网络拓扑结构探测技术的研究与实现

论文摘要

随着网络的迅速发展,计算机网络已经渗透到了社会的各个领域,成为当今信息时代的支柱,而且随着网络规模的日益扩大,网络管理面临的要求越来越高、难度也越来越大。网络拓扑结构探测作为网络管理的基础,对其研究将有助于网络管理人员更好地了解网络状况,进行安全防范和优化管理,是十分有应用价值和现实意义的,因此网络拓扑结构探测已成为计算机网络领域的研究热点之一。对应于OSI(Open System Interconnection,开放系统互连)七层网络模型,网络拓扑结构探测可分为网络层的拓扑结构探测和数据链路层的拓扑结构探测。本论文通过分析网络管理的基本原理和国内外网络拓扑结构探测的研究现状,对网络层和链路层的拓扑结构探测方法分别进行了改进。在网络层拓扑结构探测方面,提出了同时采用简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol, SNMP)和Internet控制报文协议(Internet Control Message Protocol, ICMP)两种协议并采用分级探测策略的个性化拓扑结构探测方法。算法采用分级探测的策略,将网络拓扑结构探测分成两级:第一级拓扑结构探测采用SNMP探测网络中的路由设备和子网;二级拓扑结构探测利用ICMP协议探测子网内活动的主机以及子网的类型等一些信息。而且该算法的分级策略与网络的分层结构相似,能很好地体现网络的层次。在数据链路层拓扑结构探测方面,通过分析比较基于网桥转发表和基于网桥生成树的拓扑结构探测算法,提出了结合地址转发表和生成树的数据链路层拓扑结构综合探测算法。算法提出了新的判定规则,并对节点探测、确定网桥间连接和确定网桥与主机连接三个部分进行了改进。最后,本文设计实现了一个拓扑结构探测原型系统,并通过实验验证了论文所研究的网络拓扑结构探测方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 论文结构
• 第二章 网络拓扑结构探测基础
• 2.1 网络拓扑结构探测的概念
• 2.1.1 网络拓扑结构探测采用的协议
• 2.1.2 不同层次的网络拓扑结构探测
• 2.1.3 探测算法的目标和性能评价
• 2.2 典型网络层拓扑结构探测算法分析
• 2.2.1 基于SNMP 协议的网络层拓扑结构探测方法
• 2.2.2 基于ICMP 协议的网络拓扑结构探测方法
• 2.2.3 基于OSPF（Open Shortest Path First）协议的网络拓扑结构探测
• 2.3 本章小结
• 第三章 网络层拓扑结构分级探测算法
• 3.1 相关工作
• 3.2 一级拓扑结构探测
• 3.3 二级拓扑结构探测
• 3.3.1 子网内在线主机的快速探测
• 3.3.2 子网类型的判定
• 3.4 本章小结
• 第四章 链路层拓扑结构综合探测算法
• 4.1 相关技术
• 4.1.1 网桥和交换机的工作原理
• 4.1.2 生成树协议
• 4.1.3 相关MIB 变量
• 4.2 现有的链路层拓扑结构探测算法
• 4.2.1 基于地址转发表算法
• 4.2.2 基于生成树算法
• 4.2.3 基于端口流量算法
• 4.3 数据链路层拓扑结构综合探测算法
• 4.3.1 相关工作
• 4.3.2 算法描述
• 4.3.3 算法实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 拓扑结构探测原型系统设计与实现
• 5.1 总体设计
• 5.2 系统各模块的设计与实现
• 5.2.1 系统开发工具
• 5.2.2 数据采集模块的设计与实现
• 5.2.3 信息分析处理模块的设计与实现
• 5.2.4 网络拓扑显示模块的设计与实现
• 5.3 实验结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果