摘要:網絡拓撲發現是網絡工程的一個重要的研究子分支,是實現網絡管理的基礎性環節。由於大規模IP網絡本身所具有的大規模性、動態性、異構性等特點,使得面向大規模IP網絡的拓撲發現成爲一項非常具有挑戰性的課題。爲了提高IP網絡拓撲發現的效率和真實性,人們發明了多種多樣的網絡拓撲發現方法。本文介紹網絡拓撲發現的分類,重點探討了基於SNMP的網絡拓撲發現技術。
關鍵詞:大規模IP網絡;拓撲發現;SNMP
一、網絡拓撲發現概述
(一)網絡拓撲發現的概念
網絡拓撲是指網絡元素及其之間的連接關係。這裏所講的網絡元素,既可以是路由器,也可以是交換機、網橋等,還可以是客戶端、服務器,甚至是子網、AS等。這裏所講的網絡,既可以指局域網,也可以是互聯網,也可以是互聯網的一部分。而網絡拓撲發現,就是指發現並確定網絡元素及其之間的連接關係。
(二)互聯網的拓撲結構抽象
網絡技術發展到今天,除非爲某種特殊應用而專門設計的局部網絡,以太網( Ethemet)已經成爲事實上通用的網絡組網方式,TCP/IP協議簇已經成爲事實上的網絡通訊協議標準。從概念上說,互聯網可以看作是一個個小的局域網絡透過互聯(互連)而成的。但一方面,組成互聯網基礎的各個局域網絡的拓撲結構本身可能很不相同,另一方面,各個局域網絡的之間的互聯(互連)關係也千差萬別。因此,互聯網的拓撲結構不可能用局域網三種基本的網絡拓撲結構進行抽象。
二、網絡拓撲發現的分類
(一)按照網絡拓撲發現的對象進行分類
按照對象的不同對網絡拓撲發現進行分類,可分爲面向域內的網絡拓撲發現和跨域的網絡拓撲發現。
面向域內的拓撲發現,是指面向同一AS或者同一ISP、甚至更小規模的局部網絡的拓撲發現技術。跨域的網絡拓撲發現則是指面向不同AS(或ISP)網絡的拓撲發現技術。二者的不同主要在於,面向域內的拓撲發現網絡管理員一般具有對網絡元素的管理和控制權,而跨域的拓撲發現網絡管理員一般無法對域外的網絡元素進行管理和控制。由於探測的對象不同,因此所適用的網絡發現方法以及網絡拓撲發現的目的等均有很大的不同。由於網絡管理員不能對網絡元素進行管理和控制,因此在一般情況下,跨域的網絡拓撲發現比域內的網絡拓撲發現困難得多。
(二)按照網絡拓撲發現的方法進行分類
按照發現方法對網絡拓撲發現進行分類,可分爲主動式網絡拓撲發現和被動式網絡拓撲發現。
所謂主動式的網絡拓撲發現,是指將一組精心設計的數據報注入被探測的.網絡,透過對網絡反饋資訊進行分析,得到網絡的拓撲連接情況。例如,各種基於Traceroute的網絡拓撲發現方法,就是典型的主動式網絡拓撲發現。基於SNMP的網絡拓撲發現,從原理上也應該歸類爲主動式的網絡拓撲發現方法。由於主動式網絡拓撲發現可以根據探測需要,由探測發起者對探測數據報進行專門設計,因此適用情形較廣,可以探測網絡範圍可以很大,並且可透過提高注入數據包的科學性和合理性,不斷提高網絡拓撲探測的準確度。主動式網絡拓撲探測的缺點主要是探測數據報將增大網絡的負荷。在大規模多點探測中,甚至有可能導致網絡性能的嚴重降低。在極端的情況下,由於注入數據報嚴重改變了網絡負荷,甚至使探測到的網絡拓撲與實際情況不相符。
而被動式的網絡拓撲發現,則是指對網絡元素間的數據進行偵聽,透過對偵聽得到的數據進行分析,進而得出網絡的拓撲連接情況。例如,透過偵聽路由器間的OSPF交換數據包來探測網絡拓撲的方法,就是一種被動式的拓撲發現方法。被動式的網絡拓撲發現方法不向網絡注入數據包,因此對網絡負荷的影響較小。但由於被偵聽的只是局部網絡,因此往往透過分析也只能得到局部網絡的拓撲情況。另外,偵聽得到的數據可能存在很多不真實的數據,如不能對數據進行有效的分析處理,有可能得到不真實的網絡拓撲圖。
(三)按照網絡拓撲發現的粒度分類