專利名稱：一種物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)以及通用的MIB(管理信息庫)庫信息，特別是一種物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)及其方法，基于此類信息的物理拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)以及通用的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)技術(shù)。
背景技術(shù)：
交換機(jī)已成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理員來說，能夠隨時(shí)獲取網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔⒕哂袠O其重要的意義。它可以幫助判斷鏈路的通斷、進(jìn)行錯(cuò)誤相關(guān)性分析，以及將服務(wù)器安放在最合適的位置。
傳統(tǒng)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)技術(shù)只進(jìn)行三層的邏輯網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)現(xiàn)，即發(fā)現(xiàn)路由器和子網(wǎng)的連接，這種技術(shù)顯然不適用于交換機(jī)的環(huán)境。因?yàn)榕c路由器的路由表存放了相鄰實(shí)體(指路由器)的信息不同，交換機(jī)的通用地址轉(zhuǎn)發(fā)表并不能明確給出相鄰實(shí)體(指交換機(jī))的信息。當(dāng)然，某些廠商提供特定的協(xié)議支持設(shè)備的發(fā)現(xiàn)，如CISCO的CDP協(xié)議。但通常局域網(wǎng)中的設(shè)備并不來自同一個(gè)廠家，在這種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境下，需要有新的算法來支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)，這些算法所基于的信息基礎(chǔ)必須是所有廠商都支持的共同標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的方法，是能在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供的有限信息基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)二層物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括交換機(jī)端口與交換機(jī)端口的連接、交換機(jī)與主機(jī)的連接、交換機(jī)和HUB的連接、主機(jī)與HUB的連接。同時(shí)可以把該算法應(yīng)用到VLAN的環(huán)境中。
基于通用MIB庫信息的二層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?在本文檔中，二層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞韧谖锢砭W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，二者可以互換)發(fā)現(xiàn)方法。本發(fā)明通過自行設(shè)計(jì)的算法，通過設(shè)備確定、信息采集、信息計(jì)算三個(gè)階段發(fā)現(xiàn)二層網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本發(fā)明的特點(diǎn)在于，將一般算法收集網(wǎng)絡(luò)信息前所需要發(fā)送的ICMP消息數(shù)從O(n2)降低到O(n)，減少了對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的占有量并提高了系統(tǒng)運(yùn)行的速度；本發(fā)明同時(shí)能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中對(duì)于交換機(jī)透明的HUB設(shè)備，從而給出確切的物理連接而非邏輯連接。該發(fā)明能應(yīng)用到各類IP網(wǎng)(IPV4，IPV6，IP電信網(wǎng)等)中實(shí)現(xiàn)，既適用于沒有VLAN的環(huán)境，也適用于配置有VLAN且每個(gè)VLAN對(duì)應(yīng)于一棵生成樹的環(huán)境等。
