基于链路层发现协议(LLDP)的物理网络拓扑发现.pdf

网 络 通 讯 与 安 全 电 脑 知 识 与 技 术 基于链路层发现协议 L L D P 的物理网络拓扑发现 曾干 国防科技 大学机 电工程与 自动化学院 湖 南 长沙 4 1 0 0 7 3 摘要 阐述 了基于 I E E E新标准 8 0 2 1 A B链路层发现协议 L i n k L a y e r Dis c o v e r y P r o t o c o 1 的物理 网拓扑结构生成算法的 实现 算法利 用 L L DP提供 的信 息能够完全发现 网络的物理链路拓 扑细节 并且适合多厂商设备 混合 的网络 关键 词 链路 层 发 现 协 议 拓 扑 发 现 I EE E 8 0 2 1 AB 中图分类号 T P 3 9 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 3 0 4 4 2 0 0 6 2 c I 4 Th e P h y s i c a l Ne t wo r k To p olo g y Di s c o v e r y B a s e d o n L L DP Pr o t 6 c o l ZENG Ga n Co fi e g e o f Me c h a t r o n i c s E n g i n e e r i n g a n d A u t o ma t i o n Na t i o n a l Un i v o f De f e n s e Te c h n o l o g y C h a n g s h a 4 1 0 0 7 3 Ch i n a A b s t r a c t P r o p o s e s a L L DP b a s e d i mp l e me n t i n g a l g o r i t h m wh i c h e mp h a s iz e s p h y s i c a l n e t wo r k t o p o l o gy s c o n s t r u c ti o n The alg or i thm u s e the i n f o r ma ti on go t b y LLDP t O c ompl e t e l y d i s c ov e r the de t a i l ph ysi c al ne tw o r k t o pol o gy an d i t i s v e n dor i nde pe n de n t K e y W O r d s t i n k l a y e r d i s c o v e r y p r o t o c o l L L DP t o p o l o gy d i s c o v e ry I E E E 8 0 2 l A B 1引言 网络拓 扑是指 一个通信 网内各个 网络节点之 间的相 互连接 关 系 这些 网络 节点主要包 括路 由器 交换 机 网桥 H u b及终端 主机等 网络 拓扑发现 就是获取 和维护 网络 节点 的存在性信 息和 它 们之间的连接关系信息 并在 此基础上给出整个网络连接状态 的 图示 帮助 网络管理人员对整个 网络的拓 扑结构有整体上 的了解 和认 识 并有效的帮助管理员进行 网络故 障定位 和性 能分析 其 作用 在网络管理 中十分重要 拓扑发现包括 网络层的拓扑发现和 数据链路 层的拓扑 发现 网络 层的拓扑 发现主要 是发现 网络 层 O S I 第 三层 设备连接关 系 如路 由器与路 由器 路 由器和子 网之 间的连接关系 而数据链路层拓扑发现是指数据链路层设备之间 的连 接关系 的发 现 主要 指一个子 网内部 的物 理连接关 系的发 现 所以也称为物理 网络拓扑发现 如交换 机与 交换 机之间 的连 接信 息 包 括各交换 机附带哪些 端 口 交换机 之间是 通过哪些端 口进 行 连 接 的 许 多网络管 理软 件都使用 自动 发现 功能 A u t o ma t e d D i s e o v e r y 来跟踪拓扑的变化和条件 但绝大多数软件最 多也 只是到 达第 三层 将设备分组到各个 l P子网而已 但这些都是非常原始 的数据 只 是有关设备 增加和移 除的基本 事件 而不是这 些设备 在哪里或怎样与 网络服务进行操作 等详情 第 二层发现 L a y e r 2 D i s c o v e r y 则深度触及了诸如哪些设 备附带有 哪些端 口 以及 哪些 交换机 与其他设 备相 互连接等信息 并 显示 出了客户端 交换机 路 由器和应用服务器以及网络服务器之 间的路径 1 2 4 1 在以前 的数据链路 层拓扑发现算法 中 通 常都是基于交换机桥接表 或生 成树协议 5 1 也有 