（计算机系统结构专业论文）网络拓扑自动发现系统的设计与实现.pdfVIP

卜 ：，! ? 0 j ； j l at h e s i sf o r t h ed e g r e eo fm a s t e ri nc o m p u t e r a r c h i t e c t u r e d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o fa u t o m a t i c n e t w o r k t o p o l o g yd i s c o v e r ys y s t e m b y l i uf a h u i s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f e s s o rw a n g j i a n n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y d e c e m b e r2 0 0 7 -il ll-l，jl， 文中取得的 或撰写过的 我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示诚挚 的谢意。 学位论文作者签名：武暖鹕 签字日期：h 口毫1 垅 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名：否则视为不同意) 学位论文作者签名：丞i 嗽橱导师签名： 签字日期：知0 2 i 韬签字日期： 巧刮 妒合，、万 瞳k ， 一，0。 东北大学硕士学位论文 摘要 网络拓扑自动发现系统的设计与实现 摘要 随着计算机网络技术的发展，计算机网络规模越来越大，网络结构越来越复杂，了 解i n t e m e t 的拓扑结构和拓扑性质对于网络管理、网络扩展、网络性能优化、网络安全 性和协议优化等具有重要的意义，因此，i n t e r n e t 拓扑发现的研究引起了人们的重视， 成为网络研究中的热点。 网络拓扑自动发现系统是针对网络中的被管设备确定其连接关系并以图形的方式 展示给用户的系统，本系统是基于s n m p 和i c m p 的方法实现的。将被管设备口信息 存入到文件中，解析i p 信息获取网络设备i p 地址及团体串，通过这两个信息采集设备 m i b 中的指标数据，然后分析采集数据确定设备之间的连接关系，将设备信息与连接关 系信息存入到x m l 文件中，拓扑图显示时从x m l 文件读取相关信息。网络拓扑自动 发现包括自动发现、数据采集和数据处理三个部分。在给出传统算法的缺点并提出解决 方案后给出了网络拓扑自动发现算法的描述、网络拓扑自动发现流程设计、网络拓扑自 动发现算法实现。网络拓扑布局包括圆形拓扑布局，扇形拓扑布局和树形拓扑布局，本 文主要介绍了圆形拓扑布局，给出了布局算法的设计与拓扑图的显示过程。 本文首先介绍了课题提出的研究背景及现实意义，其次介绍了拓扑管理及拓扑发现 的相关技术，再次介绍了拓扑自动发现算法的设计与实现，以及拓扑布局算法的设计和 ，拓扑图呈现过程，最后介绍了系统的测试方法及过程。测试结果表明，通过本方法确定 的连接关系与通过其他工具获取到的连接关系基本相同。 关键词：拓扑自动发现；拓扑布局；s n m p ；m i b ；i c m p i i 、 ilr；绸t国_ 东北大学硕士学位论文 d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n o fa u t o m a t i cn e t w o r k t o p o l o g y d i s c o v e r ys y s t e m 一 a b s t r a c t a l o n g 、析lt h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g y ，t h es i z eo fc o m p u t e r n e t w o r kg r o w sl a r g e ra n dl a r g e r ；t h es 仃l l c 臼l r eo fn e t w o r kb e c o m e sm o r ea n dm o r ec o m p l e x ， u n d e r s t a n d i n gt h et o p o l o g i c a ls t r u c t l l r ea n dt o p o l o g i c a lp r o p e r t yo fi n t e m e th a st h ev i t a l s i g n i f i c a n c et on e t w o r km a n a g e m e n t ，n e t w o r ke x p