基于通用RFC定義的MIB信息的二層物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法，包括設(shè)備發(fā)現(xiàn)、信息采集和拓?fù)溆?jì)算三個(gè)階段來達(dá)到目的，我們所提出的算法基于通用的RFC定義的MIB信息，適用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，通過計(jì)算能給出二層網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)端口與交換機(jī)端口，交換機(jī)端口與HUB，交換機(jī)端口與主機(jī)，主機(jī)與HUB的連接關(guān)系；我們提出的算法，算法運(yùn)行前的采集信息預(yù)處理過程，所發(fā)送的ICMP信息量為O(n)，算法所基于的理論基礎(chǔ)是關(guān)于上行端口和下行端口劃分。
首先介紹我們所提出的基于二層拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的算法1定義轉(zhuǎn)發(fā)表交換機(jī)Si的端口j在交換過程中存儲(chǔ)的該端口收到的源MAC地址集合，記為F(Si，j)；轉(zhuǎn)發(fā)表完整交換機(jī)Si的端口j的轉(zhuǎn)發(fā)表完整指F(Si，j)包含了所有該端口所能看到的設(shè)備MAC地址的集合；葉交換機(jī)在轉(zhuǎn)發(fā)表完整的情形下，若某個(gè)交換機(jī)存在且僅存在一個(gè)端口，其轉(zhuǎn)發(fā)表包含其它交換機(jī)的MAC地址；標(biāo)志節(jié)點(diǎn)當(dāng)算法運(yùn)行的主機(jī)為待發(fā)現(xiàn)子網(wǎng)中的成員，則該主機(jī)稱為標(biāo)志節(jié)點(diǎn)；否則，連接該子網(wǎng)的路由器稱為標(biāo)志節(jié)點(diǎn)；交換機(jī)的葉端口如果交換機(jī)Si端口j的轉(zhuǎn)發(fā)表F(Si，j)在完整的情況下不包含其它任何交換機(jī)或標(biāo)志節(jié)點(diǎn)的MAC地址，則稱為該交換機(jī)的葉端口；上行端口端口對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)表中出現(xiàn)標(biāo)志節(jié)點(diǎn)MAC地址的端口；
下行端口端口對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)表中沒有出現(xiàn)標(biāo)志節(jié)點(diǎn)MAC地址的端口；2定理若交換機(jī)Si與Sk滿足 (n＝1，2….，N，N為交換機(jī)Sk的端口計(jì)數(shù)，且n不等于上行端口集合中端口的編號(hào))，則Si的端口j與Sk的上行端口1直接相連。例如，圖2中S3的上行端口為1，下行端口為2，3，滿足F(S2，2)＝F(S3，2)∪F(S3，3)∪{S3}，因此判定S2端口2與S3上行端口1相連。
我們提出的算法1，算法的理論計(jì)算依據(jù)是交換機(jī)A的下行端口與交換機(jī)B的上行端口直接連接的條件是交換機(jī)A的下行端口轉(zhuǎn)發(fā)表正好等于交換機(jī)B的非上行端口轉(zhuǎn)發(fā)表之并集再并上B本身。3算法-1(適用于交換機(jī)與交換機(jī)直接相連而不是通過HUB相連)1)PING子網(wǎng)內(nèi)所有交換機(jī)圖3給出了PING消息流的方向；2)依次讀取每臺(tái)交換機(jī)的地址轉(zhuǎn)發(fā)表；3)從各交換機(jī)地址轉(zhuǎn)發(fā)表中構(gòu)造每臺(tái)交換機(jī)的上行端口與下行端口集合，同時(shí)將子網(wǎng)內(nèi)所有交換機(jī)節(jié)點(diǎn)放入待檢測(cè)隊(duì)列；4)將葉交換機(jī)節(jié)點(diǎn)依次壓入待生成隊(duì)列(此隊(duì)列為先進(jìn)先出隊(duì)列)，同時(shí)把葉交換機(jī)從待檢測(cè)隊(duì)列移去；5)從待生成隊(duì)列中取出一節(jié)點(diǎn)，使其成為待檢測(cè)節(jié)點(diǎn)；6)在其它結(jié)點(diǎn)的下行端口集合中各端口的地址轉(zhuǎn)發(fā)表中查詢是否包含待檢測(cè)節(jié)點(diǎn)MAC地址，若出現(xiàn)但表中節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)大于1，則刪除此表項(xiàng)，若僅出現(xiàn)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，則此項