的基于一 些厂商 自己开发 的拓 扑发现协 议 6 1 如 C i s c o公 司的 C D P协议 C i s c o D i s c o v e ry P r o t o c o 1 但 是 这些协 议 都不 能工作在混合厂商设备集成的网络环境下 因此必须有一 种能发 现所 有厂 商设备 的拓扑发 现协议 I E E E新标 准定 义了一 个这 样 的协 议一 8 0 2 1 A B链路 层发 现协 议 L i n k Lay e r D i s c o v e ry P r o t o c o 1 2链路层发现协议 L L D P 1 3 2 1 U P简介 链 路 层 发 现 协 议 L i n k Lay e r D i s c o v e ry P r o t o c o l L L D P 是 8 0 2 I AB中定 义的新协议 它 是一种邻近发现协议 它为以太 网网 络设备 如交 换机 路 由器 和无线局域 网接入 点等定义 了一种标 准 的方 法 使 其可 以向网络 中其它节点公 告它 自身的存在 并保 存各个 邻近设 备的发现 信息 如设 备配置 和设 备识别 等详细 信 息 这些信息存储在标 准的 S N MP MI B中 网络 管理系统可 以运 用简单 网络管 理协议 S N MP 获取这些信息 利用这些信 息 网络 管理 系统能够精确的发现和模拟物理 网络拓扑结构 2 2 U P工作原理 L L D P定义 了一个通用公 告信 息集 一个传输公告 的协议 和 一 种用来存储所收到的公告信息的方法 具备 L L D P能力的设 备 将 公告信 息放在一个 局域 网数 据包 内传 输 一 I I D P设备 在收到邻 近网络设备发 出的 I I D P信息后 将 L L D P信 息存储在一个 I E E E 定义的简单 网络管 理协 议 S N MP 管理信息库 MI B 中 并且在一 定的时限内保持有效 其工作原理如图 1所示 图 1 L L DP工 作 原 理 图 支持 L L D P的相邻 网络设备 之间互相公告 自身 的系统描述信 息 每 台设备将获得 的信息存储在 本地 M I B数据 库中 这些 MI B 数据库可 以通过简单 网络管理协议 S N MP 访问 网络管理 系统使 用 S N MP读取 每台设备存 储在 MI B数据库 中的 数据 生成直观的网络拓扑结构图 3基于链路层发现协议 I L L DP 的物理网络拓扑发 现 的 实现 3 1拓扑信息来源一 UJ D P MI B库 1 1 D p信息是定期传输的 并且在一定 的期 限内保 留 I I D p 设 备在收到邻近 网络设备发 出的 I J D P信息后 将把 L L D P信息 存 储在一个 I E E E定义 的简单 网络管 理协议 S N MP 管理信 息库 MI B 中 并且在一定 的时限 内保持有效 表 1简单列 出了一些生 成 网络拓扑图所必需 的信息 表 1 拓扑发现所需要的一些 M旧 变 l t Nu mb e r l J d P R d娜 螂 I d 1 1 p Re m P x t l d i I l 络设备的端 1 1 敬 量 抖 雌 的 红膳 蹬替的 地址 相连的邻艟 设备晌端 1 1 络设 蔷的 采缝 名称 收 稿 日期 2 0 0 6 0 3 3 1 作者 简介 曾干 1 9 7 6 一 男 湖南新化人 工程 师 硕士 研 究方向为计算机 网络 维普资讯 电脑知 识 与技 术 网 络 通 讯 与 安 全 3 2数据获取一 S N M P S N MP即简单 网络管 理协 议 是现 代 网络 管 理 的标准 协议 S N MP协议 由两部分 组成 即网管工作 n e t w o r k m a n a g e m e n t s ta t i o n 和网管代 n e t w o r k ma n a g e m e n t a g e n t 网管 工作站是控制和 监视 网络节点 的应用程 序 代理是运行 于各个被管理 的网络节点 主要存在于路 由器和交换机 中的进 程 它负责 收集本设 备的各 种有关的信息 为便于查询和管理这些信息 S N MP协议把它们进 行分类定义 成为一个设备信息的集合 这就是它所定义的标准 信息库 M I B 各种不 同厂家的设备都遵循这个标准 代理进程把 收集到 的相关信息都放入 MI B库 这些信息是用来对各个 网络节 点之 间相互连接关系的判断依据 网管工作站与代理进程进行通 信 S NMP v l定 义 了 G e t Re q u e s t Ge t N e x t Re q u e s t S e t Re q u e s t Ge t R e p o n s e T r a p等 5种操作对设 备进 行信息查询和参数设置 在拓 