a n s i o n , n e t w o r kp e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o n , n e t w o r ks e c u r i t y , p r o t o c o lo p t i m i z a t i o na n ds oo n t h e r e f o r e ，t h er e s e a r c ho fi n t e m e t t o p o l o g yd i s c o v e r yc a u s e sp e o p l e sa t t e n t i o na n db e c o m e sa h o t a u t o m a t i cn e t w o r kt o p o l o g yd i s c o v e r ys y s t e mi sas y s t e mt oa s c e r t a i nr e l a t i o n s h i p s a m o n gd e v i c e sw h i c ha r em a n a g e d ，a n dt os h o wt o p o l o g yt ot h eu s e r s i ti sas y s t e mb a s e do n s n m pa n di c m pw h e ni m p l e m e n t e d f i r s t l y ，i tp r e s e r v e si pi n f o r m a t i o na b o u td e v i c e sw h i c h a r em a n a g e di n t h ed o c u m e n t , t h e na n a l y s e si pi n f o r m a t i o nt og e tt h ei pa d d r e s sa n d c o m m u n i t ys t r i n ga b o u tn e t w o r kd e v i c e s ，c o l l e c t sm m i n f o r m a t i o no fd e v i c e sw i t hi pa d d r e s s a n dc o m m u n i t ys t r i n g ，a n da n a l y s e st h ei n f o r m a t i o nt h a th a sb e e nc o l l e c t e dt od e t e r m i n et h e r e l a t i o n s h i p ，a n dt h e nw r i t e st h ed e v i c e si n f o r m a t i o na n dt h e i rr e l a t i o n s h i pi n t oa nx m l d o c u m e n t ，f r o mw h i c ht h es y s t e mc a ng e tt h er e l a t i v ei n f o r m a t i o nt os h o wt h et o p o l o g y a u t o m a t i cn e t w o r kt o p o l o g yd i s c o v e r yc o n t a i n sa u t o m a t i ct o p o l o g yd i s c o v e r y ，d a t ac o l l e c t i o n a n dd a t ap r o c e s s a f t e rg i v i n gt h es h o r t c o m i n go ft r a d i t i o n a la l g o r i t h ma n dt h em e n d ，i t i n t r o d u c e st h ed e s c r i p t i o no fa u t o m a t i cn e t w o r kt o p o l o g yd i s c o v e r ya l g o r i t h m ，t h ed e s i g no f a u t o m a t i cn e t w o r kt o p o l o g yd i s c o v e r yf l o wa n dt h ei m p l e m e n t a t i o no fa u t o m a t i cn e t w o r k t o p o l o g yd i s c o v e r y a l g o r i t h m i n t h e p a p e r t h el