电力通信网综合网络管理系统的方案设计-电子与通信工程专业论文.docxVIP

华北电力大学硕士学位论文 华北电力大学硕士学位论文 1 1 第 1 章 绪 论 1.1 国内外网络管理技术现状 最初的计算机网络规模比较小，通常在网络建设之初，由网络管理员手工绘 制网络拓扑图，由于网络的变动不大，所以该方式还能满足当时的需要。随着计 算机网络的飞速发展，手工绘制网络拓扑图己经成为一件非常烦琐的工作，于是， 人们开始了网络拓扑自动发现的研究。 目前的网络拓扑自动发现技术主要可分为这样几大类。一类是基于 Internet 控制报文协议（Internet Control Message Protocol，ICMP）的方式。通过网络层 的 ICMP 协议侦听远端主机是否存在及建立和维护路由资料；通过数据链路层的 地址解析协议（ Address Resolution Protocol，ARP）将目的设备的 IP 地址解析为 MAC 地址，实现物理寻址和报文传送。 第二大类是基于 简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol ， SNMP）的方式，通过 SNMP 协议来获取网络中各路由器间、路由器与子网之间、 路由器与交换机之间、交换机与交换机之间以及各主机之间的拓扑连接关系。简 单网络管理协议是目前 TCP/IP 网络中应用最为广泛的应用层网络管理协议，于 1990 年在 RFC1157 中发布了第一个版本 SNMPv1，用于提供监控和管理计算机 网络的系统方法 ，因而得到了广泛应用，并成为目前网络管理领域的事实标准。 随着网络技术的不断发展及对网络安全性管理要求的提高，Internet 工作任务组 （Internet Engineering Task Force，IETF ）于 1993 年和 1998 年又陆续发布了 SNMPv2 和 SNMPv3，对 SNMP 的安全管理机制进行了改进。 第三大类是基于路由协议的方式，通过侦听路由协议中的数据包获得网络拓 扑信息。常用的路由协议包括：开放最短路径优先协议（ Open Shortest Path First， OSPF）、路由信息协议（ Routing Information Protocol, RIP）等内部网关协议和外 部网关协议— — 边界网关协议（Border Gateway Protocol，BGP ）。这种方法的优 点在于，一方面可以解决一些设备不支持 SNMP 协议所带来的矛盾；另一方面， 由于不需要向网络中注入数据包，这种方法不会给网络带来额外的负担。 第四大类是基于域名服务器（Domain Name Service，DNS）的方式。这种 方式利用 DNS 服务器中保存的主机名称和 IP 地址来分析网络的拓扑结构。 针对不同的网络拓扑获取方法，研究者提出了许多不同的拓扑自动发现算法 用来发现自治系统内部及跨越自治系统之间的网络拓扑结构[1] ，从而构建网络 层，即第三层的网络拓扑关系（包括中路由器与路由器、路由器与子网）。典型 2 2 的路由算法，除传统的基于 SNMP/ICMP/DSN Zone Transfer 结合 Ping 的算法之 外还包括： Traceroute 算法 ? 单点测量法 基于 ICMP 协议的 Mercator 算法 基于 BGP 协议的 CNRG 算法 CAIDA Skitter 及 Ark 算法 Traceroute 是一种典型的主动式网络拓扑发现算法，也是目前研究最多、发 展比较成熟、应用最广泛的一种路由发现方法，后面的几种算法在路径探测方法 上都沿用或结合了 Traceroute 方法。这种方法通过向网络中主动注入数据报来获 取网络的拓扑结构。这种方法对于获取网络层拓扑结构比较有效，但无法获得链 路层的网络结构，由于注入数据报会增加网络的流量负担，因此会对网络性能产 生不利的影响。单点测量法从网络中的单个节点开始，利用类似 Traceroute 的方 法对网络拓扑进行探测，由于其探测结果与实际网络有较大出入，因此需要通过 寻找探测结果与实际拓扑之间的连接特征对探测数据进行修正，以达到对实际网 络拓扑的逼近。Mercator 算法是一种优化的 Traceroute 方法，结合启发式和有限 跳数规则实现 Traceroute。CNRG(Cornell Network Research Group)算法是由康奈 尔大学的 CNRG 工作组提出的一种有代表性的广域网拓扑发现算法，它同样也 是一种基于 Traceroute 的主动式探测方法，这种方法首先通过 BGP 的路由信息 表获取初始 IP 地址，然后利用启发式、有限跳数 Traceroute 方法进行路径探测， 获取每个自治系统中路由器的拓扑连接并将其合并，从而获取大型网络的网络层 拓扑结构。CAIDA(Coo