扑发现中主要是获取设备 的信息 所 以主要用到前面两个操作 3 3主要数 据结 构 T o p o l o g y N o d e 描述 网络 中每个节点 的数 据结 构 该结 构包 含 了一个二叉树 结构 遍历它 可 以访 问到每一个 节点 它为在 屏幕 上画出网络的拓扑图形提供 了简单 的方法 其定义为 ty p e d e f s t r u c t T o p o l o g y N o d e c h a r p s t r I p A d d r e s s i n t n L e v e l s t r u c t L l d p l o c a l l n f o s t r u L l d p L o c a l I n f o s t r u c t C o n n e c t i o n I n f o p C o n n e c t i o n I n f o s t r u c t T o p o l o g y No d e p S u b No d e s t r u c t T o p o l o g y No d e p Ne i g h b o r No d e s t r u c t T o p o l o g y N o d e p N e x t N o d e C o n n e e t i o n I n f o 描述本节 点与邻 近节 点之间连接信息的数据 结构 包括本节点 上与邻 近节点相连 的端 口号 邻 近节点及邻 近 节点上的端 口号 其定义为 t y p e d e f s t r u c t C o n n e c t i o n I n f o i n t i L o c a l P o r t l n d e x i n t i Re mo t e P o r t l n d e x s t r u c t T o p o l o g y No d e p Re mo t e No d e s t r u c t C o n n e c t i o n l n f o p N e x t C o n n e c t i o n T o p o l o g y N o d e Q u e u e 已扫描到的节点队列 Wa i t S c a n Q u e u e 等待被处理 扫描它的邻近节点信息 的节点 队列 3 4拓扑发现算法 的实现 拓 扑发现算 法从种子节点开始 通过读取种 子节 点的 L L D P 信息 获得它 的所 有邻居节 点 并把它们 加入到等 待扫描节 点队 列 中 然 后从该 队列中取出一个节点 获取到它的所有邻居 加入 到等待扫描节点队列中 重复以上步骤 直到网络 中所有 I J D P节 点都被发现 图 2是一个 网络拓扑 图的例子 表 2列 出了运用本算法进行 网络拓 扑发 现的步骤 以及 等待扫描 节点 队列中节点的加进 和移 出的情 况 它是一个 F I F O 先进先 出 队列 m 翟 翟 翟 图2一个网络拓扑例子 算法的具体实现如下 v o i d S c a n c h a r p s t r S e e d I p A d d r e s s 指定种子节点 I P地址开 始扫描 f 清空待扫描队列 Wa i t S c a n Q u e u e C l e a r 表 2网络的拓 扑发现步骤 步 节点 邻近节点 C m me t io t f o 0 1 1 7 2 2 0 5 1 1 7 2 2 0 5 2 0O 1 7 22 5 3 8 1 2 1 7 Z2 0 5 2 0 1 7 2 2 0 5 1 1 1 7 2 2 5 4 6托 1 1 7 2 2 0 5 1 5 1 1 7 Z2 0 5 3 8 1 7 Z2 0 5 1 1 j 1 7 2 0 5 1 2 怯 1 4 1 7 Z2 0 5 4 6 1 7 Z2 0 5 2 00 4 5 I 7 Z2 0 5 1 5 1 7 22 0 5 2 0 1 日 6 1 7 2 2 0 5 1 2 1 7 2 2 5 38 1 2 清空 已扫描到的节点 队列 T o p o l o g y N o d e Q u e u e C l e a r 0 判断 I P地址是否合法 i f I s I p A d d r e s s V a l i d p s t r I p A d d r e s s r e t u r n 判 断是节点是否支持 I J D P或 L L D P是否有效 i f f I s L l d p D e v i c e p s t r I p A d d r e s s r e t u rn 将 此节点加入到拓扑树 T o p o l o g y N o d e p R o o t N o d e N e w N o d e p s t