網絡拓撲發現技術探析

◆朱海濱

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網絡拓撲發現技術探析

◆朱海濱

（國家海洋局北海信息中心 山東 266061）

隨著科學技術水平的提升，計算機網絡技術也得到了快速的發展，并且得到了廣泛的應用，在農業、商業與軍事等諸多領域，計算機網絡技術均有著重要的意義。目前，社會正處于信息化的時代，其最為顯著的標志便是計算機網絡技術，這一技術對社會的發展、國家的進步有著深遠的影響。在21世紀，計算機網絡技術的普及程度不斷加深，其影響力也在不斷加大，對社會的發展與國家的進步均有著積極的作用。現階段，世界發展趨于一體化與全球化，在信息化時代的環境下，國家的各個領域均開始應用計算機網絡技術，不僅促進了社會的信息化發展，還推動了社會的經濟效益增長，研究計算機網絡技術的應用與發展，利于現代化建設的實現，利于信息資源的共享，利于計算機網絡的發展。

網絡拓撲；SNMP；ICMP

0 前言

網絡拓撲結構是指用傳輸媒體互連各種設備的物理布局，就是用什么方式把網絡中的計算機等設備連接起來。拓撲圖給出網絡服務器、工作站的網絡配置和相互間的連接，它的結構主要有星型結構、環型結構、總線結構、分布式結構、樹型結構、網狀結構、蜂窩狀結構等。其中星型結構便于集中控制，因為端用戶之間的通信必須經過中心站。由于這一特點，也帶來了易于維護和安全等優點。端用戶設備因為故障而停機時也不會影響其它端用戶間的通信。同時它的網絡延遲時間較小，傳輸誤差較低。但這種結構非常不利的一點是，中心系統必須具有極高的可靠性，因為中心系統一旦損壞，整個系統便趨于癱瘓。對此中心系統通常采用雙機熱備份，以提高系統的可靠性。適用場合：局域網、廣域網。網絡管理就是通過某種方式對網絡進行管理，使網絡能正常、高效、穩定、安全、可靠地運行。通過網絡管理，使網絡中的各種資源得到更加有效的利用，以維護網絡的正常運行，并為網絡性能的改善供全方位的動態支持。特別是當網絡出現故障時。網絡管理系統要能及時地報告和處理，并協調和保證網絡的高效運行。隨著網絡的發展，規模的增大，復雜性的增加，以前的網絡管理技術已不能適應網絡的迅速發展。網絡系統規模的日益擴大和網絡應用水平的不斷提高，一方面使得網絡的維護成為網絡管理的重要問題之一，例如，排除網絡故障更加困難，維護成本上升等；另一方面如何提高網絡性能，也成為網絡系統應用的主要問題。雖然可以通過增強或改善網絡的靜態措施來提高網絡的性能，比如提高網絡服務器的處理能力，及采用網絡交換等新技術來擴展網絡的寬帶等。但是網絡運行過程中負載平衡等動態措施也是提高網絡性能的重要方面。所以網絡管理不僅僅是一個保證網絡正常運行的方法和手段，并已經開始成為提高網絡性能的關鍵技術之一。網絡管理不僅是計算機網絡中的一系列方法與手段，同時也是網絡發展和應用中一個重要技術，且網絡管理對網絡技術的發展有著很大的影響，并以成為現代信息網絡中最重要的研究課題之一。通過網絡管理，網絡管理員可記錄網絡資源的使用情況并監測網絡運行狀態，監控用戶對網絡系統的操作和對網絡資源的使用，分析網絡數據流量和網絡性能，監測對網絡的非法入侵或對非法地址的訪問，從而加強對網絡的管理，使網絡能夠高效、穩定、安全、可靠地運行。所以，一個功能完善的網絡管理系統，對于一個計算機網絡系統具有極為重要的意義。

1 網絡拓撲發現技術分析

隨著計算機網絡應用的廣泛深入，用戶對網絡的可靠性提出了越來越高的要求，同時要求網絡管理系統能夠容納不同廠家的網絡互聯設備。為了有效地管理大型異構計算機網絡，更好地滿足用戶的需求，網絡管理必須實現標準化，通訊領域的主要國際組織在這方面作了大量的研究工作。在網絡管理模型中，網絡管理者和代理之間需要交換大量的管理信息。這一過程必須遵循統一的通信規范，我們把這個通信規范稱為網絡管理協議。網絡管理協議是高層網絡應用協議，它建立在具體物理網絡及其基礎通信協議基礎之上，為網絡管理平臺服務。目前使用的標準網絡管理協議包括：簡單網絡管理協議（SNMP），公共管理信息服務／協議（CMIS／CMIP）。

