基于ICMP和SNMP的网络拓扑自动发现及显示
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摘要
随着网络的普及，计算机网络规模越来越大，网络结构(以后均简称拓扑)越来越复杂。一个完善的网络管理系统能保障计算机网络高效可靠地运行。
网络拓扑发现是进行网络管理的前提。本文联系集团军(师)防空作战指挥系统课题，对网络管理中的拓扑发现进行较深入的探讨。基于ICMP和SNMP两种协议对网络拓扑进行自动发现和显示。主要解决网络拓扑发现的速度、细致度和正确性等问题。这几个方面直接关系军事网络拓扑发现的成败。
首先，本文讨论了网络拓扑发现速度的瓶颈，提出了一套行之有效的方法。利用多线程和异步方式，大幅度提高网络拓扑发现的速度。然后，本文研究了子网内物理拓扑发现算法，提出并证明了三个引理。以引理为基础，利用生成树协议和地址转发表，解决了对于网内物理拓扑的正确发现，更细致地显示整个网络拓扑。为网络管理功能中的故障管理和流量分析提供依据。对于正确性问题，本文在分析了ICMP协议和SNMP协议的基础上，于拓扑发现及拓扑结果显示过程中，采用了多种方法进行完善，使得拓扑发现结果可靠。
实验证明，使用本文中的思想可以完成对军网的快速、细致和正确的发现。为网络管理提供一个可靠的平台。
When network is accepted and applied in more and more department, the scale and
complexity of network become larger. People use network management system to insure
it can be used efficiently and reliably.
Network topology discovery is base for network management. Fast speed, physical
connection discovery and correct result is extraordinarily needed in military
network.
The paper mainly researches the three aspects mentioned above. Firstly, bottle of
topology discovey speed is discussed,then asynchronism and multi-thread are used
to quicken discovery process. Secondly the paper pay attention to physical topology
in IP subnet. Here three lemmas are given and proofed. These lemmas together with
spanning tree protocol and local address forwarding information for transparent
bridges are taken to fulfil physical topology discovery in subnet finely. At last,
correctness , as one of main purposes,is treated in many places in paper to ensure
discoverying and displaying network according with what it is.
Preliminary experimental result from an implementation of topology discovery tools
on research network clearly validate the methodology, demonstrating the accuracy
and practicality of the proposed algorithms.
网络拓扑发现是进行网络管理的前提。本文联系集团军(师)防空作战指挥系统课题，对网络管理中的拓扑发现进行较深入的探讨。基于ICMP和SNMP两种协议对网络拓扑进行自动发现和显示。主要解决网络拓扑发现的速度、细致度和正确性等问题。这几个方面直接关系军事网络拓扑发现的成败。
首先，本文讨论了网络拓扑发现速度的瓶颈，提出了一套行之有效的方法。利用多线程和异步方式，大幅度提高网络拓扑发现的速度。然后，本文研究了子网内物理拓扑发现算法，提出并证明了三个引理。以引理为基础，利用生成树协议和地址转发表，解决了对于网内物理拓扑的正确发现，更细致地显示整个网络拓扑。为网络管理功能中的故障管理和流量分析提供依据。对于正确性问题，本文在分析了ICMP协议和SNMP协议的基础上，于拓扑发现及拓扑结果显示过程中，采用了多种方法进行完善，使得拓扑发现结果可靠。
实验证明，使用本文中的思想可以完成对军网的快速、细致和正确的发现。为网络管理提供一个可靠的平台。
When network is accepted and applied in more and more department, the scale and
complexity of network become larger. People use network management system to insure
it can be used efficiently and reliably.
Network topology discovery is base for network management. Fast speed, physical
connection discovery and correct result is extraordinarily needed in military
network.
The paper mainly researches the three aspects mentioned above. Firstly, bottle of
topology discovey speed is discussed,then asynchronism and multi-thread are used
to quicken discovery process. Secondly the paper pay attention to physical topology
in IP subnet. Here three lemmas are given and proofed. These lemmas together with
spanning tree protocol and local address forwarding information for transparent
bridges are taken to fulfil physical topology discovery in subnet finely. At last,
correctness , as one of main purposes,is treated in many places in paper to ensure
discoverying and displaying network according with what it is.
Preliminary experimental result from an implementation of topology discovery tools
on research network clearly validate the methodology, demonstrating the accuracy
and practicality of the proposed algorithms.
