拓撲結構探尋與呈現(xiàn)子系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)摘要在日新月異的網絡發(fā)展變化中，隨著計算機網絡技術的發(fā)展和Internet在全世界范圍內的普及,計算機網絡的規(guī)模日益龐大,網絡結構也十分復雜,對網絡的管理變得日益重要.網絡的故障管理、配置管理、性能管理等方面都與網絡的拓撲結構有關,因此發(fā)現(xiàn)研究網絡的拓撲結構具有重要意義.目前網絡的拓撲結構非常復雜,成功地對網絡進行管理,提高網絡的性能和服務質量,保證信息安全、可靠地傳輸變得越來越重要。關鍵詞：網絡管理，拓撲發(fā)現(xiàn)，拓撲結構目錄緒論 錯誤!未定義書簽。基于網絡拓撲發(fā)現(xiàn)研究意義及現(xiàn)狀 錯誤!未定義書簽。網絡拓撲發(fā)現(xiàn)的研究 錯誤!未定義書簽。結論 錯誤!未定義書簽。參考文獻 錯誤!未定義書簽。1緒論Internet的飛速發(fā)展,給國家的政治、經濟，以及人們的生活方式都帶來了深遠的影響。近幾年來,計算機網絡發(fā)展迅猛,隨著計算機網絡技術的發(fā)展和Internet在全世界范圍內的普及，計算機網絡的規(guī)模日益龐大，網絡結構也十分復雜,這使得人們對網絡拓撲發(fā)現(xiàn)的需求越來越迫切。現(xiàn)在網絡的拓撲結構非常復雜,如果僅用數(shù)據表格或文字的形式來表示網絡的拓撲關系,理解起來非常困難,隨著計算機網絡廣泛地應用到社會生活的各個領域,一個好的網絡管理系統(tǒng)首先要掌握被管網絡的拓撲結構,網絡拓撲發(fā)現(xiàn)技術是網絡管理中的基礎,如何更準確、更完整的發(fā)現(xiàn)網絡拓撲結構,對于網絡管理來說是十分重要的。網絡拓撲發(fā)現(xiàn)技術是網絡管理中的一項基本功能。正確的網絡拓撲信息能夠直接有效地為網絡管理人員提供整體性的網絡結構和狀態(tài)。如何快速、準確地獲取網絡拓撲信息是當今各網絡機構共同關注的問題。2基于網絡拓撲發(fā)現(xiàn)研究意義及現(xiàn)狀網絡拓撲發(fā)現(xiàn)研究的意義計算機網絡管理在當今的計算機網絡的發(fā)展當中起著至關重要的作用,網絡管理的優(yōu)劣直接關系到網絡運行的性能的好壞。準確全面的網絡拓撲信息能夠直接、有效的將網絡結構和狀態(tài)呈現(xiàn)給網絡管理人員,同時網絡拓撲的發(fā)現(xiàn)對于網絡管理、網絡擴展、網絡性能優(yōu)化和網絡安全性等有著十分重要的意義。因此如何準確、高效獲得并顯示拓撲信息是當今各網絡機構共同關注的問題。在不斷發(fā)展的網絡中,網絡拓撲結構是很難確定的,而這些信息對網絡管理卻是至關重要的;網絡拓撲結構是網絡中實體之間互聯(lián)關系的一種表示,發(fā)現(xiàn)網絡拓撲是實現(xiàn)許多關鍵網絡管理任務的先決條件,如幫助網絡管理員發(fā)現(xiàn)當前網絡的瓶頸和故障、被動或主動性的資源管理和估算當前硬件配置是否合理等。直觀的網絡拓撲配置信息不僅能反映網絡中各個網絡設備的布局狀況,方便用戶多角度觀察網絡結構,快速診斷和排除網絡故障,而且對網絡流量監(jiān)控、異常告警、防范網絡攻擊具有重要意義。網絡拓撲發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)狀網絡拓撲發(fā)現(xiàn)是網絡管理功能體系的基本構成部分，同時也是對商業(yè)網絡管理系統(tǒng)成功與否的衡量尺度和標準。