r I p A d d r e s s 设置该节点在拓扑树 中的级别 种 子节点级别为 1 p R o o t N o d e S e t D e v i c e L e v e l p R o o t N o d e 1 获取 L L D P本地 节点信息 p R o o t N o d e G e t L l d p E o c I n f o O 鸺 种子节点添加到待扫描 队列 Wa i t S c a n Q u e u e A p p e n d p R o o t N o d e 鹏 种子节点添加到节点 队列 T o p o l o g y N o d e Q u e u e A p p e n d g R o o t N o d e 以下 的循 环通过种子设备 的 UJ I P信息获得 整个网络拓扑 结 构信息 w h i l e Wa i t S c a n Q u e u e I s E m p t y 0 等待扫描的节点队列不为 空 则重复 f 从 待扫描节点队列 中取 出一个节点 T o p o l o g y N o d e p C u r r e n t N o d e Wa i t S c a n Q u e u e O u t 0 获取该节点 I J D P本地信息 p C u r r e n t N o d e G e t L l d p I x m I n f o 0 w h i l e 1 L l d p R e m o t e l n f o s t r u L l d p lR e m l n f o 判断是否有邻近节点与当前节点相连接 i f p C u r r e n t N o d e G e t R e mo t e L l d p I n f o s t r u L l d p R e mI n f o T o p o l o g y N o d e p T m p N o d e p T m p N o d e T o p o l o g y N o d e Q u e u e F i n d s t r u L l d p R e m I n f o p s t r R e mI p A d d r e s s 判 断与 当前节点连接 的节点是否已存在于节点队列中 i f p T m p N o d e N U L L T o p o l o g y N o d e p N e w N o d e p N e w N o d e N e w D e v i c e s t r u L l d p R e m I n f o p s t r R e m I p A d d r e s s 将该节点添加到节点队列 T o p o l o g y Q u e u e A p p e n d p N e w N o d e 将 此节点添加到待扫描节点队列 Wa i t S c a n Q u e u e A p p e n d p N e w N o d e 将连接信息添加到 当前节点数据结构中 p C u r r e n t N o d e A d d C o n n e c t i o n I n f o p N e w N o d e s t r u L l d p R e m I n f o l e l s e 鸺 连接信息添加到当前节点数据结 构中 p C u r r e n t N o d e A d d C o n n e c t i o n I n f o p T m p N o d e s t r u L l d p R e m I n f o l e l s e 跳 出循环 b r e a k l l 4拓扑 图形 显示 运用上 面的拓 扑发现算 法 获得 了网络 中所 有节点的 UJ I P 信息 利用这些信息 我们可以画出网络的拓扑结构 图了 该拓扑 图形 可以显示 网络 的物理连接细节 即显示 出诸如哪些设备具有 f F 转第 4 8页 一 维普资讯 电脑 知识 与技 术 网 络 通 讯 与 安 全 R e q u e s t C o l l e c ti o n M e m b e r 甚至更简单 R e q u e s t Me m b e r Q u e r y s t r i n g 集合 可以获取查询字符串的所有值的集合 F o r m变 量 使用 R e q u e s t F o r m 表单域名称 可 以获得填写 在表单 中所有数据的集合 用 P O S T方法提交到处理页将数据保 存到数据库 再对获取 的数据进行处理 C o o k i e 集合 是存储在客户机上 的数值的一个集合 它经常被 用来在客户机上存储数据 从而在下一次客户登录时它是有效 的 S e r v e r V a r i b l e s 集合 使 用 