a y o u t f o rn e t w o r kt o p o l o g yc o n t a i n s r o t u n d i t yt o p o l o g yl a y o u t ，s e c t o rt o p o l o g yl a y o u ta n dd e n d r i f o r ml a y o u t i nt h i st h e s i s ，i t m a i n l yi n t r o d u c e sr o t u n d i t yt o p o l o g yl a y o u t ，a n di n t r o d u c e st h ed e s i g no fl a y o u ta l g o r i t h m a n dt h ed i s p l a yp r o c e s so ft h et o p o l o g y i nt h i st h e s i s ，i ti n t r o d u c e st h er e s e a r c hb a c k g r o u n da n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c eo ft h i s t o p i cf i r s t l y ；t h e ni ti n t r o d u c e st h et o p o l o g ym a n a g e m e n ta n dt e c h n o l o g ya b o u tt o p o l o g y d i s c o v e r y ；n e x ti ti n t r o d u c e st h ed e s i g na n di m p l e m e n to ft h et o p o l o g ya u t o m a t i cd i s c o v e r y a l g o r i t h m ，t h ed e s i g no ft o p o l o g yl a y o u ta l g o r i t h ma n dt h ed i s p l a yp r o c e s so ft o p o l o g y ；f i n a l l y , i ti n t r o d u c e st h es y s t e m st e s t i n gm e t h o d sa n dp r o c e s s e s t h er e s u l t ss h o wt h a tt h er e l a t i o n s a m o n gd e v i c e sa r eb a s i c a l l yt h es a m ew i t ht h eo n e st h a ta r ea c c e s s e dt h r o u g ho t h e rt o o l s k e y w o r d s ：a u t o m a t i ct o p o l o g yd i s c o v e r y ；t o p o l o g yl a y o u t ；s n m p ；m i b ；i c m p i 一 1 _ ， h v 娄 目 录 i i i i i i i 1 1 1 1 1 课题提出1 1 1 2 技术背景。1 1 1 3 研究意义3 1 2 系统概要3 1 2 1 系统总体介绍o 3 1 2 2 开发平台简介4 1 3 论文组织结构：6 第二章拓扑发现相关技术7 2 1 网络管理7 2 1 1 网络管理的基本概念7 2 1 2 网络管理的体系结构一7 2 1 3 网络管理的基本功能9 2 1 4 简单网络管理协议s n m p 1 1 2 2i n t e m e t 控制消息协议i c m p 1 7 2 3x m l 技术19 2 3 1 数据的结构表示2 1 2 3 2x m l 文档2 1 2 4x q u e r y 技术2 2 2 5 本章小结2 4 第三章网络拓扑自动发现算法设计与实现2 5 3 1 传统算法存在的问题2 5 3 2 算法的改进2 5 3 3 网络拓扑自动发现算法描述2 6 3 3 1 自动发现算法描述2 7 3 3 2 数据采集算法描述2 8 一一 东北大学硕士学位论文 3 3 3 数据处理算法描述 3 3 4 算法的优缺点 3 4 网络拓扑自动发现流程设计 3 4 1 自动发现流程3 l 3 4 2 数据采集流程3 2 3 4 3 数据处理流程3 3 3 4 4m i b 对象介绍3 5 3 5 网络拓扑自动发现算法实现3 8 3 5 1 自动发现算法实现3 8 3 5 2 数据采集算法实现4 5 3 5 3 数据处理算法实现4 7 3 6 本章小结5 0 