网络拓扑自动发现系统的设计与实现

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２７卷第７期　计算机应用　Ｖｏ１．２７　Ｎｏ．７　２００７年７月　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｊｕｌｙ　２００７　文章编号：１００１—９０８１（２００７）ｏ７—１５８７一ｏ４　网络拓扑自动发现系统的设计与实现　董宏亮　，杨英杰　，姜增良　（１．信息工程大学电子技术学院，郑州４５０００４；２．炮兵指挥学院三系，河北廊坊０６５０００）　（ｄｈ１０６０６＠ｙａｈｏｏ．Ｃｏｍ．ｃｎ）　摘要：在对目前的网络拓扑自动发现技术深入分析研究的基础上，设计并实现了一个网络拓扑　发现系统。该系统能够从多个数据源中获取网络拓扑信息，具有网络拓扑自动分级发现和网络拓扑　自动分层表示的功能。较传统的网络拓扑发现系统而言，该系统具有设计复杂度低、发现的网络拓扑　完整和直观的优点。　关键词：网络拓扑；拓扑发现；管理信息库；简单网络管理协议　中图分类号：ＴＰ３９３．０２　文献标志码：Ａ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ＤＯＮＧ　Ｈｏｎｇ—ｌｉａｎｇ　，ＹＡＮＧ　Ｙｉｎｇ－ｊｉｅ　，ＪＩＡＮＧ　Ｚｅｎｇ—ｌｉａｎｇ　（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　ｔｔｅｎａｎ　４５０００４，Ｃｈｉｎａ；　２．３ｒｄ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｉｓｎｔｉｔｕｔｅ　ｆｏＡｒｔｉｌｌｅｒｉｓｔ　Ｃｏｍｍａｎｄ，Ｌａｎｆｆａｎｇ　ｔｔｅｂｅｉ　０６５０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ａ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｇａｉｎｅｄ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｍｕｌｔｉ－ｓｏｕｒｃｅｓ，ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｂｙ　ｌｅｖｅｌ　ａｎｄ　ｄｉｓｐｌａｙｅｄ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｂｙ　ｈｉｅｒａｒｃｈｙ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ　ｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ｌｏｗｅｒ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｍａｐ　ｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄ　ｂｙ　ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ，ａｎｄ　ｍｕｃｈ　ｅａｓｉｅｒ　ｔｏ　ｂｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ；ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｉｄｓｃｏｖｅｒｙ；　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｉｆｎｏｍｒａｔｉｏｎ　Ｂａｓｅ（ＭＩＢ）；　Ｓｉｍｐｌｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＳＮＭＰ）　０　引言　系统。