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的端口的端口號(hào)與待檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的上行端口直接連接，同時(shí)將此端口從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的下行端口集合中移去；7)每遍歷完一節(jié)點(diǎn)，若此節(jié)點(diǎn)的下行端口集合為空，則將此交換機(jī)節(jié)點(diǎn)壓入待生成結(jié)點(diǎn)隊(duì)列中，同時(shí)從待監(jiān)測(cè)隊(duì)列移去；8)若待生成隊(duì)列不空，重復(fù)6至8。我們給出的算法2能發(fā)現(xiàn)多個(gè)交換機(jī)之間通過HUB相連的情況，其特征在于，某個(gè)交換機(jī)的下行端口轉(zhuǎn)發(fā)表等于若干個(gè)交換機(jī)的非上行端口轉(zhuǎn)發(fā)表的并集再并上這些交換機(jī)本身。4算法-2(對(duì)于算法-1的改進(jìn)，能適用于交換機(jī)與交換機(jī)之間通過HUB相連的情況，兼容算法1的情況，但復(fù)雜性稍大)1)找出所有的交換機(jī)集合；2)PING所有交換機(jī)；3)獲取所有交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)表，并判斷上行端口和下行端口；4)將所有葉交換機(jī)節(jié)點(diǎn)壓入待生成隊(duì)列，所有非葉交換機(jī)壓入待檢測(cè)隊(duì)列；5)取出待檢測(cè)隊(duì)列中的一個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，逐個(gè)檢測(cè)其下行端口CASE1若某個(gè)下行端口僅包含一個(gè)待生成隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)而不包含待檢測(cè)隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)，則將此下行端口直接與生成隊(duì)列中該節(jié)點(diǎn)的上行端口相連，并將此下行端口從轉(zhuǎn)發(fā)表中去掉，若去除后該節(jié)點(diǎn)已經(jīng)沒有下行端口，則將此節(jié)點(diǎn)壓入待生成隊(duì)列；把對(duì)應(yīng)與之相連的的生成隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)去掉；CASE2若其下行端口包含若干個(gè)待生成隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)，而不包括待檢測(cè)隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)，則此下行端口與這幾個(gè)待生成隊(duì)列的上行端口之間通過HUB相連接，同時(shí)，將此下行端口從轉(zhuǎn)發(fā)表中去除，若去除后沒有任何別的下行端口，則將此節(jié)點(diǎn)壓入待生成隊(duì)列；把對(duì)應(yīng)與之相連的生成隊(duì)列中的節(jié)點(diǎn)去掉；CASE3若其下行端口包含有非待生成隊(duì)列的節(jié)點(diǎn)，則檢測(cè)下一個(gè)下行端口；6)檢測(cè)完所有下行端口后，若該節(jié)點(diǎn)仍然存在下行端口，則將此節(jié)點(diǎn)重新壓入待檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的隊(duì)列尾部；7)重復(fù)5、6兩步，直到待檢測(cè)節(jié)點(diǎn)隊(duì)列為空(表示完成)，圖4所示為一個(gè)包含HUB的子網(wǎng)環(huán)境，運(yùn)用該算法進(jìn)行拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)過程如下各下行端口的轉(zhuǎn)發(fā)表為F(S1，2)＝{S2，S5，S6}F(S1，3)＝{S3，S4，S7}