第四章网络拓扑呈现5 1 4 1 网络拓扑布局功能描述5 1 4 2 圆形拓扑布局算法的设计5 1 4 2 1 节点圆形算法公式说明5 1 4 2 2 圆形拓扑布局设计原理5 5 4 3 拓扑图显示过程5 6 4 3 1 数据结构5 6 4 3 2 显示过程5 7 4 4 本章小结6 3 第五章系统测试6 5 5 1 测试环境6 5 5 2 测试方案6 5 5 3 测试结果6 6 5 4 测试结论6 7 5 5 本章小结以6 7 第六章结论6 9 6 1 本文工作总结一6 9 6 2 进一步工作展望6 9 参考文献7 1 致谢7 3 一v 一 第一章绪论 的各个方面，对社会 进步与经济发展起着越来越重要的作用，也使人们的工作方式、生活方式发生了巨大的 变革。随着运营商网络、业务的多样性，技术的复杂性，设备的异质性，以及运营商网 管的建设远远落后于网络的建设，网络管理的建设已是摆在运营商面前刻不容缓的任 务，网络管理的地位变得至关重要。网络规模的激增，网络复杂性和异构性的焦点化， 使得网络管理问题上升到了网络建设的战略性位置。 目前，网络管理的重要性己经在各方面得到体现，并为越来越多的人所认识。原来 以人工管理为主的方式已经逐渐被人们抛弃，网络管理的自动化已经成为重要的研究方 向。信息化是一场革命，信息化开启了一个新的时代【l 】。信息技术在中国各个行业中都 得到了前所未有的重视。“以信息化带动工业化”已经成为各个决策部门的共识。随着 企业信息化程度的不断提高，无数的新技术和新产品被应用到企业的i t 系统管理工作 当中。 今天，人们已经清楚的意识到，计算机网络的管理和运行是计算机网络领域中的关 键技术之一，特别是大型计算机网络的建设，更应该把网络管理和运行作为重要的建设 内容【2 】。 但迄今为止，在网络管理领域仍然存在许多待研究和解决的问题。现在已有一些管 理软件如现有的大型商业网络管理系统：c i s c o w o r k s 2 0 0 0 系列、h po p e n v i e w n e t w o r k n o d em a n a g e r 、i b m t i v o l in e t v i e w 3 c o m t r a n s e e n dn e t w o r k i n g 等。目前，我国许多网络， 尤其是对性能可靠性要求很高的行业，如银行、电信等使用的大部分是国外的这些网管 系统，这些系统以其完备的功能、友好的使用界面为我国的网络管理者提供了很大的方 便，但我们不能过分依赖于国外的软件来完成网络的管理。首先，购买这些软件的价格 很昂贵，进口的代价高昂。其次，国家越来越关注网络的安全问题，使用的产品对国家 的安全的影响不可忽视。再次，这些系统功能过于庞大、操作复杂、对系统的要求较高， 因此不适合中小型网络的管理。因此开发自己的网管软件是十分必要和迫切的。 1 1 2 技术背景 i t s m ( i ts e r v i c em a n a g e m e n t ) 称为“i t 服务管理，它是一套帮助企业对i t 系 一l 一 东北大学硕士学位论文第一章绪论 统的规划、研发、实施和运营进行有效管理的高质量方法，是全球领先的、为企业解决 i t 部门机制转变的一套行之有效的理论体系。它结合了高质量服务不可缺少的流程、人 员和技术三大要素一标准流程负责监控i t 服务的运行状况，人员素质关系到服务质 量的高低，技术则保证服务的质量和效率。这三大关键性要素的整合使i t s m 成为企业 i t 管理人员管理企业i t 系统的法宝和利器。i t s m 包括4 个方面的内容，分别是服务的 设计与管理、开发与实施、服务运作、业务与i t 的结合，完整贯穿i t 系统应用的全生 命周期“设计、建设、集成、管理、提升。其中，设计与管理标准满足了用户系 统的设计、建设需求；开发与实施标准解决了用户在集成方面的问题；运作标准针对于 用户的管理需求；业务与i t 结合的标准则满足了全生命周期提升阶段的要求。 i t s m 是一套通过服务级别协议( s e r v i c el e v e la g r e e m e n t ，s l a ) 来保证r r 服务质 量的协同流程，它融合了系统管理、网络管理、系统开发管理等管理活动和变更管理、 资产管理、问题管理等许多流程的理论和实践，是一种以流程为导向、以客户为中心的 方法，它通过整合i t 服务与组织业务，提高组织i t 服务提供和服务支持的能力及其水 平。 i t s m 有以下三个特点： ( 1 ) 共性- i t s m 是一种基于i t i l ( i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi n f r a s t r u c t u r el i b r a r y ， 信息技术基础设施库) 标准的信息化建设的国际管理规范。