網絡拓撲發(fā)現(xiàn)在網絡瓶頸的搜索、網絡傳輸擁塞以及網絡潛在弱點的排除以及提高網絡連接性以及網絡升級等方面有著重要的作用。拓撲發(fā)現(xiàn)還能用于實時網絡仿真以及幫助新用戶決定從何處切入網絡以獲得最大帶寬。當前國外的一些網管產品已具有網絡自動拓撲發(fā)現(xiàn)的功能，國內的網管軟件也得到了一定的發(fā)展，網絡拓撲發(fā)現(xiàn)在局域網以及小型網絡發(fā)現(xiàn)應用較好，而大型網絡則應用實例較少。然而到目前為止，現(xiàn)代大型異構ip網絡的自動拓撲發(fā)現(xiàn)的研究和應用依舊存在較大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的拓撲發(fā)現(xiàn)算法大多是基于SNMP的，但是SNMP協(xié)議并不是通用的,有的主機可能不支持此協(xié)議;因此，基于網絡拓撲發(fā)現(xiàn)的研究現(xiàn)狀，本文基于網絡拓撲發(fā)現(xiàn)分為三層進行研究，即：網絡層拓撲發(fā)現(xiàn)，鏈路層拓撲發(fā)現(xiàn)和路由層拓撲發(fā)現(xiàn)。3網絡拓撲發(fā)現(xiàn)的研究網絡拓撲發(fā)現(xiàn)的準備工作：首先，確定這個技術針對網絡的哪一層和什么協(xié)議。由于網絡大多數(shù)采用TCP/IP協(xié)議，所以針對IP層相對較好。其次，確定采用被動還是主動探測技術實現(xiàn)網絡拓撲信息的采集。被動探測即在所有觀測的網絡中都加入一個探測器，其優(yōu)點是僅向網絡管理主機遞交各個網絡的拓撲信息，無額外流量，負擔小，但花費時間長。對大網絡來說，將探測器安裝到所涉及的各子網中并不實際。主動探測即網絡管理主機主動向所有管理網絡發(fā)探測包，采集返回信息，其優(yōu)點為速度快，但產生流量大，對低速網絡不太合適。再次，確定采用何種方式收集信息。即采用SNMP來收集網絡信息，還是采用一種通用的協(xié)議收集網絡信息（如使用ICMP和DNS等）。最后，確定網絡拓撲發(fā)現(xiàn)的目標及發(fā)現(xiàn)程度。這兩點均與實際網絡業(yè)務需求息息相關，但不管采用哪種協(xié)議和工具，網絡拓撲發(fā)現(xiàn)的最終目標都是得到一個快速、完整、正確、高效的網絡拓撲發(fā)現(xiàn)算法或拓撲工具。快速即指算法應能夠實時地發(fā)現(xiàn)網絡拓撲，且確保數(shù)據的內部一致性。一個不能跟上網絡實時變化的拓撲算法適用范圍是受限的。完整性指的是在出現(xiàn)最少錯誤概率的情況下，有效、正確地發(fā)現(xiàn)一個特定網絡內的大部分主機和路由器。正確性即算法應盡力保證拓撲發(fā)現(xiàn)結果的正確性，盡量不出或少出錯誤。高效性即算法不應消耗過多的網絡資源，而是給網絡增加盡可能小的負載。對網絡拓撲結構的發(fā)現(xiàn)程度，可根據具體的需求決定，對一個無特殊要求的網絡拓撲發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)到路由器和主機即可。網絡拓撲發(fā)現(xiàn)的工具：網絡拓撲發(fā)現(xiàn)可采用多種工具或協(xié)議，歸納起來有Ping，Tracerrouter,SNMP和DNS等，它們各具特點，但Ping和Tracerouter應用范圍最廣，.SNMP最高效。