R e q u e s t S e r v e r V a r i b l e s 服 务器端环 境变 量 可以获取 服务器端环境变量 2 4 4 R e s p o n s e对象 R e s pon se 对象用于 向客户端浏览器发送数据 用户可 以使用 该对象将 服务器端 的数据用 H T ML的格 式发送 到用 户端 的浏 览 器上 常用的方法有 Wr i t e和 R e d i r e c t Wri t e方法 把 数据 向客户浏览器 传送 例 如 则会在 页面上显示 c p r o g r a mm i n g 这个字符串 Re d i r e c t 方法 使浏览器重新定位 到另一个 U R L 2 4 5 S e r v e r 对象 S e r v e r 对象提供对服务器上的方法和属性 的访问 其中大多 数方 法和 属性是 作为 实用程 序的 功能 服务的 常 用的方 法有 C r e a t e O b j ect 方法和 M a p P a t h方法 C r e a t e O b j e c t 方法 用于创建 已经 注册到服务 器上 的 A c t i v e X 组件 实例 只有创建 了组件实例才可以用其属性 方法来操作 格 式 S e r v e r C r e a t e O b j e c t A c t i v e X组件 名称 1 M a p P a t h方法 将指定的相对 或虚拟路径映射到服务器上相应 的 物理 目录上 返回的是一个物理地址 这个路径如果是以 或 lI 开头 显示 以根 目录为基础下的 目录 如果这个路径中没有 那 么 Ma p P a t h方法就会返 回以当前 目录为基 础的路径 格式 S e r v e r M a p P a t h p a t h 3 A S P与数 据库 的 关 系 3 1 A S P访 问数据库 的原理 目前从 网络 中访 问数据库的方法有很 多种 例如 C G I I S A P I J D B C等 A S P的一个非常重要的属性是对于 A c ti v e D a t a o b j e c t A D 0 所提供 的数据库连接功 能 A D O是 Mi c r o s o f t 公 司提供的访 问 数据库的组件 当用户使用浏览器请求 A S P网页时 We b服务器调 用 A S P引擎来执行 A S P文件 并解释其中的脚本语言 通过 O D B C 连接数据库 由数据库访问组件 A D O完成数据库操作 最后 A S P 生成包含有数据查询结果 的 H T ML主页返回用户端显示 3 2 A S P访 问数据库 的步骤 3 2 1定义数 据源 在 WE B服 务器上 打开 控 制 面板 选 中 O D B C 在 系 统 D S N 下选 添加 选定你希望的数据库 种类 名称 位置等 以下 例子中定义 S Q L S E R V E R 数据源为 S R 数据库名称为 S R D A T A 脚本语言采用 J s c r i p t 3 2 2使用 A D O组件查询 WE B数据库 1 定义数据库组件并打开需要访问的数据库 S e t c o n n Ser v e r C r e a t e O b j e c t AD OD B C o n n e c ti o n 1 c o n n O p e n S R 2 设定 S Q L命令 执行访问数据库的操作 对数据库操作如 查询 修改 删除等 都是通过 S Q L指令来完成的 如要在数据表 t a b l e中查询所有的字段和数据 s q l S t r sel e c t f r o m t a b le Set r s c o n n E x e c u t e s q l S t r 其 中 r s为结果 集对 象 r e c o r d set s 3 关闭数据库 r s c l o s e c o n n c l o se 4结论 由于 A S P具有 动态 高效 和易于交互 等特点 已经成 为开发 动态 网站的主要技 术之一 被广泛地应用在 网上银行 电子商务 搜索 引擎 网上 教育等互联 网应用中 随着 A S P技术的 日益发展 必将 给我们的 网络生活带来更大 的变化 参考 文献 1 1 李世杰 A SP 网页设计手册 M 北京 清华大学出版社 1 9 9 8 2 t 国荣 A c ti v e Ser v e r P a g e s We b数据库 M 北 京 人 民邮 电出版社 2 0 0 0 3 1 Sei t H i g b s o n 新 智 译 A c ti v e Ser v e r P age s 详解 M I 电子工业 出版社 2 0 0 0 f 4 1 精锐创作 组 A S P 网络与数据 库整合应m M1