首先，该系统能够从多个数据源中获取网络拓扑信息，　保证了网络拓扑信息的完整性；其次，该系统将拓扑发现过程　直观的网络拓扑配置信息不仅能反映网络中各个网络设　自动分级实现，降低了系统在设计上的复杂度；最后系统将拓　备的布局状况，方便用户多角度观察网络结构，快速诊断和排　扑显示过程自动分层表示，增强了网络拓扑信息的直观性。　除网络故障，而且对网络流量监控、异常告警、防范网络攻击　具有重要意义…。然而随着网络规模的不断扩大与网络结　１　网络拓扑自动发现系统的设计　构的日益复杂，拓扑配置信息的获取变得愈来愈困难。　１．１系统架构　目前提出的网络拓扑发现方法主要有基于ＳＮＭＰ路由表　为了增强系统模块的独立性，降低模块之间的耦合度，系　法　。Ｊ、基于ＡＲＰ地址转换表法　和基于Ｐｉｎｇ和Ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅ　统在设计上划分为三个层次，自底向上依次为数据层、业务层　主动探测法　Ｊ。虽然以上方法在其适用的领域都能很好地　和逻辑层。系统架构见图１。　工作，但是它们也存在一些明显的不足。例如，基于ＳＮＭＰ路　由表的方法要求待发现的网络设备必须支持ＳＮＭＰ；基于　ＡＲＰ协议的方法要求待发现的网络设备支持ＡＲＰ协议；基于　ＤＮＳ　Ｚｏｎｅ　Ｔｒａｎｓ￣ｒ的方法则需要ＤＮＳ服务的支持；基于ＩＣＭＰ　的方法在一定程度上加重了网络的负荷等。总之，它们采用　的拓扑信息来源比较单一，使得发现的网络拓扑很难做到完　整和准确；并且它们大都依赖于具体的协议或服务来实现，在　实际应用中具有各自的局限性。由于网络中存在着如路由　器、交换机、网桥、集线器、中继器、子网、主机等种类众多、类　图１网络拓扑自动发现系统架构　型各异的网络设备，其中路由器、子网工作在网络层，交换机、　１．１．１数据层　网桥和集线器工作在链路层，主机工作在应用层。在同一层　数据层包含网络拓扑数据源和拓扑信息数据库。　面上发现和显示所有的网络设备非常困难，并且会降低网络　网络拓扑数据源　本文网络拓扑数据源主要来自待发现　拓扑图的直观性，不便于网络管理员观察和研究网络拓扑。　网络设备的ＭＩＢ．Ｉ１（ＲＦＣ１２１３）中的接Ｅｌ组、ＩＰ组和Ｐｉｎｇ的探　针对以上不足，本文设计并实现了一个网络拓扑自动发现　测结果。　收稿日期：２００７一Ｏ１一Ｏ５；修回日期：２００７—０３—２７。　基金项目：河南省自然科学基金资助项目（０６１１０５１３００）。　作者简介：董宏亮（１９７６一），男，陕西商州人，助教，硕士，主要研究方向：网络安全；杨英杰（１９７１一），男，河南郑州人，副教授，博士，主要　研究方向：信息安全、数据挖掘；姜增良（１９７４一），男，山东沾化人，讲师，硕士，主要研究方向：信息安全。　维普资讯 http://www.cqvip.com １５８８　拓扑信息数据库史拓扑信息。　１．１．２业务层　计算机应用　拓扑信息数据库中存储着当前和以往　用邻接表来存储网络拓扑图。　２００７车　的网络拓扑信息，其主要功能是为拓扑信息显示模块提供历　定义４网络拓扑邻接表。包含节点表和边表。　节点表以顺序存储结构保存图中的所有节点，每个节　点包括两个成员，ｄａｔａ和ｎｅｘｔ，ｄａｔａ表示节点的数据元素信　息，ｎｅｘｔ指向该节点的边表。　业务层包含拓扑信息采集模块和拓扑信息存储模块。　拓扑信息采集模块数据。　