监控方式称为委托监控，委托监控的主要优点是开销小、反应及时，缺点是对代理的资源要求高。CMIP协议功能强大，但是操作复杂，覆盖范围广，难于实现。

ICMP协议与SNMP协议由于构成指挥控制系统网络的设备具有类型多，分布地域广，所处的网络层次跨度大，通信能力（包括数据处理的实时性、可靠性等）要求高等特点，不仅给系统维修保障工作带来了较大的困难，而且对传统的在线监测技术提出了挑战。基于ICMP协议的监测技术比较成熟，具有通用性强，可靠性高，实现简单等优点，但是该方法需要频繁地轮询网络设备，势必会给被监测设备所在的网络注入大量的测试流量，占用大量宝贵的网络资源，容易造成网络拥塞，严重时会造成网络的瘫痪，同时该方法的实时性较差。对于指挥控制系统这一特定的应用背景来说，这些缺点都是致命性的。基于SNMP协议的监测方法是目前比较智能化的方法，具有较高的实时性，且不会占用过多的网络资源，但是该方法要求被监测的网络设备必须支持SNMP协议，所以通用性不强，而且当网管软件死机或通信链路出现问题时，告警信息无法由被管对象发送至管理端。该方法局限于对网络设备的监测，由于故障关联性的存在，会导致系统定位不准确。