（1）Ping：Ping工具主要用于檢測目的主機是否在網絡中存活，（2）Tracerouter：Tracerouter的功能是發(fā)現(xiàn)一條從主機至目的主機的路徑。具體是利用IP頭中的TTL子段，使用的是ICMP,TTL,Expiredpacked響應。(3)SNMP：基于SNMP的網絡拓撲發(fā)現(xiàn)工具是最有效的，但通常情況下都沒有權限使用簡單網管協(xié)議中的信息，所以基于它的網絡拓撲算法常被限制。(4)DNS服務器的域轉換(5)DNSls快速而且準確，但它的使用常受到限制。(6)網絡接口卡信息(information)該信息的使用需要一定的網絡管理員權限，否則不能得到，因而使用受限制。3.3網絡拓撲發(fā)現(xiàn)的過程和常用算法(1)確定一個臨時的可能有效地址組，該地址組可根據要發(fā)現(xiàn)的實際網絡拓撲IP地址范圍來確定，也可在對網絡IP地址進行一定的研究總結后確定;(2)利用Ping工具，確定這些地址的存在，經存在有效的地址加到一個永久組，判定其屬于哪一個子網，并用Tracerouter確定其關聯(lián)性；(3)對該永久組應用各種試探法，尋找一些新地址加入到臨時組，返回第二步循環(huán)，直至所有地址都被檢測過；(4)經以上步驟采集完信息以后，區(qū)分所有IP地址是何類設備的地址，一般主要區(qū)分三類，即主機、路由器和多目主機；(5)經過算法對IP地址以數(shù)據結構的方式存儲以及對各類地址設備區(qū)分以后，即可形成網絡的拓撲，畫出網絡拓撲結構圖。結論通過對網絡拓撲發(fā)現(xiàn)這一技術項目的探索與研究，由此可見，網絡研究已經成為揭示自然界及人類社會各種復雜性系統(tǒng)結構及功能的重要手段。盡管組成真實網絡的元素非常不同,網絡拓撲也有其自身的復雜性,但大量經驗結果顯示這些截然不同的網絡普遍存在著某些共同性質。因此,要更好地揭示復雜網絡的基本性質和功能,我們除了對包含大量元素的復雜系統(tǒng)進行統(tǒng)計外還要對各種不同的網絡類型進行分析。網絡拓撲發(fā)現(xiàn)在國外起步較早，各大公司均有成熟的拓撲發(fā)現(xiàn)工具，這些工具可以快速高效實時地發(fā)現(xiàn)網絡拓撲，但都是基于SNMP開發(fā)的，針對性較強，適用范圍受到限制。在國內，這方面的工作剛剛起步，但是網絡拓撲發(fā)現(xiàn)的重要性越來越被人們認可，正如網絡管理越來越成為網絡的護身符一樣，網絡管理的基礎———網絡拓撲發(fā)現(xiàn)也顯示出前所未有的緊迫性和發(fā)展前景。如何研究開發(fā)和改善當下網絡拓撲發(fā)現(xiàn)算法和工具還需要專業(yè)研究人員的辛勤付出與探索，這一研究成果會更一步的推進網絡世界的快速發(fā)展。參考文獻［1］李琳.網絡拓撲發(fā)現(xiàn)技術的研究［。.中南大學2008.［2］李佳，石冰心.基于ICMP和SNMP的網絡拓撲發(fā)現(xiàn)算法研究及實現(xiàn)［J］微型機與應用,1998,(01).陶蘭，譚雪飛：一種自適應的網絡拓撲自動發(fā)現(xiàn)算法［中國農業(yè)大學，深圳大學］2003.郭建AsurveyOnnetworktopologydiscoverySoutUniversity,NanjingChina2007.［5］李元臣，劉維群,匡國防，薛雷.基于traceroute6的ipv6網絡拓撲發(fā)現(xiàn)技術用.計算機應用,2008,3.［6］黃芳.基