拓扑信息存储模块该模块完成两个功能：从拓扑信息　该模块主要功能是利用第三方开发　包提供的ＳＮＭＰ接口从拓扑信息数据源中的ＭＩＢ—ＩＩ中采集　边表边。　以链式存储结构保存与一个节点相关联的若干条　网络拓扑信息的形式化描述如下：　ＴｏｐｏｌｏｇｙＧｒａｐｈ＝（ＮｏｄｅＬｉｓｔ，ＥｄｇｅＬｉｓｔ）　发现模块获取网络拓扑信息，并将数据写入拓扑信息数据库　中；为拓扑信息显示模块提供历史拓扑信息。　１．１．３逻辑层　逻辑层包含拓扑信息发现模块和拓扑信息显示模块。　拓扑自动发现模块拓扑自动发现模块是算法的核心，　完成网络拓扑自动发现功能。该模块将从拓扑信息采集模块　中获取的数据加工为网络拓扑信息，并将该拓扑信息提供给　拓扑信息存储模块和拓扑信息显示模块。　拓扑自动显示模块该模块不仅能够从拓扑信息发现模　块中获取当前的网络拓扑信息，还能够借助拓扑信息存储模　块从拓扑信息数据库中获取历史的拓扑信息。　１．２数据层设计　１．２．１　网络拓扑数据源　１）网络拓扑信息数据源　系统的网络拓扑信息主要来自于ＭＩＢ．ＩＩ和基于ＩＣＭＰ的　主动探测结果。ＭＩＢ．ＩＩ定义了描述被管理对象的信息集合。　网络管理员可通过读取和设置被管节点ＭＩＢ．ＩＩ中被管对象　的值实现对被管节点资源的监视和控制。ＭＩＢ．ＩＩ中的管理信　息被划分为若干组，与网络拓扑相关的组主要有系统组、接口　组和ＩＰ组。其中，系统组包含了关于实体所在系统的数据。　接口组对象提供了关于网络设备上每个特定接口的数据，接　口组定义了提供接口信息的接口表（ｉｆＴａｂｌｅ）。ＩＰ组定义了三　个表对象：ＩＰ地址表（ｉｐＡｄｄｒＴａｂｌｅ），ＩＰ路由表（ｉｐＲｏｕｔｅＴａｂｌｅ）　和ＡＲＰ地址转换表（ｉｐＮｅｔＴｏＭｅｄｉａＴａｂ），它们是网络拓扑发现　的重要信息来源。　基于ＩＣＭＰ的主动探测结果主要包括两部分：１）利用　ＩＣＭＰ协议的ＥＣＨＯ　ＲＥＱＵＥＳＴ／ＥＣＨＯ　ＥＲＰＬＹ测试网络设备　是否可达；２）用ＴＲＡＣＥＲＯＵＴＥ　获取的相邻网络设备在实际　网络中的连接关系。　２）网络拓扑信息的形式化描述　定义１　图（Ｇｒａｐｈ）。由节点集合及节点间关系集合组　成的数据结构。图中的节点又称为顶点，节点之间的关系又　称为边。一个图Ｇ记作Ｇ＝Ｇ（Ｖ，Ｅ）。其中　是节点的有限集　合，　是边的有限集合。　定义２无向图（Ｕｎｄｉｒｅｃｔｅｄ　Ｇｒａｐｈ）。一个图中，如果用　节点的无序偶对代表一条边，则称边是无向的，用圆括号将一　对节点括起来表示无向边，如（Ａ，Ｂ）和（Ｂ，Ａ）表示同一条边。　此时图Ｇ称为无向图。通常采用邻接矩阵、邻接表、十字链表　等数据结构来存储无向图。　定义３　网络拓扑图。用无向图表示的网络拓扑配置信　息就是网络拓扑图。网络拓扑图描述了构成网络的路由器、　子网和主机的分布以及它们之间的关系。　考虑到邻接矩阵会造成很大的存储空间的浪费，本文采　其中：　ＮｏｄｅＬｉｓｔ＝ＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ　Ｕ　ＳｕｂｎｅｔＱｕｅｕｅ　Ｅｄｇｅｕｓｔ＝ＲｏｕｔｅｒＥｄｇｅＬｉｓｔ　Ｕ　ＳｕｂｎｅｔＥｄｇｅＬｉｓｔ　／／假设网络中有ｓ个路由器，￡个子网　ＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ＝（Ｒｌ，Ｒ２，…，Ｒ　Ｒ　），Ｒ‘为路由器　ＳｕｂｎｅｔＱｕｅｕｅ＝（Ｎｌ，Ⅳ２…．，Ⅳｊ，…，　），　为子网　ＲｏｕｔｅｒＥｄｇｅＬｉｓｔ＝ｆＲｏｕｔｅｒＥｄｇｅ　Ｊ　１≤ｉ≤　｝　ＳｕｂｎｅｔＥｄｇｅＬｉｓｔ＝（ＳｕｂｎｅｔＥｄｇｅ，ｌ　１≤　≤￡）　ＲｏｕｔｅｒＥｄｇｅ　＝（（Ｒ　，Ｒｋ）ｌ　１≤ｋ≤ｓ　ｋ≠ｉ）　ＳｕｂｎｅｔＥｄｇｅ，＝（（Ｒ‘，　）ｌ　１≤ｉ≤ｓ）　网络拓扑自动发现过程即为从网络拓扑信息数据源中获取　相关信息，逐步得到ＲｏｕｔｅＱｕｅｕｅ、ＳｕｂｎｅｔＱｕｅｕｅ、ＲｏｕｔｅｒＥｄｇｅＬｉｓｔ和　ＳｕｂｎｅｔＥｄｇｅＬｉｓｔ，从而最终得到网络拓扑图的过程。　