i t i l 体系提供了“通用的语 言 ，为从事i t s m 的相关人员提供了共同的模式、方法和术语，使用户和服务提供者 通过有共性的工具深入讨论用户的需求，很容易达成共识。 ( 2 ) 中立_ i t s m 为i t 管理提供了实施框架，这样可以让用户不会受制于任何单 独的服务提供商。i t s m 不针对任何特殊的平台或技术，也不会因下一代操作系统的发 布而改变。 ( 3 ) 实用i t s m 是一种以流程为导向、以客户为中心的方法，它在兼顾理论和 学术的同时，非常注重实用和灵活。 正是有以上这些显著的特点，i t s m 得到了广泛应用。 在i n t e m e t 的发展史上，网络管理一直是一个薄弱环节，不同的人对网络管理有不 同的理解，导致了许多厂商设计和实现专有的网络管理体系结构和网络管理产品。这些 系统在特定的单一同构网络中工作的很好，但是当面对大规模，多厂商产品互连的异构 东北大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 3 研究意义 准确有效地实现网络的自动拓扑发现有着很大的需求和应用前景。网络拓扑发现是 指确定网络元素之间的互连关系。本论文所提及的网络元素包括路由器、三层交换机、 子网和子网内的网络设备。网络拓扑发现是人们探测和研究网络的一个重要方面，它是 配置管理的核心，故障管理的基础【3 】，它对于网络管理、不同流量模式下的网络行为研 究、下一代网络协议的设计等有着重要的意义： 首先，网络拓扑连接图为网络管理人员提供了一个了解全局网络连接情况的直观手 段。通过网络拓扑图，网络管理人员可以对整个网络进行整体上的把握。在生成网络拓 扑图之前，首先要收集网络拓扑的各种信息。 其次，服务器定位网络拓扑信息可帮助用户确定自身在网络中的位置，从而确定服 务器的位置，以及选择哪一个网络服务提供商可以将时延减少、可利用带宽最大化。 最后，网络拓扑发现对于网络流量检测有很大的作用，其本身就是网络测量的一个 重要组成部分。网络拓扑发现对于测量方案的设计，测量站点的布置也起到重要大的作 用，它可以帮助分析测量方案是否合理，确定测量站点的数目及其具体位置。 拓扑发现可以用于大型网络的可视化【4 】。可视化不仅对于网络管理来说很重要，它 对于从各个不同角度观察网络及其行为以及基于这些观测的决策制定也有着十分重要 的意义。拓扑发现的一个比较新的应用领域是i n t e m e t 实际拓扑的模型化研究，这一领 域的主要目的是找出主宰i n t e m e t 建立和运转的模式及规则【5 】。拓扑发现还旨在研究 i n t e m e t 的结构问题，这一领域的研究是十分有意义的，因为可以利用其研究结果建立 模拟i n t e m e t 的人工网络【6 】，用来测试新的协议和路由算法，此时，拓扑发现作为工具 不仅仅用于发现网络的实际拓扑，还用来从网络中提取所需的网络信息。和这一应用比 较相近的一个研究领域是对大型网络( 如i n t e m e t ) 演化方式的研究，人们感兴趣的不 是网络的实际拓扑，而是在两个连续的时间点网络拓扑所发生的变化，最终找出网络拓 扑的变化规律【_ ”，这个规律可以用来预测网络的未来变化。 1 2 系统概要 1 2 1 系统总体介绍 网络拓扑自动发现是网管系统中的一部分，主要用于发现一组设备之间的连接关 系，并以图形的方式展现。通过采集被管设备m m 指标获取信息，并根据这些信息分 析设备之间的连接关系，将其写入到文件中。在图形展示的时候读取文件中的信息，根 据这些信息在面板中绘制设备的图标以及设备之间的连接关系，用户还可以对面板中的 - - 3 _ _ 。 东北大学硕士学位论文第一章绪论 拓扑图进行一些基本操作，包括编辑图片、放大或缩小图片、以及拖动图片等。 本文主要是介绍网络拓扑自动发现的后台实现部分，即通过读取种子文件中的种子 信息获取种子所代表设备的基本信息以及确定连接关系时所需要用到的信息，其中基本 信息用于判断设备类型，并用于拓扑图的显示。程序主要由三个部分组成，分别是自动 发现部分，采集业务部分以及数据处理部分，在这三个部分中都涉及到了从文件中读取 信息以及将信息写入到文件中的内容。 自动发现部分的功能是获取种子文件中的活动m ，及其开启s n m p 服务的i p ，将 种子文件中的所有m 信息和自动发现过程中获取到的基本信息写入到文件中，以便系 统做下一步的分析处理。自动发现的结果包括i p 是否能p i n g 通，是否开启s n m p 服务， 若开启s n m p 服务则获取此i p 所代表的设备名称、设备类型。 采集业务部分的功能是获取网络设备文件中的i p 信息，获取并保存设备的 i p a d d r t a b l e 表中的信息，分析表中的数据，标记网络设备文件中此设备各端口的i p 信 息，以避免重复采集，造成不必要的时间浪费。