F(S2，2)＝{S5，S6}F(S3，2)＝{S7}記待生成隊(duì)列為Q，待檢測(cè)隊(duì)列為T，則初始時(shí)Q＝{S5，S6，S7，S4}T＝{S1，S2，S3}第一步，取出S1，檢測(cè)F(S1，2)，F(xiàn)(S1，3)，均為CASE3，于是將S1壓入T隊(duì)尾，此時(shí)Q＝{S5，S6，S7，S4}T＝{S2，S3，S1}第二步，取出S2，檢測(cè)F(S2，2)，為CASE2，于是在S2端口2，S5端口1和S6端口1之間加一個(gè)HUB，從Q中去除S5，S6，同時(shí)刪除S2的端口2的下行端口轉(zhuǎn)發(fā)表，刪除后S2已經(jīng)不存在下行端口轉(zhuǎn)發(fā)表，因此將S2壓入Q，此時(shí)Q＝{S7，S4，S2}T＝{S3，S1}第三步，取出S3，檢測(cè)F(S3，2)，為CASE1，將S3端口2和S7端口1直接相連，同時(shí)從Q中去掉S7，同時(shí)刪除S3端口2的下行端口轉(zhuǎn)發(fā)表，刪除后S3已經(jīng)不存在下行端口轉(zhuǎn)發(fā)表，將S3壓入Q，此時(shí)Q＝{S4，S2，S3}T＝{S1}第四步，取出S1，檢測(cè)F(S1，2)，為CASE1，將S1端口2與S2端口1直接相連，并將S2從Q中去除，刪除S1端口2的下行端口轉(zhuǎn)發(fā)表，由于S1還有一個(gè)下行端口，所以繼續(xù)檢測(cè)S1的下一個(gè)下行端口轉(zhuǎn)發(fā)表，此時(shí)Q＝{S4，S3}第五步，檢測(cè)F(S1，3)，為CASE2，將S1端口3，S4端口1，S3端口1通過HUB相連，將S4，S3從Q中去除，刪除S1端口3的下行端口轉(zhuǎn)發(fā)表，刪除后S1已經(jīng)不存在下行端口轉(zhuǎn)發(fā)表，將S1壓入Q，此時(shí)Q＝{S1}T＝空集算法結(jié)束為了達(dá)到所要求的目的，本解決方案在所提出的算法基礎(chǔ)上，通過設(shè)備發(fā)現(xiàn)、信息采集和拓?fù)溆?jì)算三個(gè)階段來達(dá)到需要的目的，具體包括以下步驟(如圖5所示)一確定管理域的IP地址范圍，可以由網(wǎng)絡(luò)管理員手動(dòng)給出，或者可以通過查詢網(wǎng)關(guān)路由器自動(dòng)獲得，通過查詢網(wǎng)關(guān)路由器的ipRouteTable來獲得。同時(shí)查詢路由器的端口號(hào)，判斷是否存在單臂路由二確0定步驟一所得到的網(wǎng)絡(luò)地址范圍中活動(dòng)的IP地址集合，通過ping所有IP地址實(shí)現(xiàn)；三確定子網(wǎng)數(shù)以及相應(yīng)的子網(wǎng)號(hào)和子網(wǎng)掩碼，通過訪問路由器的ipAddrEntry來獲得；四將步驟二中所得到活動(dòng)IP地址集合映射到具體的物理設(shè)備，并實(shí)例化相應(yīng)設(shè)備；向每個(gè)活動(dòng)的IP地址發(fā)送SNMP GET消息，若該IP地址對(duì)應(yīng)設(shè)備沒有實(shí)現(xiàn)BRIDGE-MIB，則該IP地址對(duì)應(yīng)設(shè)備為主機(jī)；若該IP地址對(duì)應(yīng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了BRIDGE-MIB，并且其ipForwarding為0，則該IP地址對(duì)應(yīng)設(shè)備為交換機(jī)；若該IP地址對(duì)應(yīng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了BRIDGE-MIB，并且其ipForwarding為1，則該IP地址對(duì)應(yīng)設(shè)備為路由器；多個(gè)IP地址可能對(duì)應(yīng)于同一個(gè)物理設(shè)備，可以通過查看該設(shè)備的IP地址表來避免把這些IP地址映射為不同的設(shè)備；五對(duì)于某個(gè)子網(wǎng)，從運(yùn)行拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的主機(jī)ping所有步驟四中所獲得的屬于該子網(wǎng)的交換機(jī)設(shè)備；六獲取步驟四中發(fā)現(xiàn)的屬于該子網(wǎng)的交換機(jī)的地址轉(zhuǎn)發(fā)表信息；七通過所給出的算法對(duì)步驟六中所獲得的信息進(jìn)行分析計(jì)算，獲得交換機(jī)端口與交換機(jī)端口之間的連接(可能存在交換機(jī)-HUB-交換機(jī)連接)；八根據(jù)交換機(jī)地址轉(zhuǎn)發(fā)表中的信息，確定主機(jī)與交換機(jī)端口的連接，包括交換機(jī)-HUB-主機(jī)的連接；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用各個(gè)廠家都支持的RFC所定義的MIB信息作為拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法的基礎(chǔ)，能夠適用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；擯棄了一般二層拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)對(duì)于所有轉(zhuǎn)發(fā)表都要完整的要求，算法所采集的信息能保證算法準(zhǔn)確地進(jìn)行拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)，大大減少了為達(dá)到轉(zhuǎn)發(fā)表完整要求而所需要的PING操作數(shù)；能準(zhǔn)確定位到端口與端口的連接，而不是簡(jiǎn)單的設(shè)備與設(shè)備的邏輯連接；能發(fā)現(xiàn)對(duì)于交換機(jī)透明的HUB設(shè)備；同時(shí)，該算法也能應(yīng)用于配置VLAN且每個(gè)VLAN都對(duì)應(yīng)于一棵生成樹的環(huán)境；


圖1是典型的子網(wǎng)環(huán)境圖。
圖2是定理示例圖。
圖3是ICMP消息的流向圖。
圖4是一個(gè)包含HUB的子網(wǎng)環(huán)境，運(yùn)用該算法進(jìn)行拓?fù)涞牧鞒虉D。
圖5是本發(fā)明的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法流程圖。
圖6是本發(fā)明的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)圖。
圖1是關(guān)于一個(gè)典型子網(wǎng)環(huán)境的各個(gè)術(shù)語示例其中S1、S2、S3、S4、S5為交換機(jī)，M為管理節(jié)點(diǎn)，即算法運(yùn)行的節(jié)點(diǎn)，M同時(shí)也為該子網(wǎng)的標(biāo)志節(jié)點(diǎn)。其中S3的上行端口為端口1，下行端口為端口2與端口3。S2、S4、S5為葉交換機(jī)。S4的端口2、S2的端口2分別為交換機(jī)S4和交換機(jī)S2的葉端口。
M為管理站，同時(shí)也是標(biāo)志節(jié)點(diǎn)；Sk(k＝1..5)為交換機(jī)，交換機(jī)旁邊的數(shù)字表示端口號(hào)，Host代表主機(jī)。
圖2是定理的一個(gè)例子圖中，S3的上行端口為1，下行端口為2，3，滿足F(S2，2)＝F(S3，2)∪F(S3，3)∪{S3}，因此判定S2端口2與S3上行端口1相連。
交換機(jī)S2，S3的轉(zhuǎn)發(fā)表如下所示F(S2，2)＝{S3，S5，S6}F(S3，2)＝{S5}F(S3，3)＝{S6}滿足F(S2，2)＝F(S3，2)∪F(S3，3)∪{S3}，因此判定S2端口2與S3上行端口1相連。
圖3是ICMP消息的流向其中虛線箭頭為ICMP請(qǐng)求消息流，實(shí)線箭頭為ICMP響應(yīng)消息流圖4是算法2網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的一個(gè)實(shí)例圖中有管理站和標(biāo)志節(jié)點(diǎn)M，交換機(jī)Sk(k＝1..7)以及兩個(gè)連接交換機(jī)的HUB。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施該方案的前提有(1)各個(gè)交換機(jī)都配置有IP地址，都為可管理的，且都實(shí)現(xiàn)了RFC1213-MIB和RFC1493定義的BRIDGE-MIB；(2)運(yùn)行算法所在的主機(jī)安裝有SNMP agent(3)活動(dòng)的交換機(jī)和主機(jī)都響應(yīng)PING消息可以將實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)劃分為四個(gè)裝置(1)設(shè)備確定裝置；(2)信息采集裝置；(3)信息處理裝置；(4)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)庫；(5)拓?fù)滹@示裝置；圖6給出了五個(gè)裝置的相互關(guān)系。設(shè)備確定裝置包括了確定管理域IP地址范圍，確定活動(dòng)IP地址集合，收集設(shè)備信息并實(shí)例化各個(gè)物理設(shè)備。所需要查詢的MIB信息包括ipRouteTable、ipAddrTable、sysDescr、ifTable、ipForwarding、dotldBaseType等。該裝置最終的結(jié)果是給出特定IP地址范圍內(nèi)活動(dòng)的交換機(jī)集合、路由器集合、主機(jī)集合，并實(shí)例化相應(yīng)設(shè)備。