１．２．２拓扑信息数据库的设计　依据前面网络拓扑配置信息的形式化描述设计的主要数　据表如表１一表４所示。　表１　Ｒｏｕｔｅｒｆ路由器）　字段　说明　ＩＤ　路由器标识　Ａｄｄｒｅｓｓ　路由器的某一个ＩＰ地址　ＩｎｔｅｒｆａｃｅＱｕｅｕｅ　路由器接口队列　表２　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（路由器接口）　字段　说明　Ｉｎｄｅｘ　接口索引　Ａｄｄｒｅｓｓ　接口ＩＰ地址　接口类型，当ｔｙｐｅ为３时，接口与子网连接；　ｔｙｐ。　当ｔｙｐｅ为４时，接口连接下一跳路由器　ＤｅｓｔｌＤ。　。　表３　Ｓｕｂｎｅｔ（子网）　字段　说明　字段　说明　ＩＤ　子网标识　Ｍａｓｋ　子网地址掩码　Ａｄｄｒｅｓｓ　子网ＩＰ地址　ＨｏｓｔＱｕｅｕｅ　主机队列　表４　Ｈｏｓｔ（主机）　字段　说明　字段　说明　Ａｄｄｒｅｓｓ　主机ＩＰ地址　Ｍａｓｋ　主机ＩＰ地址掩码　１．３业务层设计　１．３．１拓扑信息采集模块的设计　由于ＳＮＭＰ协议被绝大多数网络设备支持，基于ＳＮＭＰ　协议的采集引擎成为当前最流行的数据采集技术。对于提供　ＳＮＭＰ代理的网络设备，该模块采用的就是基于ＳＮＭＰ协议　的数据采集技术，该技术以管理者／代理（Ｍａｎａｇｅｒ／Ａｇｅｎｔ）模　维普资讯 http://www.cqvip.com 第７期　董宏亮等：网络拓扑自动发现系统的设计与实现　１５８９　式来访问存在于网络设备中的管理信息库（ＭＩＢ）中的数据，　级拓扑发现子线程来完成子网内活动主机的发现；　从而实现数据采集。该模块使用的基于ＳＮＭＰ协议的数据采　１４）如果ｉｐＲｏｕｔｅＴｙｐｅ不为“ｉｎｄｉｒｅｃｔ”（“ｉｎｄｉｒｅｃｔ”表示接口　集引擎是基于开发包Ｊａｖａ　ＳＮＭＰ　Ｐａｃｋａｇｅ　设计与实现的。　与子网不是直接连接），转１７）；　对于未提供ＳＮＭＰ代理的网络设备，该模块采用基于ＩＣＭＰ　１５）获取ｔｈｉｓ—ｒｏｕｔｅｒ的下一站路由器ｉｐＲｏｕｔｅＮｅｘｔＨｏｐ；　的Ｐｉｎｇ和Ｔｒａｃｅ　ｏｒｕｔｅ的主动探测实现拓扑信息数据采集。　１６）将ｉｐＲｏｕｔｅＮｅｘｔＨｏｐ不重复地加入ｔｅｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ中；　１．３．２拓扑信息存储模块的设计　１７）　＝　＋１，如果　不大于ＩＰ路由表条目数，转８）；　如图１所示，该模块主要完成两个操作：１）写数据库操　１８）将ｔｈｉｓ—ｒｏｕｔｅｒ加入到ｐｅｒｍＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ中，转３）；　作，即将从拓扑信息发现模块获取网络拓扑信息写入拓扑信　１９）利用文献［６］提出的算法发现ｉｃｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ中的　息数据库；２）读数据库操作，即从拓扑信息数据库中读取拓　每一个路由器与其他网络设备之间的连接关系；　扑信息显示模块所需的历史拓扑信息。目前绝大多数数据库　２０）算法结束。　