当网络设备文件中的i p 信息处理完毕 后，对每个设备，采集并保存a t t a b l e 或是i p n e t t o m e d i a t a b l e ，i f t a b l e 表中的信息，供 数据处理时使用。 数据处理部分的功能是分析从设备采集到的信息确定设备之间的网络层连接关系， 主要是分析a t t a b l e 表中的数据，根据接口索引的个数对数据分别进行处理，处理的情 况分为三种：接口索引个数为1 ；接口索引个数为2 ；接口索引个数大于2 。由于各个厂 商设备标准的不同及管理员配置设备信息的不同，可能存在一些设备获取不到a t t a b l e 表中的信息，为使获取的信息更加完整，当a t t a b l e 表中的数据为空时，需要分析 i p n e t t o m e d i a t a b l e 表中的数据，分析过程中也同样分为三种情况。 在确定完连接关系后就可以从设备文件中提取出设备信息，从连接关系文件中提取 出连接关系信息，并分别保存在x m l 文件中，供前台展现使用。因为前台展现的文件 中有一部分信息是用户手动添加的，在用户下次展现的时候还希望看都这些信息，因此 程序在设计的时候，是将新发现的设备信息及连接关系的信系统前台展现的文件信息做 同步操作，保证能得到用户修改后的信息，并且连接关系为最新发现的信息。 1 2 2 开发平台简介 网络拓扑自动发现是在m i c r o s o f tw i n d o w sx p 操作系统中使用j a v a 语言开发的， 开发平台为e c l i p s e ，展现部分使用t o m c a t 作为服务器，数据库采用o r a c l e ，对数据库 的操作使用j d b c 技术。 e c l i p s c 是一个开放源代码的、基于j a v a 的可扩展开发平台，是一个非常优秀的集 成开发环境，用于构建集成w r e b 和应用程序开发工具的平台嘲。就其本身而言，它只是 - - 4 - - 1 。1 一 东北大学硕士学位论文第一章绪论 一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。幸运的是e c l i p s e 附带了一个 标准的插件集，包括j a v a 开发工具( j a v ad e v e l o p m e n tt o o l s ，j d t ) 。通过插件提供大 量的用户功能。e c l i p s e 还包括插件开发环境( p l u g - i nd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ，p d e ) ， 这个组件主要针对希望扩展e c l i p s e 的软件开发人员，因为它允许他们构建与e c l i p 环 境无缝集成的工具。基于e c l i p s e 的软件在l i n u x 和w m d o w s 系统上都可以运行，因此 可以省去开发者有时要把r m d o w s 应用切换到l i n u x 的操作，进而简化了整个开发过程。 e c l i p s e 的出现，为j a v a 开发者提供了免费使用强大的j a v ai d e ( i n t e g r a t e dd r i v e e l e c t r o n i c s ) 的机会，通过集成大量的p l u g i n ，e c l i p s e 的功能可以不断扩展，以支持各 种不同的应用。 t o m c a t 服务器是一个免费的开放源代码的w e b 应用服务器，它是a p a c h e 软件基金 会( a p a c h es o f t w a r ef o u n d a t i o n ) 的j a k a r t a 项目中的一个核心项目，由a p a c h e 、s u n 和 其他一些公司及个人共同开发而成 9 1 。t o m c a t 服务器是s u n 公司官方推荐的s e r v l e t 和j s p 容器，完全兼容s e r v l e t a p i2 2 和j s p1 1 ，因此受到越来越多的软件公司和开发人员的 喜爱。因为t o m c a t 技术先进、性能稳定，而且免费，因而深受j a v a 爱好者的喜爱并得 到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的w e b 应用服务器。t o m c a t 很受广大 程序员的喜欢，还因为它运行时占用的系统资源小，扩展性好，支持负载平衡与邮件服 务等开发应用系统常用的功能；而且它还在不断的改进和完善中，任何一个感兴趣的程 序员都可以更改它或在其中加入新的功能。t o m c a t 是一个小型的轻量级应用服务器，在 中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用。