信息采集裝置通過SNMP消息收集算法所需要的信息。在信息采集之前，首先需要對(duì)給定子網(wǎng)內(nèi)的所有交換機(jī)都發(fā)送PING消息，以填充相應(yīng)交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)表。信息采集所需要查詢的MIB信息為dotldTpFdbTable。
信息處理裝置包括算法分析計(jì)算過程和信息存儲(chǔ)過程裝置。信息處理過程采用我們給出的算法通過對(duì)上行端口、下行端口及其轉(zhuǎn)發(fā)表的分析，得出交換機(jī)端口到端口、交換機(jī)與HUB以及交換機(jī)與主機(jī)之間的物理連接信息。信息存儲(chǔ)過程的前提是要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫接口設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫要使得拓?fù)滹@示裝置能簡(jiǎn)單而全面地獲得拓?fù)湫畔?。通過數(shù)據(jù)庫接口同時(shí)實(shí)現(xiàn)了信息計(jì)算與顯示的分離。
信息存儲(chǔ)過程負(fù)責(zé)把算法分析的結(jié)果存放到數(shù)據(jù)庫中。
拓?fù)湫畔?shù)據(jù)庫；存貯拓?fù)湫畔?shù)據(jù)；拓?fù)滹@示裝置包括獲取數(shù)據(jù)庫拓?fù)湫畔?，根?jù)拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行拓?fù)滹@示。拓?fù)滹@示可以根據(jù)用戶的喜好采用不同的顯示風(fēng)格。但無論采用哪種拓?fù)滹@示方法，顯示總是獨(dú)立于拓?fù)湫畔⒌挠?jì)算的。
其中，設(shè)備確定裝置連接于信息采集裝置，信息采集裝置連接于信息處理裝置，信息處理裝置連接于拓?fù)湫畔?shù)據(jù)庫，拓?fù)湫畔?shù)據(jù)庫連接于拓?fù)滹@示裝置，拓?fù)滹@示裝置連接于設(shè)備確定裝置。
權(quán)利要求
1.基于通用RFC定義的MIB信息的二層物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法，包括設(shè)備發(fā)現(xiàn)、信息采集和拓?fù)溆?jì)算三個(gè)階段來達(dá)到目的，其特征在于，我們所提出的算法基于通用的RFC定義的MIB信息，適用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，通過計(jì)算能給出二層網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)端口與交換機(jī)端口，交換機(jī)端口與HUB，交換機(jī)端口與主機(jī)，主機(jī)與HUB的連接關(guān)系；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，算法運(yùn)行前的采集信息預(yù)處理過程，所發(fā)送的ICMP信息量為O(n)，算法所基于的理論基礎(chǔ)是關(guān)于上行端口和下行端口劃分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法，我們提出的算法1，其特征在于，算法的理論計(jì)算依據(jù)是交換機(jī)A的下行端口與交換機(jī)B的上行端口直接連接的條件是交換機(jī)A的下行端口轉(zhuǎn)發(fā)表正好等于交換機(jī)B的非上行端口轉(zhuǎn)發(fā)表之并集再并上B本身。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)方法，我們給出的算法2能發(fā)現(xiàn)多個(gè)交換機(jī)之間通過HUB相連的情況，其特征在于，某個(gè)交換機(jī)的下行端口轉(zhuǎn)發(fā)表等于若干個(gè)交換機(jī)的非上行端口轉(zhuǎn)發(fā)表的并集再并上這些交換機(jī)本身。
5.一種物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的方法，其具體步驟如下一確定管理域的IP地址范圍，可以由網(wǎng)絡(luò)管理員手動(dòng)給出，或者可以通過查詢網(wǎng)關(guān)路由器自動(dòng)獲得，通過查詢網(wǎng)關(guān)路由器的ipRouteTable來獲得，同時(shí)查詢路由器的端口號(hào)，判斷是否存在單臂路由；二確定步驟一所得到的網(wǎng)絡(luò)地址范圍中活動(dòng)的IP地址集合，通過ping所有IP地址實(shí)現(xiàn)；三確定子網(wǎng)數(shù)以及相應(yīng)的子網(wǎng)號(hào)和子網(wǎng)掩碼，通過訪問路由器的ipAddrEntry來獲得；四將步驟二中所得到活動(dòng)IP地址集合映射到具體的物理設(shè)備，并實(shí)例化相應(yīng)設(shè)備，向每個(gè)活動(dòng)的IP地址發(fā)送SNMP