数据链路层拓扑发现关键技术研究

论文摘要

随着计算机网络技术的发展,网络规模不断扩大,复杂性不断增加,网络的异构性越来越高,计算机网络管理技术也成为一个非常重要的研究课题。网络自动拓扑发现作为网络管理的一部分有着重要的研究意义。除了网络管理以外,网络自动拓扑发现还有许多新的应用领域比如服务器定位、网络规划等。目前的网络自动拓扑发现多采用基于路由表的网络层拓扑发现算法。然而,由于交换机等数据链路层设备越来越多地分布在IP网络中形成子网段,越来越多的网络结构对于网络层拓扑发现是不可见的,使得现有的网络层拓扑发现算法远远不能满足实际需求。数据链路层拓扑发现也因此成为一个网络自动拓扑发现系统不可缺少的部分。一些特有的困难使得数据链路层拓扑发现研究远远滞后于网络层拓扑发现,因而,也成为近些年来网络自动拓扑发现方面的一个研究热点和难点。本文首先对当前数据链路层自动拓扑发现的研究现状进行详细分析,指出现有的数据链路层拓扑发现方法在通用性、完整性等方面不够完善。论文系统地总结了基于地址转发表的发现方法和基于生成树协议的发现方法各自的实现原理,比较了它们存在的不足,提出了综合地址转发表和生成树协议的拓扑发现算法,有效解决了冗余连接的发现问题。在论文的算法实现中,引入了边缘交换机的概念,把数据链路层拓扑发现分为交换机网络发现和主机网络发现,简化了拓扑发现过程。论文设计了一种拓扑显示方案,解决了拓扑图显示的抖动问题,采用虚拟交换机的概念使得拓扑显示更具有层次性。论文独立开发了一个数据链路层拓扑发现原型系统,验证了本文所提出的算法,可作为数据链路层拓扑发现进一步研究的基础。实验证明,本文提出的数据链路层拓扑发现算法在单子网管理域环境中具有很好的效果。下一步的研究工作将针对多子网管理域和采用虚拟局域网技术的网络,并进一步探讨本文提出的算法与网络层拓扑发现算法的无缝衔接。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 网络拓扑发现的研究意义
• 1.2 网络拓扑发现的分类
• 1.3 网络拓扑信息的收集方法
• 1.4 国内外网络拓扑发现研究现状
• 1.4.1 网络层拓扑发现研究现状
• 1.4.2 数据链路层拓扑发现研究现状
• 1.5 本文的工作及章节安排
• 第2章 网络自动拓扑发现
• 2.1 引言
• 2.2 简单网络管理协议 SNMP
• 2.2.1 SNMP 的工作原理
• 2.2.2 MIB-II
• 2.3 网络层拓扑发现
• 2.4 数据链路层拓扑发现
• 2.4.1 数据链路层拓扑发现面临的困难
• 2.4.2 数据链路层拓扑相关协议
• 2.5 本章小结
• 第3章 数据链路层拓扑发现关键技术研究
• 3.1 交换机节点的发现
• 3.2 系统定义和建模
• 3.3 基于完整地址转发表的交换机直连发现
• 3.4 基于非完整地址转发表的交换机直连发现
• 3.5 基于STP 的交换机直连发现
• 3.6 基于LLDP 的交换机直连发现
• 3.7 当前交换机直连发现方法存在的问题
• 3.8 本章小结
• 第4章 数据链路层拓扑发现算法设计
• 4.1 边缘交换机
• 4.2 数据链路层拓扑发现算法
• 4.3 交换机网络和主机网络拓扑发现算法
• 4.3.1 交换机网络拓扑发现算法
• 4.3.2 主机网络拓扑发现算法
• 4.4 本章小结
• 第5章 数据链路层拓扑发现原型系统设计与实现
• 5.1 系统整体结构
• 5.2 算法的实现
• 5.2.1 核心类设计
• 5.2.2 交换机识别
• 5.3 数据采集
• 5.4 网络拓扑图显示关键技术
• 5.4.1 拓扑图显示算法
• 5.4.2 避免画面抖动——双缓冲技术
• 5.5 原型系统试验
• 5.6 试验结果分析
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录