一种改进的以太网物理网络拓扑发现方法

经 发现 ， 并且该子 网的网关 已经确定（ 设备 自动发现算法 比较 成 熟，也 比较简单 ，基本上是根据设备 ＭＩ 中的 ｒｕｅ ａ ｌ Ｂ ｏ ｔ ｂｅ Ｔ
以及 ＩＮｅ ｏ ｄａ ａ ｌ，对表项 中的非本设备的 Ｉ ｐ ｔ Ｍｅ ｉ ｂｅ Ｔ Ｔ Ｐ地址进 行轮询 ，即可 找到所有设备 ，此处不再详细展开论述） 。对每
ｐ ｂｉ ｉ ｌ Ｎｅ ｒ ｎ ｇｍｅｔＰｏ ｃ ｌ Ｎ Ｐ ｎｏｍａ ｏ ｏ ｎ ｌｚｎ ， ｄ ｓｌｅ ｅｍａ ｉ ｔｔ ｎｏ ｅｐｐ ｌ ｈ ｓ ａ ｎｔ ｒ ｕ ｌ Ｓｍｐｅ ｔ ｋＭａａ ｅ ｎ ｒｔ ｏ（ Ｍ ）ｉｆｒ ｔ ｎｆｒａ ａ ｉｇ ａ ｏｖ ｓ ｉ ｌ ａｉ ｆｔ ｏ ｕａ ｐ ｙｉ ｌ ｅ ｃ ｗｏ ｏ Ｓ ｉ ｙ ｎ ｈ ｔ ｎ ｍｉ ｏ ｈ ｒ ｃ ｗｏｋ
ｄ ｓ ｏ ｅ ｙ ｔ ａ ｅ ｐ ｙ ｉａ ｉ ｋ ｏ ｅ ｒ ｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｒ ｕ ｅ ｐ ｒ ｆ ｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｌｙｅ ｗｉｃ ｎ ｆ ｎ ｔ ｒ ａ ｏ ｅ ｄ ｓ ｏ ｅ ｙ ｎ ｅ ｅ ｔｒ ｅｗｏ ｋ ｉｃ ｖ ｒ ， ｔｔ ｈ ｓ ｃ ｌｌ ｆｔ ｏ ｔ ｎ ｏ ｔ ｏ ｔ ｏ ｈ ｅ ａ ｒｓ ｔ ｈ ｉ ｅ ｗｏ ｋ ｃ ｎ ｎ ｔｂ ｉｃ ｖ ｒ ，ａ ｄ ｔ ｎ ｉｅ ｎ ｔ ｒ ｈ ｈ ｎ ｈ ｈ ｈ ｌ ｈ ｔ ｐ ｌ ｇｙ ｃ ｎ ｎ ｔｂ ｉｃ ｖｅ ． ｉ ｇ ｔ ｉ ｅｈｏ ｔ ｅ ｌ ｅ ｗｅ ｎ ｒ ｕ ｅ ｏ ｏ ｏ ａ ｏ ｅ ｄ ｓ ｏ ｒ Ｕｓｎ ｓｍ ｔ ｄ， ｈ ｉ ｂ ｔ ｅ ｏ ｔ ，ｍｕ ｔ—ａ ｅ ｗｉｃ ，ｓ ｔ ｈ ｅ ｗｏ ｋ ｂ ｉ ｇｅ ａ ｄ ｈ ｂ ｃ ｎ ｂ ｉｃ ｖ ｒ ｄ ｙ ｈ ｋ ｎ ｌｉ ｙ ｒｓ ｔ ｈ ｗｉ ，ｎ ｔ ｒ ｒｄ ｎ ｕ ａ ｅ ｄ ｓ ｏ ｅ ｅ ． ｌ ｃ Ｗ ｉ ｈ ｒ ｇ ａ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｔ ｏ ， ｐ ｃ ｌ ｅ ｗｏ ｋ ｉ ｎ ｅ ｉｃ ｖ ｒ ｄ ａ ｄ ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｏ ｒ ｃ ， ｉ ｈ ｐ ｏ ｅ ｈ ｏ ｅ ｔｏ ｆ ｈ ｓｍｅ ｏ ． ｔ ｔ ｅｐ ｏ ｒ ｍ ａ ｅ ｎ ｔ ｓ ｍｅ ｄ ａｔ ｉ ａ ｔ ｒ ｓｕ ｄ ｒｄ ｓ ｏ ｅ ｅ ， ｎ ｅ ｕ ｔ ｓｃ ｒｅ ｔ ｗｈ ｃ ｒ ｖ ｓｔ ｅｃ ｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ｉ ｔ ｄ ｈ ｈ ｈ ｙ ｎ ｈ ｉ ｔ ｈ
一
