[發明專利]基于混合探測技術的網絡拓撲發現和自動布局方法及系統

有效

• 申請號: 201110460635.6
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102546251A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 林闖;魏兵;孔祥震;董揚威
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/26
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明屬于互聯網中的網絡管理和控制領域，具體涉及一種基于混合探測技術的網絡拓撲發現和自動化布局方法。

背景技術

計算機網絡作為信息社會的基礎設施已經滲透到社會生產生活的方方面面，對人類生活方式和工作方式產生了巨大的影響。但是與此同時，網絡規模的擴大使得網絡拓撲越來越復雜；為了更好地管理網絡，首先很有必要快速的自動發現網絡的拓撲。而且由于網絡節點過多，所以如何直觀簡單的布局網絡拓撲，也是網絡管理中一個必須要解決的問題。

簡單網絡管理協議(SNMP)是一個管理者和代理之間通信的標準，提供了一種訪問由任何廠商生產的任何網絡設備，并獲得一系列標準值的一致性方式。它是專門設計用于在IP網絡管理網絡節點的一種應用層協議。SNMP提供了一種從網絡上的設備中收集網絡管理信息的方法，本發明中主要用到其中的管理信息庫(MIB)；MIB是由網絡管理協議使用并維護的網絡管理信息數據庫，它定義了一系列對象組，這些信息組包括了網絡拓撲發現的重要信息。由于SNMP具有簡單、靈活、擴展性好、開銷小、易于實現等優點，很快得以普及，并已成為事實上的工業標準。目前流行的絕大多數的拓撲發現方法都是基于SNMP的。

Internet控制報文協議(ICMP)是一個用于在IP主機、路由器之間傳遞控制消息的協議。控制消息是指網絡通不通、主機是否可達、路由是否可用等網絡本身的消息。ping是ICMP中用于探測網絡中主機連通性的重要工具，幾乎每種拓撲發現算法都不同程度地使用它。

地址解析協議(ARP)是用于將計算機的網絡地址轉化為物理地址的協議，一般網絡設備都支持它，即網絡設備上維護著一張ARP表，保存了與它直接相連的活動主機，因此也被廣泛應用于拓撲發現算法中。

發現被管理網絡拓撲需要分兩步進行：第一步是邏輯網絡拓撲發現，即發現該網絡的網絡設備間的連接關系，以及網絡設備與子網的連接關系；第二步是發現每個子網中的活動主機。上面所述的3個協議中的SNMP協議是用來實現第一步的；而ICMP協議和ARP協議是用來發現子網中的活動主機的。ARP協議雖然高效快速，但是實時性卻不好，不能實時的刪除已經關閉的主機，也不能及時的加入新加入子網的主機。相反，ICMP協議卻可以探測所有正在活動的主機；為了提高發現效率，給被管理網絡中的每個邏輯子網安裝一個采集機。

目前網絡拓撲布局算法主要有以下幾種：樹形布局算法、環形布局算法、啟發式布局算法、隨機建模布局算法、基于斥力張力模型的布局算法以及基于抽象點的布局算法。但是從算法的效率和布局的效果等方面因素來看，以上算法都不能很好的達到效果。因此，一種層次分明、直觀顯示、算法簡單高效的廣度優先環狀樹布局算法得到了實現。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種基于混合探測技術的網絡拓撲發現和自動化布局方法，可以快速高效的自動發現被管理網絡的拓撲，并很好的將拓撲布局顯示給網絡管理人員。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于混合探測技術的網絡拓撲發現和自動化布局系統，包括：

邏輯拓撲采集機M，為被管理網絡中的一臺服務器，通過獲取與其直連的路由設備的SNMP協議提供的信息，發現整個被管理網絡的邏輯拓撲，并將發現的路由設備間的連接以及路由設備與子網的連接信息存儲到數據庫服務器DB中；

分布式信息采集機C1，C2，…，Cn，通過ICMP中的ping工具來發現子網中的活動主機，并將子網中的活動主機與路由設備間的連接信息存儲到數據庫服務器DB中，n為信息采集機的數量且n大于1；

數據庫服務器DB，用于存儲被管理網絡的拓撲數據，同時也是組成基于SNMP和ICMP的拓撲自動發現和布局系統中各構件之間的接口；

Web服務器WS，數據庫服務器DB交互，獲取數據庫服務器DB中的拓撲，執行拓撲布局算法，將被管理網絡的拓撲布局；

瀏覽器BS，與用戶交互，向作為網絡管理人員的用戶提供人機交互界面，將Web服務器WS的布局結果提供給網絡管理人員。

基于以上系統，本發明還提供了一種基于混合探測技術的網絡拓撲發現和自動化布局方法，包括以下步驟：

步驟1，利用邏輯拓撲采集機M通過SNMP協議獲取被管理網絡的路由設備間的連接以及路由設備與子網的連接關系，并將所有的連接關系存儲到數據庫服務器DB中，所述邏輯拓撲采集機M為被管理網絡中的一臺服務器；