GET消息，若該IP地址對(duì)應(yīng)設(shè)備沒有實(shí)現(xiàn)BRIDGE-MIB，則該IP地址對(duì)應(yīng)設(shè)備為主機(jī)；若該IP地址對(duì)應(yīng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了BRIDGE-MIB，并且其ipForwarding為0，則該IP地址對(duì)應(yīng)設(shè)備為交換機(jī)；若該IP地址對(duì)應(yīng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了BRIDGE-MIB，并且其ipForwarding為1，則該IP地址對(duì)應(yīng)設(shè)備為路由器；五對(duì)于某個(gè)子網(wǎng)，從運(yùn)行拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的主機(jī)ping所有步驟四中所獲得的屬于該子網(wǎng)的交換機(jī)設(shè)備；六獲取步驟四中發(fā)現(xiàn)的屬于該子網(wǎng)的交換機(jī)的地址轉(zhuǎn)發(fā)表信息；七通過所給出的算法對(duì)步驟六中所獲得的信息進(jìn)行分析計(jì)算，獲得交換機(jī)端口與交換機(jī)端口之間的連接；八根據(jù)交換機(jī)地址轉(zhuǎn)發(fā)表中的信息，確定主機(jī)與交換機(jī)端口的連接，包括交換機(jī)-HUB-主機(jī)的連接。
6.一種物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎到y(tǒng)，包括(1)設(shè)備確定裝置，包括確定管理域IP地址范圍，確定活動(dòng)IP地址集合，收集設(shè)備信息并實(shí)例化各個(gè)物理設(shè)備；(2)信息采集裝置，通過SNMP消息收集算法所需要的信息；(3)信息處理裝置，包括算法分析計(jì)算過程和信息存儲(chǔ)過程裝置；(4)拓?fù)湫畔?shù)據(jù)庫；存貯拓?fù)湫畔?shù)據(jù)；(5)拓?fù)滹@示裝置，包括獲取數(shù)據(jù)庫拓?fù)湫畔?，根?jù)拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行拓?fù)滹@示；其特征在于，設(shè)備確定裝置連接于信息采集裝置，信息采集裝置連接于信息處理裝置，信息處理裝置連接于拓?fù)湫畔?shù)據(jù)庫，拓?fù)湫畔?shù)據(jù)庫連接于拓?fù)滹@示裝置，拓?fù)滹@示裝置連接于設(shè)備確定裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟约巴ㄓ玫腗IB信息的一種物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)及其方法，包括確定管理域的IP地址范圍、確定網(wǎng)絡(luò)地址范圍中活動(dòng)的IP地址集合、確定子網(wǎng)數(shù)以及相應(yīng)的子網(wǎng)號(hào)和子網(wǎng)掩碼、將IP地址集合映射到具體的物理設(shè)備、對(duì)于某個(gè)子網(wǎng)，從運(yùn)行拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的主機(jī)ping所獲得的屬于該子網(wǎng)的交換機(jī)設(shè)備、獲取發(fā)現(xiàn)的屬于該子網(wǎng)的交換機(jī)的地址轉(zhuǎn)發(fā)表信息；通過所獲得的信息進(jìn)行分析計(jì)算，獲得交換機(jī)端口與交換機(jī)端口之間的連接、根據(jù)交換機(jī)地址轉(zhuǎn)發(fā)表中的信息，確定主機(jī)與交換機(jī)端口的連接。系統(tǒng)包括設(shè)備確定裝置，信息采集裝置，信息處理裝置，拓?fù)滹@示裝置。本發(fā)明應(yīng)用到各類IP網(wǎng)(IPV4，IPV6，IP電信網(wǎng))。
文檔編號(hào)H04L12/28GK1558615SQ200410001820
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2004年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月14日
發(fā)明者張國(guó)清, 張國(guó)強(qiáng), 鄭海 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所