成 的网络拓扑图是不够直 观的，和实 际的网络有差距 。（） ２只 能 发现 链路 层设备的拓扑互联情况 ，而不能发现没有链路层
功能的设备在 网络中的互联情况 ，例如路 由器 以及三层交换 机 的三层接 口（ 也称为 “ 由 口”） 路 。而路 由器和 三层交换机
１１ ０
文转发时 留下 的记录 ，在一个 网络运行 了一段 时间以后 ，该
析所有 网段的物 理网络拓 扑图结果 ， 到了全网物理拓扑 图。 得 基于本方案的物理 网络拓 扑发现基本上可 以分为 ２个步 骤 ，包括 ：以子 网为单位 ，对 网络中所有的子网进行物理 网
记录能够反映 出基于交换机 的子 网互联情况。 采用这种方法 ，
法通过某一个 ＭＩ 的信 息通过 简单推导就可 以得 到物理链 Ｂ
信息、发现并及 时处理设备故 障，以及预见可能将要发 生的 网络异常状况 。
要实现基于拓扑 图的网络管理 系统 ，首 先要解决 的问题
是如何 自动发现 网络 中存在 的网络设备 以及这些 网络设备之
间存在 的链路 ，即 自动发现所 管理 的网络的拓扑结构 。自动 发现 网络 中存在 的网络设备技术 比较简单 ，也 比较成熟 ，发
作者倚介 ： 晓薇（９２ ，女 ， 童 １８ 一） 助教、硕士 ，主研方 向： 宇智能 楼
化网络管理
收箍 日期 ：２１—３ ｌ ０１ ． ００
Ｅｍａ ：ｔ Ｏ＠ｈｔ ｉ ｏ － ｉ ｘ １ ｏ ｌ ｍ ｌ ｗ ｍａ． ｔ
第 ３卷 ７
第 １ 期 ４
童晓薇 ：一种改进 的以太 网物理 网络拓扑发现 方法
中 图分类号： ９５ Ｎ４
种 改进 的 以太 网物 理 网络 拓 扑 发 现 方 法
童晓薇
（ 福建交通职业技术学院汽车运 用与工程机械系 ，福州 ３ ０ ０ ） ５０７
摘
要 ：当前物理网络拓扑发现方法存在诸多 问题 ， 如不能发现 路 由器或者三层交换 机路 由口物理拓扑乃至整个局域网的物理 网络拓扑 例
［ ｙｗ ｒ ｓ ｈ ｓ ａｎ ｔ ｒ ｐ ｌｇ ｉｃｖ ｒ；ｉｋｌｙ ｒｏｏｏ ｙｄｓｏｅ ； ｅｗｏｋｍａａ ｅ ｎ； ｉｕｌｉ Ｋｅ ｏ ｄ ｌｐ ｙｉｌ ｅｗｏｋｔ ｏｏ ｙｄｓｏ ｅ ｌ ｅ ｐ ｌｇ ｉ ｖｒ ｎ ｔ ｒ ｎ ｇｍｅｔｖｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｙ ｎ ａ ｔ ｃ ｙ ｔ ｎ ｋ
等 。为此 ，提 出一种 改进 的以太网物理 网络拓扑发现方法 ，该方法利用简单 网络管理协议信息进行分析 ，可 以发现路 由器、三层交换机 、 二层交换机 、网桥、集线器之间 的物理链路 。采用基于该方法编制 的程序 ，对一个典型 的网络进行拓扑发现 ，可 以得到正确 的结果 ，由此 验证该方法 的可行性 及有效性 。
２ 现有的通用物理网络拓扑发现技术
目前 主要 的物 理 网络 拓扑发现 方法是基于 交换机（ 网 或 桥） ＭＡＣ地 址转 发表进行分析 ， 到物理拓扑” 的 得 。它基于 交换机 ＭＡ 地址转发表进行物理 网络拓扑发现 。由于交换 Ｃ
机 的 ＭＡ 地址转发表 中保存 了交换机进行实 际的链路层报 Ｃ