t o m c a t 完全由j a v a 语言编 写，所以只要有j d k ( j a v ad e v e l o p m e n tk i t ) 就可以使用，不需要考虑操作系统平台。 另外服务器是由一系列可配置的组件构成，其中核心组件是c a t a l i n as e r v l e t 容器，它是 所有其他t o m c a t 组件的顶层容器。t o m c a t 的组件可以在 c o n f f s e r v e r x m l 文件中进行配置。 o r a c l e 是以高级结构化查询语言( s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ，s q l ) 为基础的大型 关系数据库，通俗地讲它是用方便逻辑管理的语言操纵大量有规律数据的集合【1 0 1 。o r a c l e 数据库包括o r a c l e 数据库服务器和客户端。o r a c l e 数据库服务器是一个对象关系数 据库管理系统，它提供开放的、全面的、和集成的信息管理方法。o r a c l e 数据库客户端 为数据库用户操作端，用户操作数据库时，必须连接到一个服务器，该数据库称为本地 数据库。在网络环境下，其它服务器上的数据称为远程数据库。用户要存取远程数据库 上的数据时，必须建立数据库连接。 j i ) b c 的英文全称是j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ，中文全称是j a v a 数据库连接，它 是j a v a 语言数据库操作技术的商标名【l o l 。j d b c 用于执行s q l 的a p i ( a p p l i c a t i o n p r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ，应用程序编程接口) 类包，由一组用j a v a 语言编写的类和接口 一5 一 东北大学硕士学位论文笫一章绪论 组成。 j d b c 为工具数据库开发人员提供了一个标准的a p i ，使他们能够方便地编写数据 库应用程序，j d b ca p i 为j a v a 开发者使用数据库提供了统一的编程接口，使得开发人 员可以使用纯j a v a 的方式来连接数据库，并进行操作。在企业级环境中进行的数据库操 作远远不只是连接数据库并执行语句，还需要考虑其他方面的要求，包括使用连接缓冲 池来优化资源的使用，实现分布式事务处理。j d b c 的关键技术是数据库连接驱动程序， 数据库连接驱动程序的类型有4 种，分别为：使用j d b c o d b c 桥实现数据库的连接， 使用n a t i v e a p i 桥实现数据库的连接，使用n e t - p r o t o c o l 实现数据库连接，使用 n e t - p r o t o c o lf u l l yj a v at e c h n o l o g y e n a b l e d 技术实现数据库连接。 1 3 论文组织结构 本文主要是介绍网络拓扑自动发现的后台实现部分，即通过读取种子文件中的种子 信息获取种子所代表设备的基本信息以及确定连接关系时所需要用到的信息，其中基本 信息用于判断设备类型，并用于拓扑图的显示。 全文的组织结构安排如下： ： 第一章，本章介绍了网络拓扑发现的背景，以及相关应用，从而引出了本文的研究 课题，并阐述了该课题的目的和意义。 第二章，本章主要介绍了拓扑发现的相关技术，首先介绍了网络管理的概念，及其 三种体系结构和五个基本功能。简单介绍了大多数网络设备所支持的简单网络管理协议 s n m p ；并介绍了系统中数据存储的主要技术x m l ，及查询技术x q u e r y 。 第三章，本章主要介绍了拓扑自动发现算法的设计与实现。首先对传统算法存在的 问题进行分析，给出了本系统算法的改进：然后对网络拓扑自动发现算法作了简要介绍； 给出了网络拓扑自动发现流程的三个阶段的详细设计，最后给出了网络拓扑自动发现算 法的实现。 第四章，本章介绍了网络拓扑图呈现的信息，首先简要介绍了网络拓扑自动呈现的 功能，然后详细介绍了的圆形拓扑自动呈现算法的设计，最后给出了拓扑图的显示过程 与各过程的实现。 第五章，本章首先概要介绍了本系统的运行环境；然后根据系统的运行环境给出了 系统的测试方案，测试结果与测试结论。 第六章，主要是对该课题研究的总结和展望，指出了算法所解决的问题和研究过程 中的难点，并提出了需要改进的地方和对未来的展望。 一6 1，illiili v 东北大学硕士学位论文第二章拓扑发现相关技术 2 1 网络管理 第二章拓扑发现相关技术 2 1 1 网络管理的基本概念 网络管理包括对硬件、软件和人力的使用、综合与协调，以便对网络资源进行监视、 测试、配置、分析、评价和控制，这样就能以合理的价格满足网络的使用需求，如实时 运行性能，服务质量等。