管理系统，如Ｏｒａｃｌｅ，Ｓｙｂａｓｅ，Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ，ＭｙＳｑｌ等都　ＲｏｕｔｅＤｉｓｃｏｖｅｒｙ算法在第３）步ｔｅｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ为空时转　采用了ＳＱＬ（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　Ｑｕｅｒｙ　Ｌａｎｇｕａｇｅ）标准，本模块也将通过　第１９）步，利用文献［６］提出的算法发现ｉｃｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ中　ＳＱＬ实现对拓扑信息数据库的存储操作。　的每一个路由器与其他网络设备之间的连接关系。算法在第　１．４逻辑层设计　１６）步将ｉｐＲｏｕｔｅＮｅｘｔＨｏｐ不重复地加入到ｔｅｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ中　１．４．１拓扑自动发现模块的设计　的目的是为了避免重复发现路由器。见图２，其中Ｒ１一Ｒ３为　为了降低拓扑发现算法设计的复杂度，将网络拓扑自动　路由器，ｓ１一ＳＩＯ为子网，Ａ—Ｆ为路由器端口。假设　发现算法分两级设计：路由级拓扑发现和子网级拓扑发现。　ｐｅｒｍＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ＝｛Ｒ１，ＩＩ２｝，ｔｅｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ＝｛Ｒ３｝ｏ　Ｒ３　１）路由级拓扑发现算法设计　发现端口Ｄ与ｃ连接，端口Ｅ与Ｆ连接，通过检查　路由级拓扑发现算法的功能是将拓扑信息采集模块采集　ｐｅｒｍＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ中路由器的端口，发现ｃ是已发现的路由器　到的数据处理加工为能正确反映网络中的路由器、子网以及　Ｒ２的端口，Ｆ是已发现的Ｒ１的端口，所以应避免将Ｒ１和Ｒ２　路由器与路由器、路由器与子网之间的连接关系的拓扑信息。　重复加入到ｔｅｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ中。　算法用到的主要的数据结构如表５所示。　表５路由级拓扑发现算法的主要数据结构　数据结构名　说明　ｔｅｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ　待发现的路由器队列　ｐｅｒｍＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ　已发现的路由器队列　ｉｃｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ　未提供ＳＮＭＰ代理的路由器队列　图２网络拓扑　Ｓ￣ｂｎｅｔＱｕｅｕｅ　已发现的子网队列　２）子网级拓扑发现算法　考虑到目前绝大多数路由器都支持ＳＮＭＰ，路由级拓扑　传统的子网级拓扑发现方法主要利用ＩＣＭＰ协议中　发现算法将基于ＳＮＭＰ来实现。算法中的函数ＳＮＭＰ—Ｇｅｔ　ＥＣＨＯ　ＲＥＱＵＥＳＴ／ＥＣＨＯ　ＲＥＰＬＹ命令对整个子网空间进行扫　（ｏｂｊｅｃｔ）实现了ＳＮＭＰ的Ｇｅｔ－Ｒｅｑｕｅｓｔ消息，其功能是获取　描，由于ｐｉｎｇ非活动主机的延迟约为２０ｓ【１　Ｊ，使得子网级拓扑　ＭＩＢ中ｏｂｊｅｃｔ对象值。算法描述见ＲｏｕｔｅｒＤｉｓｃｏｖｅｒｙ。　发现的效率不高。