基本上解决了在一个子 网内，基于 通用的 ＭＩ Ｂ信息 ，发现交
换机 ２层接 １ 、集线器、 网桥之间互联的物理链路。多数网 ３ 管实际使用的物理 网络拓扑发现算法 ，都是在 此方法 的基础
上进行进一步优化。
络拓扑 自动发现 ；分析所有子 网的物理 网络拓扑发现 结果 ， 得 到全 网物 理网络拓 扑。 子 网物 理拓扑发现。本步骤对 网络的所有子 网都进行物 理 网络拓扑发现操作 ，得到每一个子 网的物理网络拓扑图。
第 ３ 卷 第 ｌ ７ ４期
、０ ＿７ ，ｌ３
ＮＯ１ ．４
计
算
机
工
程
２１ ０ １年 ７月
Ｊ ｌ ２ １ ｕ ｙ ０１
Ｃｏ ｕｔｒＥｎ ｉ ｅ ｉ ｍｐ ｅ ｇ ｎｅ ｒｎｇ
・网络 与通信 ・
一
文章编号：１ Ｉ＿ ２（ ｌｌ １ —０ 文献标识码： ｏ卜３ ８ ｏ１４ ０ ．３ ０ ４ ２ ） —０ ０ Ａ
［ ｓｒ ｃ］Ａｎｉ ｒｖ ｄｍｅｈ ｄｏ ｔｅ ｔ ｈ ｓ ａ ｎｔ ｒ ｐ ｌｇ ｉ ｏ ｅｙｏ ｅｎ ｔ ｒ ｎ ａｅ ｎ ｃｐ ｒｖｄｄ Ｉｏ ｌ ｓｓ ｅ Ａｂｔａｔ ｏ ｅ ｔｏ ｆ ｈ ｍｅ ｐｙ ｉ ｌ ｅ ｋｔ ｏｏ ｙｄｓ ｖｒ ｆ ｅｗｏｋｍａ ｇｍｅｔ ｏ ｅ ｓ ｏ ｉｅ ．ｔ ｎｙｕｅ ｍｐ Ｅ ｃ ｗｏ ｏ ｃ ｈ ｔ ｓ ｉｐ ｈ ｔ
ＴｏＮＧ ａ ． ｉ Ｘｉ ｏ ｗｅ
（ ｐ．ｆ ｕｏ ｔ ｅＡ ｐｉａ ｏ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇ ｅｈ ｎｃ ， ｕｉｎＣ ｍｍｕ ｉａｉｎ ｅｈ ｏｏ ｙＣ ｌ ｇ， ｕ ｈ ｕ３ ０ ０ ， ｈｎ ） Ｄｅｔｏ ｔｍｏｉ ｐ ｌ ｔ ｎａｄＥ ｇｎ ｅｉ ｃ ａｉｓＦ ｉ ｏ Ａ ｖ ｃｉ ｎＭ ａ ｎｃ ｔ ｓ ｃ ｎ ｌｇ ｏｌ ｅ Ｆ ｚ ｏ ５ ０ ７ Ｃ ｉａ ｏ Ｔ ｅ
（） ２基于 Ｒ Ｃ制定的通 用 ＭＩ Ｆ Ｂ信 息进行物理 网路拓扑发
监控、故障管理等方面提供 了可视化 的展现 方法且提供 了方 便 的图形操作界 面，一直 深受广大 网络 管理人 员的喜爱 ，代 表 了网管软件 的发展 方向。基于拓扑 图的可视化管理 ，指 的
是 ：网管管理软件可 以展示动态 的网络拓扑 图，在该拓扑 图 上展示 所管理 的网络 中真 实存在 的网络设备 以及 网络设备之
指的是 ：网络设备厂商提出相关的私有协议 以及 私有 的 ＭＩ Ｂ
信息 ，保存和物理 网络连接 的相关数据 ，上层 网管软件 只需
要按 照指 定的方式 分析该数据 ，就可 以得到物理 网络拓 扑，
比较著名 的有 Ｃ ｓｏ的 Ｃ ｉ ｃ ＤＰ协议 。 另外华为、Ｊｎｐ ｒ ｕ ｉｅ 等厂商 也都提 出了 自己的相关私有协议 。该方法 的主要 问题是 ，只 有某一个厂商 的网络设备支持 了相关 的私有协议 ，到 目前为 止 ，还没有 哪一个厂商 的私有协议被其他厂商接受 ，发展为 公共协议 ，这也意 味着如果一个 网络 中同时使用 了多个厂商 的网络通信设备（ 这是很常见的） ，该方法将不能生效 。
