一种基于SNMP简单网络管理协议的网络资源拓扑图构建方法
摘要：网络资源拓扑被发现是网络资源管理的重要问题，而为普通用户构建全方位且直观的网络资源拓扑结构图更是其中的关键。基于此目的，提出一种基于 SNMP 简单网管协议的网络资源拓扑图构建方法。
关键词：SNMP；网络资源发现；资源管理 TRAP；AGENT中图分类号：TP393.02 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）10-0027-02.
0 引言
网络资源拓扑的发现是网络资源管理的核心功能之一，它可以定义为：将运行在各式各样异构的网络环境下的资源，主要是网络设备之间的连接关系与实际的运行状态通过一定的手段对其进行整理汇总，以统一的格式提交给网络管理系统，从而有效提高了管理复杂网络环境的效率。其中，如何构建全方位、直观的网络拓扑图在网络拓扑发现中是一个重要课题。
当前存在的网络拓扑发现方法包括：
（1）基于 ICMP 网络控制报文协议拓扑发现，由主机向路由器发送测试报文来发现网络拓扑结构。其特点是实现简单，但是发送过多的测试报文同时增加的网络的负载，容易造成链路阻塞，不适宜目前大型的网络环境。
（2）基于 ARP 地址解析协议拓扑发现，通过主机向网络中广播目标地址的 ARP 请求来发现具体的网络拓扑，并加载在 ARP 缓存中。其特点是 ARP 缓存中网络地址都是有效唯一的，这大大提高了网络拓扑发现的效率；但是此方法的缺点也很明显，在网络纵深过大的环境下，由于ARP缓存储存的信息量是有限的，会产生 ARP 请求到达不了的“盲区”。所以满足不了动态异构的大型网络对网络拓扑发现的要求。
1 SNMP 协议在网络拓扑发现中的运用
SNMP协议在当前网络管理中起着至关重要的作用，越来越多的网络设备都支持该协议，SNMP 协议的运行模式是：所有被网络管理系统所监管的网络设备将与网络运行相关的数据项通过 Agent 代理进程进行汇总处理，并提交给 MIB 管理信息库，由 Manager 管理终端与代理进程的交互，使用 SNMP协议所规定的 TRAP、GetRequest、GetRespones 等指令来完成相应的网络信息查询和设置修改参数。
图 1 基于 SNMP 协议网管系统体系结构
2 网络拓扑发现算法描述
网络拓扑中各子网通过与之相连的路由器转发设备相互连接。这些通过网关相连的子网可能是同处在一个局域网之内的，也可能是分布在不同的局域网中，通过路由器的不同端口或者不同相连的路由器建立连接从而进行网络通信。因此 网络拓扑结构被分割成了两个紧密相关的层次，一级网络拓扑结构与二级网络拓扑结构。
我们把网络中各子网通过的路由器相连的整体连接状况称为一级网络拓扑结构；而在各子网内部的网络设备的连接情况称为二级网络拓扑结构。
构造一级网络拓扑结构是通过查询路由信息表中的ipRouteNextHop（路由下一跳的 ip 地址）、ipRouteDest （网络目的端的ip地址）和ipMask（路由掩码）等参数，从网络管理终端出发依次遍历整个网络中的路由设备。其中，需要除去可能出现在路由表中的设备本地 ip 地址，通过查询路由设备中 ipForwarding 参数值来判断该路由设备是否是子网间的外部网关，若 ipForwarding 值为 1，表明此路由设备属于一级拓扑结构，反之则表明此路由设备属于二级拓扑结构。
构造二级网络拓扑结构主要是通过查询子网内每台网络设备接口表 ifTable 中的 Ifindex 端口索引来判断同属一个子网内的路由器各端口连接的网络设备情况，路由器每个端口号与次端口连接的子网的子网号一一对应，并按照不同的端口号与子网掩码分别放入不同的路由队列中。
基于SNMP协议的网络拓扑发现算法的基本流程包括如下步骤：
（1）初始化路由队列 Q；
（2）通过 Agent 代理进程访问 Q 中的初始节点 A，visited[A]=1，A 为队列 Q 中的第一个元素；（3）由 Agent 代理进程向 A 的下一个邻接节点 B 发送查询数据包并等待节点 B 的反馈数据包，收到反馈后对其进行解析，通过 MIB 信息中的 IpRouteType 值来判断 B 是否与 A 处于同一个子网中；若 IpRouteType 的值为 3，表明这两个节点是处在同一子网内；IpRouteType值为 4 时，表示路由器连接入另一个非本地子网中，需至少再经过一个路由器的转发；将所经过的路由信息添加至路由链表中，并记录 A 与 B 之间的连接关系。
（4）如果 B 未被 Agent 进程访问，则 visited[B]=B，节点 B进入队列 Q 中，并将 ipRouteNextHop 参数无重复地放入连接队列，将 ipRouteDest 无重复地放入子网队列中；以此类推，直到遍历完所有节点。
3 具体实现步骤
（1）网络设备由Agent代理进程收集有关的网络SNMP信息，将 Community 中公开的权限设置为可读，并设置 Trap 的告警信息指向网络管理系统； （2）网络管理系统通过使用 SNMP 协议中的 GET 指令来查询收集网络中各类设备的唯一标识码 OID，来访问各网络设备的 MIB 变量信息，并对这些 MIB 信息进行统一的分类与整理完毕后，一起储存在数据库中；（3）后台通过使用 JAVA 语言编写统一的类和接口，方便同时访问不同关系的，存储网管系统所提供各类设备网络相关信息的数据库；（4）为了将存储在数据库中的网络信息链表以一种简单直观的图形方式呈献给用户，要求WEB服务器不仅可以取到数据库中的与网络设备相关的数据，而且当WEB服务器接收到绘图指令后，读取网络拓扑信息，查询拓扑信息表内的末端元素，根据算法的递归深度来判断此元素在拓扑结构中的具体位置；（5）由于网络环境的复杂多变性，对网络结构拓扑图产生了新的要求，网络拓扑需要在一定的时间段内刷新，用以实时发现更新后的网络拓扑，再对拓扑结构图进行相应的改动，而这个刷新的间隔时间的取值需适中，间隔时间太长会影响网络拓扑信息的实时准确性，会造成系统的负载过大，从而对网 络管理造成不必要的负担。每次添加新的网络节点时，需要判断是否与已知存在的节点使用同一个路由器，避免路径的回路重复显现。
4 结语
网络资源拓扑结构发现是网络资源管理的关键问题之一。
本文给出了一种基于SNMP简单网络管理协议的网络资源拓扑图的构建方法，通过使用 SNMP 协议中的 GET 指令取出网络设备中 MIB 管理信息库的相应的网络信息，实现网络资源的按需发现与拓扑结构图的自动构建。
参考文献：
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