因此，本文采用ＩＣＭＰ协议中ＥＣＨＯ　ＲｏｕｔｅＤｉｓｃｏｖｅｒｙ　ＥＲＱＵＥＳＴ／ＥＣＨＯ　ＥＲＰＬＹ命令与ＳＮＭＰ中的ＡＲＰ地址转换表　输入搜索处的默认网关路由器ｒｏｕｔｅｒ；　相结合的方法来发现子网内的活动主机，其步骤是：首先利用　输出ｐｅｒｍＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ、ｉｃｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ　和　ＳＮＭＰ获取与路由器某接口关联的ＡＲＰ地址转换表中设备的　ＳｕｂｎｅｔＱｕｅｕｅ；　ＩＰ地址；其次，利用ＩＣＭＰ协议的ＥＣＨＯ　ＲＥＱＵＥＳＴ／ＥＣＨＯ　１）初始化ｔｅｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ、ｐｅｒｍＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ、　ＲＥＰＬＹ命令获得与该接口连接的子网内活动主机。该方法　ｉｃｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ和ＳｕｂｎｅｔＱｕｅｕｅ为空；　的扫描地址空间仅为ＡＲＰ地址转换表，从而避免了对整个子　２）将搜索起点的默认网关路由器加入到　网空间的扫描而造成工作效率不高。　ｔｅｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ中；　１．４．２拓扑自动显示模块的设计　３）若ｔｅｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ为空，转１９）；　算法将拓扑显示分为两层（路由层和子网层）显示。在　４）从ｔｅｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ队首弹出一个路由器ｔｈｉｓ—ｒｏｕｔｅｒ；　路由层，算法表示的网络拓扑为路由器、子网及其连接关系；　５）Ｐｉｎｇ　ｔｈｉｓ＿ｒｏｕｔｅｒ；　在子网层，算法表示的网络拓扑为子网内的网络之间的连接　６）若ｔｈｉｓ＿ｒｏｕｔｅｒ是非活动的，转３）；　关系。　７）若ｔｈｉｓ＿ｒｏｕｔｅｒ未提供ＳＮＭＰ代理，将ｔｈｉｓ—ｒｏｕｔｅｒ追加到　遍历ｐｅｒｍＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ中每一个路由器的接口列表可以　ｉｃｍｐＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ，转３）；　显示出路由层网络拓扑。遍历ＳｕｂｎｅｔＱｕｅｕｅ中每一个子网的　８）访问ｉｐＲｏｕｔｅＴａｂｌｅ的第ｆ行（ｆ初始值取１）；　主机列表可以显示出子网层网络拓扑。路由层网络拓扑显示　９）ｉｐＲｏｕｔｅＴｙｐｅ＝ＳＮＭＰ＿Ｇｅｔ（ｉｐＲｏｕｔｅＴｙｐｅ）；　算法见ＲｏｕｔｅＤ；ｓｐｌａｙ。　１０）若ｉｐＲｏｕｔｅＴｙｐｅ不为“ｄｉｒｅｃｔ”（“ｄｉｒｅｃｔ”表示接口与子　ＲｏｕｔｅＤ；ｓｐｌａｙ（ｐｅｒｍＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ）　网直接连接），转１４）；　输入ｐｅｒｍＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ　１１）由路由目的ＩＰ地址和ＩＰ地址掩码得到子网地址；　输出拓扑图　１２）如果该子网已存在于ＳｕｂｎｅｔＱｕｅｕｅ中，转１７）；　１）若ｐｅｒｍＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ为空，转６）；　１３）将该子网加入到ＳｕｂｎｅｔＱｕｅｕｅ中；而后生成一个子网　２）从ｐｅｒｍＲｏｕｔｅｒＱｕｅｕｅ中弹出一个路由器ｔｈｉｓ＿ｒｏｕｔｅｒ；　维普资讯 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１５９０　计算机应用　２００７．