基金项 目：福建交通 职业技术学院科技 发展基 金资助项 目
物 理 网络拓 扑的 自动发现 通常通 过简 单 网络管理 协议
（ｉ ｌ Ｎ ｔ ｏｋＭａ ａｅ ｎ ｒｔｃｌ Ｓ Ｓｍｐｅ ｅｗ ｒ ｎ ｇｍｅ ｔ ｏｏｏ， ＮＭＰ读 取 设 备 ＭＩ Ｐ ） Ｂ
信息，通过联合分析各个设备的管理信息库（ ａａｅ ｅｔｎ ｒ Ｍ ｎｇ ｎ Ｉ ｏ ｍ ｆ－ ｍａｏ ａｅＭＩ ） ｔ ｎＢ ｓ， Ｂ ，得到网元之间物理连接关系。一般而言 ， ｉ 物理 网络拓扑发现 的方法主要有两类 ： （） １ 基于设备厂商私有 Ｍ Ｂ信息进行物 理网路拓 扑发现 。 Ｉ
Ｄ０Ｉ １ ．９ ９ ． ｓ．０ ０３ ２ ． １ ． ．３ ： ０３６ ０ｉ ｎ１ ０ —４ ８２ １１ ０ ２ ｓ ０ ４
１ 概 述
随着计算机 网络技术 的快速发展和 日益复杂化 ，网络管 理越来越依 赖于 专业的网管软件 。其 中，基于拓 扑图的网络 可视化管理 方式 由子能直观地反 映网络 的拓 扑结构 ，为 网络
接关系 ，因此该方法实现 比较 困难 。本文提 出一种通用的物 理 网络拓扑发现方法 ，即上述第（） 方法 。 ２种
现 网络拓扑结构 的难点在于如何发现设备之 间存在 的物理链 路 ，这也是本文主要解决 的问题 。所谓 “ 网络设备之 间存在
的物理链路 ” ，指 的是 网络设备真 实的连接情况（ 相对于 “ 逻 辑连接”而言 ，即网络层设备之 间的路 由关系） 。
关量诃 ：物理 网络 拓扑发现 ；链路 层拓扑发现 ；网络管理 ；虚拟链路
Ｉ ｐ ｏ ｅ ｅ ｈ ｄ ０ ｈ ｒ ｅ ｙ ｉ ａ ｔ ｒ ｏ ｏ ｏ ｙ Ｄｉｃ ｖ ｒ ｍ ｒ ｖ ｄ Ｍ ｔ ｏ ｆ Ｅｔ ｅ ｎ ｔ Ｐｈ ｓｃ ｌ Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｔ ｐ ｌ ｇ ｓ ｏ ｅ ｙ
间的连 接。拓扑 图上可 以呈现 网络设备 的异常状况（ 告警） 、
链路 上的流量信 息和 异常 状况（ 例如链 路中断） 等信息 。网络 管理员通过一张 网络拓扑 图，即可 实时全面地掌握 网络动态
现 。指的是 ：Ｒ Ｃ制定 了一些通用 ＭＩ Ｆ Ｂ，用以保存设备运行 时信息 。 些协议是所有入 网的设备都必须要实现的 ， 以， 这 所 基于通用 ＭＩ 息分析得到物理 网络拓扑的方法 ， Ｂ信 不受设备 提供厂商 的限制 ，具有通 用性 。但是 ，由于 目前并 没有相关 的通 用 ＭＩ 息直接保存 了设备之 间的物理连接 ， Ｂ信 也没有办
在进行 子网的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ自动发现之 前 ，假设该子 网内的网管设备均 已
这种方法存在的问题是 ：（） １只能用于 一个 子网内部 的物 理网络拓扑发现 。一个 网络管理员管理 的网络 ，通常是包含 多个子网的局域 网，如果物理 网络拓扑 的发现结果只是一个
子网而不是整个局域 网的设备互联情况 ，对管理员而言 ，生