簡單網絡管理協議（SNMP）是IETF（The Intemet Engineering Task Force）提出的面向Intemet的管理協議，其管理對象包括橋、路由器、交換機等內存和處理能力有限的網絡互聯設備。SNMP相關標準的起始點是1987年11月發布的簡單網關監視協議（SGMP），到80年代中期IETF制定了SNMP的第一個版本（SNMPvl）。SNMPvl是一個簡單的協議，即使在大規模網絡上也易于實現。考慮到SNMPvl在安全性和數據組織上的一些弱點，IETF定義了SNMPv2來彌補SNMPvl的缺陷。如在數據組織方面，SNMPv2允許詳細的變量定義及專用的表操作。SNMP采用輪淘監控的方式，管理者以一定的時間間隔向代理請求管理信息，管理者根據返回的管理信息判斷是否有異常事件發生。輪詢監控的主要優點是對代理資源的要求不高，缺點是管理通信的開銷大。SNMP于其簡單性得到了業界廣泛的支持，成為目前最流行的網絡管理協議。

公共管理信息服務／協議（CMIS／CMIP）是ISO定義的網絡管理協議。它的制定受到了政府和工業界的支持。CMIP的優點是安全性高、功能強大，CMIP協議不僅可用于傳輸管理數據，而且可以執行一定的任務。但是由于CMIP對系統的處理能力要求過高，限制了他的使用范圍。CMIS／CMIP建立在七層模型基礎之上。ISO 9595定義了公共管理信息服務CMIS，它提供了7種管理操作服務元素，ISO 9596定義了公共管理信息協議CMIP。CMIP采用管理站／代理模型，當對網絡實體進行監控時，管理者只需向代理發出一個監控請求，代理會自動監視指定的管理對象，并在異常事件（如線路故障）發生時向管理者發出指示。CMIP的這種管理監控方式稱為委托監控，委托監控的主要優點是開銷小、反應及時，缺點是對代理的資源要求高。CMIP協議功能強大，但是操作復雜，覆蓋范圍廣，難于實現。

ICMP協議與SNMP協議由于構成指揮控制系統網絡的設備具有類型多，分布地域廣，所處的網絡層次跨度大，通信能力（包括數據處理的實時性、可靠性等）要求高等特點，不僅給系統維修保障工作帶來了較大的困難，而且對傳統的在線監測技術提出了挑戰。基于ICMP協議的監測技術比較成熟，具有通用性強，可靠性高，實現簡單等優點，但是該方法需要頻繁地輪詢網絡設備，勢必會給被監測設備所在的網絡注入大量的測試流量，占用大量寶貴的網絡資源，容易造成網絡擁塞，嚴重時會造成網絡的癱瘓，同時該方法的實時性較差。對于指揮控制系統這一特定的應用背景來說，這些缺點都是致命性的。基于SNMP協議的監測方法是目前比較智能化的方法，具有較高的實時性，且不會占用過多的網絡資源，但是該方法要求被監測的網絡設備必須支持SNMP協議，所以通用性不強，而且當網管軟件死機或通信鏈路出現問題時，告警信息無法由被管對象發送至管理端。該方法局限于對網絡設備的監測，由于故障關聯性的存在，會導致系統定位不準確。

2 總結

目前SNMP應用很廣，幾乎所有的網絡廠商推出的網絡管理系統都支持SNMP協議，但它要求網絡上的大部分設備能支持SNMP并須對所涉及的網絡進行配置．而且由于路由器信息不能及時更新，從而影響收集到的信息的準確性。

采用通用協議（如ICMP）采集信息更適合于異種設備在一起工作的網絡，由于每個口實現一定支持ICMP，所以IP網絡上的設備都能被發現，因而它的局限性較小。其不足之處在于對所獲得數據的分析比較困難。

因此將這兩種方式結合起來，根據網絡環境的特點．取長補短，相信會有更好的發展前景。

[1]馬穎.計算機網絡自動拓撲發現的研究，2007.

[2]李明江.SNMP 簡單網絡管理協議，2007.

[3]吳遠.基于SNMP的網絡拓撲發現系統的研究和發現，2008.

[4]楊萬應.基于SNMP協議的多線程網絡拓撲發現算法的研究[J].中國電子商情?通信市場，2011.