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基于OSPF和SNMP的网络拓扑发现方法研究

作　者: 潘楠
导　师: 王勇
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 网络管理拓扑发现开放式最短路径优先简单网络管理协议线程池哈希查找
分类号: TP393.07
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

作为网络管理系统的重要组成部分,网络拓扑发现是人们探测和研究网络的一个重要方面。特别是随着网络规模的日益庞大和复杂,网络拓扑发现已经成为高效网络管理的基础。目前,如何快速、准确地发现网络拓扑结构是相关领域研究的重点和热点。传统的网络拓扑发现方法基本上都是基于SNMP协议的,但SNMP存在实时性较差,网络开销大等问题。由于OSPF协议具有收敛速度快、开销控制小等优点。因此,本文提出了OSPF与SNMP相结合的网络拓扑发现方法,分别对网络层和链路层实现拓扑发现,并在此基础上设计和实现了一个网络拓扑发现系统。本文的主要工作如下:提出一种基于OSPF的网络层拓扑发现算法。针对传统SNMP网络层拓扑发现算法采用主动探测手段,易造成低实时性、网络性能受影响等问题,提出一种基于OSPF协议的网络层拓扑发现算法。该算法采用被动监测方式,通过Jpcap获取OSPF协议中的链路状态更新报文,分析其中的Router LSA和Network LSA包含的拓扑信息,进而实现网络层拓扑结构的发现。仿真实验结果表明,该算法能够快速准确的获得网络层的拓扑结构。提出一种基于SNMP的链路层拓扑发现算法。针对传统SNMP链路层发现算法实现过程中存在冗余计算,发现效率低等问题,提出一种改进的基于SNMP的链路层拓扑发现算法。该算法采用树的分层思想,将交换机之间的连接表示为树形结构,自顶向下逐层确定每个交换机的连接关系。通过改进交换机与交换机之间连接关系的判定条件,并结合两种关键技术提高拓扑发现效率:1)采用线程池方式发现活动设备及判断设备的类型,该方式解决了采用单线程方式中长时间等待报文超时的问题,使发现速度得到提高;2)引入哈希表存储交换机端口包含的MAC地址,通过哈希查找提高确定设备连接关系的速度。实验结果表明,该算法在发现效率上优于改进前的算法,同时还可以发现网络中存在的Hub。设计并实现了一个网络拓扑发现系统。该系统采用三层体系结构设计:数据层获取拓扑信息;业务层根据上述两种拓扑发现算法计算得到网络拓扑结果;显示层结合JGraph将得到的网络层和链路层拓扑图清晰、明了的展示给用户。通过在真实网络环境中对系统的测试,验证了所提算法的有效性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-14
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 论文的研究内容  12
  1.4 论文的组织结构  12-14
第二章网络管理与网络拓扑发现  14-21
  2.1 网络管理概述  14-15
  2.2 网络拓扑发现介绍  15-17
    2.2.1 网络拓扑发现的概念  15
    2.2.2 网络拓扑发现前的准备工作  15-16
    2.2.3 常用网络拓扑发现工具  16-17
  2.3 常用的网络拓扑发现方法  17-20
    2.3.1 基于SNMP 的网络拓扑发现方法  17-18
    2.3.2 基于ICMP 的网络拓扑发现方法  18
    2.3.3 基于ARP 的网络拓扑发现方法  18-19
    2.3.4 基于OSPF 的网络拓扑发现方法  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章基于 OSPF 的网络层拓扑发现算法  21-37
  3.1 OSPF 协议相关概念  21-23
    3.1.1 OSPF 协议简介  21-22
    3.1.2 OSPF 协议报文类型  22-23
  3.2 Router LSA 和Network LSA 的采集与分析  23-27
    3.2.1 Router LSA 和Network LSA 的采集  23-26
    3.2.2 Router LSA 分析  26-27
    3.2.3 Network LSA 分析  27
  3.3 算法的设计  27-29
    3.3.1 算法的发现原理  27-28
    3.3.2 算法的流程  28-29
  3.4 算法的实现  29-32
    3.4.1 关键数据结构  29-31
    3.4.2 部分伪代码  31-32
  3.5 仿真实验与结果分析  32-36
    3.5.1 实验工具  32
    3.5.2 实验环境  32-35
    3.5.3 结果分析  35-36
  3.6 本章小结  36-37
第四章基于 SNMP 的链路层拓扑发现算法  37-53
  4.1 链路层拓扑发现概述  37
  4.2 算法的理论基础  37-40
    4.2.1 相关MIB 变量  38-39
    4.2.2 相关定义和定理  39-40
  4.3 算法的设计  40-44
    4.3.1 算法的步骤  40-42
    4.3.2 算法的改进  42-44
  4.4 算法的关键技术  44-46
    4.4.1 采用线程池技术提高发现效率  44-45
    4.4.2 采用哈希查找提高发现效率  45-46
  4.5 算法的流程与实现  46-50
    4.5.1 算法的流程  46-48
    4.5.2 算法的实现  48-50
  4.6 实验与结果分析  50-52
    4.6.1 实验环境  50
    4.6.2 结果分析  50-52
  4.7 本章小结  52-53
第五章网络拓扑发现系统的设计与实现  53-63
  5.1 系统总体结构设计  53-55
    5.1.1 系统需求分析  53
    5.1.2 系统体系结构  53-54
    5.1.3 系统功能模块  54-55
  5.2 LSA 采集与存储模块  55-56
    5.2.1 数据采集方式  55
    5.2.2 数据库的设计  55-56
  5.3 拓扑信息显示模块  56-59
    5.3.1 JGraph 简介  57
    5.3.2 连接关系模型  57-58
    5.3.3 拓扑信息存储方式  58-59
  5.4 系统实现  59-60
    5.4.1 系统开发环境  59
    5.4.2 系统运行界面  59-60
  5.5 系统测试与结果分析  60-62
    5.5.1 测试环境  60-61
    5.5.2 测试结果分析  61-62
  5.6 本章小结  62-63
第六章总结与展望  63-65
  6.1 工作总结  63
  6.2 下一步工作  63-65
参考文献  65-70
致谢  70-71
作者在攻读硕士期间主要研究成果  71

基于OSPF和SNMP的网络拓扑发现方法研究

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