现代通信系统与网络测量 裴昌幸 09

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1、第9章网络拓扑发现拓扑发现概述9.1基于网络管理协议的拓扑发现9.2基于主动探测的拓扑发现9.3无线网络的拓扑发现9.4基于ICMP和UDP的拓扑发现实例9.5组播网拓扑发现实例9.6拓扑可视化9.7多路复用9.89.1拓扑发现概述拓扑发现（TopologyDiscovery）是指发现网元（NetworkElement）并确定网元之间的互连关系，包括互连设备（如路由器、网桥、交换机等）、主机和子网。网络拓扑图是拓扑结构的可视化表现形式。拓扑发现生成的网络拓扑图（NetworkTopologyMap）可以帮助网络管理员掌

2、握网络拓扑结构，迅速定位故障发生地点，确定故障影响的范围，还可以成为发现网元并调用其他管理功能模块的共同出发点。要实现网络拓扑发现，首先需要明确以下几个问题。（1）确定拓扑构造的网络层次及协议（2）确定网络拓扑信息的采集方法（3）确定收集信息方式（4）确定网络拓扑发现的目标及发现程度（5）确定拓扑发现算法的运行方式拓扑发现除了作为网络配置管理的内容之一外，对于网络仿真、网络优化、用户接入方式选择、确定镜像位置、拓扑敏感算法以及网络对抗也有重要意义。9.2基于网络管理协议的拓扑发现9.2.1基于SNMP的网络层拓扑发现基

3、于网络管理协议进行IP层的拓扑发现是网络管理工具的一个重要功能，需要用到MIB库中以下的变量。（1）ipRoutingTable——IP路由表（2）ifTable——接口表（3）ipForwarding——1代表可转发数据（具网关功能），2代表不转发数据（不具有网关功能）。基于这些变量并辅之以ping，采用广度优先遍历算法即可构造出网络拓扑图，一种算法实现如下：初始化网关队列，子网队列，连接队列；把缺省网关放入网关队列中；while（网关队列非空）{从网关队列中取出一个网关，为CurrentGateway；访问Curr

4、entGateway路由表；把路由表中的各ipRouteNextHop不重复地放到网关队列中；把各ipRouteDest不重复地放到子网队列中；把CurrentGateway与各ipRouteNextHop的连接不重复地放到连接队列中；if（ipRouteNextHop属于ipRouteDest子网）把ipRouteNextHop与ipRouteDest的连接放到连接队列中；if（ipRouteNextHop与CurrentGateway的地址相同）把CurrentGateway与ipRouteDest的连接放到连接队

5、列中；}1．基于完全交换表信息的拓扑发现9.2.2基于交换表信息的链路层拓扑发现由ipAddrTable发现子网，由ipRouteTable发现路由器，由ipForwarding及有无BridgeMIB判断交换机。2．基于不完全交换表信息的拓扑发现9.3基于主动探测的拓扑发现基于主动探测构造网络拓扑，一方面可以利用网络上用来对Internet控制和管理的协议（如ICMP）以及其他服务（如DNS域名服务）提供的信息，另一方面可以通过测试网络端到端的性能（其中包含了内部网络结构，即拓扑的信息）所蕴涵的信息来构造。利用ICM

6、P进行网络拓扑发现的步骤如下。（1）确定探测点，在每个探测点确定临时地址组，选择时可根据已有的积累及网络地址分配的预先知识。9.3.1基于ICMP的拓扑发现（2）在每一探测点用ping逐个探测临时组中地址的存活性（如存活加入永久组），并用traceroute跟踪中间路由器，向无效端口发送UDP分组发现多端口路由器，由网络地址划分子网，相应信息存入对应链表中，同时根据子网地址扩充临时地址组。重复执行直至遍历完毕。（3）将各探测点获得的链表进行综合，构造主干拓扑。（4）在子网内搜索可能存活的主机，构造子网拓扑。9.3.2基

7、于端到端性能测试的拓扑推算9.4无线网络的拓扑发现对于无中心点的Adhoc网络，可采用路由协议来构造拓扑。目前Adhoc网络的路由协议可分为两类：一类是proactive路由（表驱动路由），如OLSR（OptimizedLinkStateRoutingProtocol），WRP（WirelessRoutingProtocol），其中每个节点连续学习拓扑，可获得整个网络的部分拓扑，这一类协议在拓扑快变时，更新拓扑信息的代价非常大，拓扑基本不变时又浪费很多资源。另一类是Reactive路由（按需路由），如AODV（AdHo

8、cOnDemandDistanceVector），DSR（DynamicSourceRouting），该类协议基于查询——响应机制，需要时立即启动一个路由搜索进程，缺点是对数据的时延较大。1．基于群首管理信息库的拓扑发现W.Chen等人提出了Adhoc网络管理协议（AdhocNetworkManagementProtocol，AN