引文
[1] 岑贤道，安常青．网络管理协议及应用开发．北京：清华大学出版社，1998，3～11
[2] 杨家海，任宪坤，王沛瑜．网络管理原理与实现技术．北京：清华大学出版社，2000
[3] 白英彩，田小鹏，杨锐等．计算机网络管理系统设计与应用．北京：清华大学出版社，1998
[4] 郭仁荣，宋如顺．通常网络环境下的可扩展的拓扑发现系统．计算机工程与应用，2000．10：162～163
[5] (美)W．Richard Stevens．UNIX网络编程(第一卷)．施振川，周利民，孙宏晖等译．北京：清华大学出版社，1999．557～572
[6] (美)Kenneth D. Reed. 网络互联设备．3Com公司译．北京：电子工业出版社，2002
[7] RFC1213．26～41
[8] 汤子瀛，哲风屏，汤小舟．计算机操作系统．西安：西安电子科技大学出版社，2002
[9] 熊歆斌．Visual C++程序设计培训教程．北京：清华大学出版社，2002
[10] (美)Radia Perlman．网络互联(第2版)：网桥．路由器．交换机和互联协议．高传善等译．北京：机械工业出版社，2000
[11] 冯博琴，吕军．计算机网络．高等教育出版社．2000
[12] 李增智，陈妍．计算机网络原理(第2版)．西安：西安交通大学出版社，2001
[13] (美)W. Richard Stevens. TCP／IP详解卷1：协议．范建华，胥光辉，张涛等译．北京：机械工业出版社，2000
[14] 瞿宏阳．层次式网络拓扑显示方法的设计与Web实现．微电子学与计算机，2002，(4)：60～62
[15] 李天剑，曾文方．基于Web的网络拓扑图自动构造的研究与实现．计算机工程与设计，2001，22(1)：45～46
[16] 张勇，张德运，李钢．网络拓扑发现的主动探测技术的研究和实现．小型微型计算机系统，2000，21(8)：792～794
[17] 王捷．网络拓扑发现的主动探测技术的研究和实现．南京化工大学学报，2000，21(8)
[18] 李佳，石冰心，张海静等．网络管理系统中的自动拓扑发现算法．华中理工大学学报，1998，6(1)
[19] 周天明，汪文勇．TCP／IP网络原理与技术．北京：清华大学出版社，1998
[20] 谢希仁．计算机网络．大连：大连理工大学出版社．1996
[21] Kris J. Internet编程．刘素丽，李丹红等译．北京：电子工业出版社，1996
[22] Microsoft. 使用TCP／IP协议的网络互连．北京：学苑出版社，1992
[23] RFC792．网络控制报文协议(ICMP)
[24] 梁振军，刘国强．新编TCP／IP协议于计算机网络互联技术．北京：海洋出版社，1991
[25] RFC1493. Definitions of Managed Objects for Bridges．
[26] 肖位枢．图论及算法．北京：航空工业出版社，1993．29～38
[27] Tang A, scoggins S．开放式网络和开放系统互联．戴浩译．北京：电子工业出版社，1994．143～169
[28] 李于剑．Visual C++实践与提高：图形图象编程篇．北京：中国铁道出版社，2001
[29] 孙德文，田小鹏．基于SNMP网络管理的MIB库访问实现．上海交通大学学报，1996，30(6)：59～64
[30] 坦尼伯姆A S．计算机网络．曾华桑译．成都：成都科技大学出版社，1989．205～277
[31] 梁英，王琰．启发式的网络拓扑图生成算法的构造及实现．沈阳工业学院学报，2002，21(1)
[32] 黄川，石冰心，李佳等．实时网络拓扑发现算法实现技术研究．华中理工大学学报，2002，28(8)
[33] 张斌，黄川，石冰心．基于Intranet的实时网络拓扑图生成算法研究．计算机工程与应用，1998．8，19～20
[34] 周天戎，杜力耘，杜新华．基于TCP／IP网络管理的一种实现．上海交通大学学报，1997，31(5)，120～123
[35] 孙德文，高儒振．基于SNMP网络拓扑图的自动构造实现．上海交通大学学报，1996，31(8)，97～101
[36] 马林兵等．ICMP协议在网络层的地位及作用．计算机应用研究，2000，(7)，53～55
[37] 徐大海，刘新，王奇等．网络拓扑自动搜索算法研究．计算机应用，1999，19(2)，4～6
[38] 李天剑，曾文方，李天翼．基于SNMP网络拓扑自动构造的一种实现．计算机系统应用，2000，(2)，29～31
[39] 徐斌，王磊，陆月明等．网络拓扑信息提取的研究．微型机与应用，2000，(4)，34～35
[40] 李佳，石冰心．基于ICMP和SNMP的网络拓扑发现算法研究及实现．微型机与应用，1998，(1)，33～35
[41] 齐舒创作室．Visual C++6．0开发技巧及实例剖析．北京：清华大学出版社，1999
[42] David Zeltserman．SNMPv3与网络管理．潇湘工作室译．北京：人民邮电出版社，2000
[43] J. Moy. OSPFVersion 2. RFC 1247. 1991
[44] J. Case A Simple Network Management Protocol(SNMP). RFC 1157, 1990. 3
[45] K. McCloghrie. Management Information Base for Network Management of TCP/IP - based internets: MIB-Ⅱ. RFC1213, 1991. 3
[46] Hall M, Towfig M. Windows sockets: anopen interface for network programming under Microsoft windows. Version 1. 1, 1993
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[48] Ernst T. Dynamic routing in networks with unidirectional links. University of Nice-Sophia-Antipolis, France, 1997
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[51] Duros E. Handling of unidirectional links with OSPF. Internet-Draft, 1996
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[49] International Worship on Satellite-based Information Services. New York: Rye, 1996. 24～29
[50] Rekhter Rekhter, Li T. A border gaterway protocol 4. RFC 1584, March 1995
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