皋　３）在拓扑图上标注ｔｈｉｓ—ｍｕｔｅｒ；　采用本文设计的拓扑自动发现系统获得的以ＩＰ地址为　４）遍历ｔｈｉｓ＿ｒｏｕｔｅｒ的每一个接口，若接口与子网连接，在　１９２．１６８．１７６．２的ＭＳＬ６Ｋ路由交换机为默认网关而得到的路　拓扑图上标注该接口所连接的子网；若接口与路由器连接，在　由级拓扑如图３所示。　拓扑图上标注所该接口所连接的路由器；　采用本文设计的网络拓扑自动发现系统获得的子网Ｎｅｔ　５）转１）；　１９２．１６８．１９１．０的子网级网络拓扑如图４所示。　６）算法结束。　２　网络拓扑自动发现系统的实现　１　９２１８￣　１　１　９２．　１．　６．９　１６　．　６￣．　１　９　１ｍ．１１０　ｌ９２．．．１６８．船．１９１．．１６嚣辩　甲叩　．。“　。２．１　系统实现的关键技术　系统实现中涉及的关键技术除了基于ＳＮＭＰ的数据采集　¨技术、网络拓扑自动发现技术和网络拓扑分层显示技术外，还　１９２　…．１６８　．１９１．１　１８趣２　．１６８．１９１．　２３　涉及到基于ＪＤＢＣ的数据库连接技术和多线程技术。　Ｍ１　９．ｌ９２．１６８．１９１．８６…’………。　．　１）基于ＪＤＢＣ的数据库连接技术　ＪＤＢＣ是一种用于执行ＳＱＬ语句的Ｊａｖａ　ＡＰＩ（应用程序接　Ｉ＝Ｉ），它由一组用Ｊａｖａ编程语言编写的类和接口组成，能够完　３　结语　成诸如与数据建立连接，发送ＳＱＬ语句，处理结果等工作。　借助ＪＤＢＣ提供的标准的ＡＰＩ，就能够实现业务层中数据存储　本文设计并实现了一个网络拓扑自动发现系统。该系统　模块的主要功能。　实现了拓扑信息采集、拓扑信息存储、拓扑自动发现和拓扑自　动显示等关键技术。从多个数据源中获取拓扑配置信息，保　２）多线程技术　为了提高算法执行效率，在网络拓扑自动分级发现算法　证了网络拓扑信息的完整性；自动分级发现网络拓扑降低了　中采用多线程机制，即将路由级拓扑发现过程作为主线程，将　系统在设计上的复杂度；自动分层显示网络拓扑增强了网络　拓扑信息的直观性；多线程机制的运用提高了拓扑发现的效　子网级拓扑发现过程作为子线程，每当新发现一个子网时，就　率。该系统能够动态、及时、准确发现工作在网络层上的路由　由主线程创建一个新的子线程，实现主线程和子线程、子线程　器、子网、主机及其连接关系。　之间的并行运行。　参考文献：　２．２运行结果　【１】　ＳＩＡＭＷＡＬＬＡ　Ｒ，ＳＨＡＲＭＡ　Ｒ，ＫＥＳＨＡＶ　Ｓ．Ｄｉｓｃｏｖｅｒｉｎｇ　ｉｎｔｅｒａｃｔ　ｔｏｐｏｌｏｇｙ［ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ　ＩＮＦＯＣＯＭＯ０　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ，ＮＹ：ＩＥＥＥ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，１９９９．　１８５Ｎｅ６４　ｔ　１９２１Ｉ　１６８．１８６．Ｎｅｔ　．　ｌ９４１６８．１８６．１２８　［２１　王志刚，王汝传，王绍棣，等．网络拓扑发现算法的研究【Ｊ】．通信　学报，２００４，２５（８）：３６—４３．　ｔ　ｌｇ２．１６８．１９１．０　【３】李可，薛质，铁铃．ＩＰ网络拓扑自动发现研究【Ｊ】．计算机工程，　２００４，３０（５）：６６—６８．　【４】ＪＡＣＯＢＳＥＮ　Ｖ．ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅ［ＥＢ／ＯＬ］－【２００７—０１一ｏ５１．