[发明专利]基于SNMP的网络物理拓扑发现方法及网管服务器

说明书

技术领域

本发明涉及网络拓扑发现领域，尤其涉及一种基于SNMP的网络物理拓扑 发现方法及网管服务器。

背景技术

交换式以太网组网的核心是一个或多个互相连接的以太网交换机。每个交 换机可以有多个端口，每个端口可与一个交换机或终端设备连接，也可与一个 共享式集线器Hub连接。以太网交换机支持不同端口上的设备并行地进行数据 传输，从而大大提高了局域网的传输能力。交换式以太网是目前局域网的主要 组网方式之一，其物理拓扑结构发现的目标是确定网络中的各种设备以及这些 设备物理端口之间的链路连接关系，因此，物理拓扑发现也称为网络的第2层 (链路层)拓扑发现。在本文中不加特殊说明，提到的设备间(交换机与交换 机之间、交换机与主机之间)的连接关系指的就是设备物理端口之间的连接关 系。网络的物理拓扑信息对于网络性能监测与评估、故障发现与定位、资源分 配与管理等一系列维护工作具有重要意义。

从2000年开始，国内外研究人员开始对交换式以太网的物理拓扑发现进 行了较为深入的研究。在标准制定方面，2000年9月，IETF(The Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组)发布了关于物理拓扑MIB (Management Information Base，管理信息库)的网络协议RFC(Request For Comments)，RFC用于指导网络层以下拓扑结构的发现。它定义了标志网络端 口之间连接和发现SNMP(Simple Network Management Protocol，简单网络管 理协议)代理的网络地址的统一标准。该RFC没有规定物理拓扑的发现机制。 它需要拓扑发现方法来完成相关MIB变量的填充。

在基于SNMP的拓扑发现方法方面，提出了基于交换机生成树的算法、基 于地址转发表(address forwarding table，AFT)的算法和基于探测包的算法。 由于交换机一般均采用地址转发表进行数据帧的转发，基于地址转发表的拓扑 发现方法目前应用最为广泛。

在每个交换机上都维护着一张表，记录着接收的数据帧应该从哪个端口转 发出去，这张表就是地址转发表。忽略与拓扑发现无关的信息，地址转发表的 记录格式可以简单地表示为由端口和MAC地址组成的二元组转发条目(port， MAC)，其中port称为转发端口，MAC称为转发地址。同一转发端口p对应 的转发条目构成一个子集，称为端口p的转发表。如果交换机端口p的地址转 发表中包含了该端口p所能接收到的所有数据帧的MAC地址，则称该端口p 的地址转发表是完整的。如果一个交换机的每个端口的地址转发表都是完整 的，则称该交换机的地址转发表是完整的。地址转发表采用反向学习机制动态 建立，并采用超时老化机制把一段时间内没有用到的转发条目删除。

贝尔实验室的Yuri Breitbart提出，首先任意选定一个交换机作为拓扑树的 根节点，然后从根出发，逐渐把整个拓扑树建立起来，这种方法一般适合用递 归方式实现。该方法把设备端口分为两类：上行端口(根端口)和下行端口。 称与根节点相连的活动端口为设备的根端口；其他活动端口为下行端口。每个 设备都有一个根端口，主机设备只有根端口，没有下行端口。如果节点A连接 在节点B的下行端口上，则称A是B的子孙节点，B是A的祖先节点。自顶 向下的方法通过确定每个节点最近的祖先节点逐渐逼近与该节点直接连接的 祖先节点。自顶向下的方法只需扫描一次整个地址转发表，算法的复杂度和地 址转发表的规模L＝交换机的总数M×所有节点的总数N呈线性关系，即为O (L)。算法描述如下：BuildTree(S)/*构造以S为根的子树*/

对连接在S下行端口上的每个设备(记作dev)，作如下操作：

1)如果dev的祖先节点没有确定，建立dev到S的连接

2)否则

设当前确定的dev的祖先节点为A，则A和S都是dev的祖先节点。

如果S是A的子孙节点，建立dev到S的连接。

3)BuildTree(dev)；

算法结束。