网络管理常简称为网管【1 1 】。 网络管理，就是监视、组织和控制网络通信服务和信息处理所必需的各种活动的总 称，确保网络长时间、正常的运行，并当其出现故障的时候尽快的发现、修复故障，使 其最大限度的发挥其应有的效益【1 2 】。网络管理主要是规划、监督、设计和控制网络资源 的使用和网络的各种活动，以确保其尽可能长时间的正常运行，或者当网络出现问题的 时候尽可能快的发现和修复故障，使之最大限度的发挥其应有的效益的过程【”】。 2 1 2 网络管理的体系结构 网络管理的体系结构有很多种，应该根据网络的实际情况来决定所采用的网络管理 的体系结构。下面三种体系结构是比较常用的【1 2 】： ( 1 ) 集中式的体系结构 ( 2 ) 分层式的体系结构 ( 3 ) 分布式的体系结构 除此之外，一种基于w e b 的网络管理方式正逐渐被大家所接受，这种方式使用浏 览器作为最终的管理界面，有着跨平台、使用方便简单、开销小等优点。每一种体系结 构都具有在特定环境下工作良好的特定功能，选择的时候应该选择一个和单位组织最相 似的网络管理体系结构。 2 1 2 1 集中式的体系结构 集中式体系结构的网络管理平台建立在一个计算机系统上，该计算机负担所有的网 络管理任务，并且由一个集中数据库负责整个受管理网络的数据存储【1 2 】。如图2 1 所示。 使用集中式的方案，网络工程师从一个地点就可以访问所有的网络管理应用和信 息，给网络管理带来方便、易操作和安全。但是这种体系结构最大的缺点就是因为必须 从一个位置查询所有的网络设备，这样会给连接到管理站的网络链路甚至整个网络带来 过多的网络流量，而且如果从管理站点到设备的连接中断，就会丧失所有的网络管理功 能【1 2 】。解决这样的问题，可以考虑在另一个物理位置保存该系统的备份。集中式体系结 一7 一 ， 东北大学硕士学位 构还存在着当被 图2 1 集中式体系结构 f i g 2 1c e n t r a l i z e da r c h i t e c t u r e i b m 的n e t v i e w 是今天市场上采用集中式网络管理体系结构的一个例子。 2 1 2 2 分层式的体系结构 分层式的体系结构使用一个系统作为中央服务器，其它系统作为客户系统，如图2 2 所示。网络管理平台的某些功能驻留在服务器系统上，其它功能由客户系统完成，网络 工程师可以配置多个独立的客户系统来监视和轮询网络的不同部分【1 2 】。这种分层的体系 以使用客户柳服务器数据库技术。客户通过网络访问中央服务器的数据库，客 有单独的数据库。 ： n m s 客户 芦 图2 2 分层式体系结构 f i g 2 2h i e r a r c h ya r c h i t e c t u r e 化的网络体系结构中，网络工程师可以将监控任务分配给客户系统，节省了网 缓解了集中式方案中的一些问题，r m o n ( 远程监控) 系统就是采用的这种结 结构很容易扩展，只需要增加新的客户系统就可以扩展管理范围，并且可以形 层的结构。但是，因为层次结构采用多个系统来管理网络，不再有管理整个网 一8 一 vlt_l， 东北大学硕士学位论文第二章拓扑发现相关技术 络的一个集中地点，这可能会给数据采集造成困难，也会耽误网络工程师的时间，另外， 每个客户系统管理的设备列表需要在逻辑上预先定义并配置好，否则可能造成多个客户 系统监控和轮询同一设备，这会消耗多于正常网络管理所需的网络带宽。 s u n c o n n e c t 的s u n n e t m a n a g e r ，h p 的o p e n v i e w 以及a t & t 的s t a r s e n t r y ，这些平 台都允许网络工程师将其设置成以层次结构方式运行的平台。 2 1 2 3 分布式的体系结构 分布式的体系结构结合了集中式和分层式这两种方案的特点。分布式方案使用了多 个对等平台，其中一个平台是一组对等网络管理系统的管理者，每个对等平台都有整个 网络设备的完整数据库，可以执行多种任务并向中央服务器系统报告结果1 1 2 1 。如图2 3 所示。 图2 3 分布式体系结构 f i g 2 3d i s t r i b u t e da r c h i t e c t u r e 三种网络管理体系结构各有特点。集中式结构最为简单易于实现，但是不适合管理 大型网络；分层式结构比较符合大多数大型网络的管理需求，在实现技术上比集中式结 构复杂，比分布式结构简单，但是要求网络管理人员对网络有比较全面的了解，配置上 较为复杂。分布式结构能够适合各种网络管理的要求，但是实现技术比较复杂，目前还 在进一步的研究中。 2 1 3 网络管理的基本功能 i s o ( i n t e r n a t i o n a lo