ｆｏｔ：／／ｆｔｏ．　Ｎｅｔ　ｌ９２．１６８．１８４．　ｅｅ．１ｂ１．ｇｏｖ／ｔｒａｃｅｒｏｕｔｅ．ｔａｒ．ｇｚ．　【５】　ＳＥＶＹ　Ｊ．Ｊａｖａ　ＳＮＭＰ　Ｐａｃｋａｇｅ［ＥＢ／ＯＬ］．【２００７一Ｏ１一ｏ５］．ｈｔ—　Ｎｅｔ　１９２．１６￣．１７９１１２８　ｌ　ｔ　ｌ　．１７６．０　ｏｔ：／／ｇｉｃ１．ｃｓ．ｄｒｅｘｅ１．ｅｄｕ／ｐｏｏｐｌｅ／ｓｅｖｙ／ｓｎｍｐ／ｓｎｍｐ—ｐａｃｋａｇｅ．ｈｔｍ１．　【６】ＨＵＦＦＡＫＥＲ　Ｂ，ＰＬＵＭＭＥＲ　Ｄ，ＭＯＯＲＥ　Ｄ，ｅｔ　ａ１．Ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｄｉｓｃｏｖ・　ｃｒｙ　ｂｙ　ａｃｔｉｖｅ　ｐｒｏｂｉｎｇ［ｃ／ｏｕ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　ａｖｐｌｉ・　Ｎｅｔ　ｌ９２．１６８．１７９．０　）　Ｎｅｔ　１９２．１６８．１７６．１２８　Ｎｅｔ　ｌ９２．Ｉ６８．１７７．０　ｃａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒａｃｔ．２００２［２００７—０１一ｏ５１．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃａｉ—　图３路由级网络拓扑　ｄａ．ｏｒｇ／ｔｏｏｌｓ／ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ／ｓｋｉｔｒｅｒ／．　（上接第１５８６页）　１．４内网服务器访问的解决　数据库的，因为校外的ＩＰ地址不在电子资源供应商所允许的　对于一些校内的特殊服务器，例如教学系统、财务系统、　ＩＰ地址列表中。采用ＶＰＮ服务器后，由于用户端取得了校园　学生管理系统、办公自动化系统等，因为它们不需要提供对外　网的合法ＩＰ地址，如果在ＶＰＮ服务器上增加到各电子资源　界的服务，如何才能保证广大师生员工在校外快速访问校内　服务器的ＩＰ地址路由，用户就可以使用此ＩＰ地址直接访问　资源。一个被广泛使用的方案就是采用ＶＰＮ服务器，校外用　各大电子资源供应商的服务器，在线阅读并下载电子资源。　户可以通过拨号软件或浏览器建立同ＶＰＮ服务器的连接，分　配得到校园网的ＩＩ）地址，成为校园网的一部分。目前比较流　参考文献：　行的ＶＰＮ服务器主要有Ｗｉｎｄｏｗｓ操作系统中自带的Ｌ２ＴＰ　【１】　ＢＩＮＤ　９．０　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｇｕｉｄｅ［ＥＢ／ＯＬ］．【２００７一Ｏ１—０５］．ｈｔ—　ＶＰＮ和商用的ＳＳＬ　ＶＰＮ。用户通过ＶＰＮ登录到ＶＰＮ服务器　ｏｔ：／／ｗｗｗ．ｉｓｃ．ｏｒｇ／ｓｗ／ｂｉｎｄ／．　后，就可以像在校园网上一样访问校内资源了。此处ＶＰＮ的　【２】校园网络应用优化解决方案【ＥＢ／ＯＬ］．【２００７—０１一ｏ５１．ｈｔ—　设置同样采用广域网ＤＮＳ负载均衡技术来实现Ｃｅｍｅｔ与　ｔＯ：／／ｅｏ１．ｃｎ／ｘｉａｏ—　ｙｕａｎ—　ｗａｎｇ——２４７１／２００６０３２３／ｔ２００６０３２３—　ＣｈｉｎａＮｅｔ用户同时的高速访问。　１４５１２９．ｓｈｔｍ１．　１．５图书馆电子资源的访问　【３】Ｂｉｎｄ９　Ｖｉｅｗ底下的ｍａｓｔｅｒ／ｓｌａｖｅ设定方案【ＥＢ／ＯＬ］．【２００７—０１　通常情况下，广大师生在校外是无法访问图书馆的网络　－ｏ５１．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｔｕｄｙ—ａ．１￣ａ．ｏｒｇ／ｔｉｐｓ／ｂｉｎｄ９一ｖｉｅｗ．ｈｔｍ．