CN111565117A - 一种基于snmp的拓扑发现方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于SNMP的拓扑发现方法和系统，涉及网络拓扑发现领域，包括：为网络设备配置NDP功能，并在网络设备间互连端口使能NDP收发模式，并通过设备间互连端口发送NDP报文；网络设备收到NDP报文后，进行合法性判断，并保存邻居信息；网管服务器通过SNMP协议报文获取直连网络设备NDP邻居信息，建立网络拓扑信息库；网络服务器根据网络拓扑信息库中的IP地址逐个进行NDP邻居信息查询，根据获取到的查询对象的邻居信息更新拓扑网络，绘制网络拓扑。本发明的基于SNMP的拓扑发现方法和系统，其不需要运行复杂的路由协议，可减少拓扑发现过程中CPU的负担，拓扑发现效率高。

Description

一种基于SNMP的拓扑发现方法和系统
技术领域
本发明涉及网络拓扑发现技术领域，具体涉及一种基于SNMP(Simple NetworkManagement Protocol，简单网络管理协议)的拓扑发现方法和系统。
背景技术
计算机连接的方式叫做“网络拓扑结构”(Network Topology)。网络拓扑是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，特别是计算机分布的位置以及电缆如何通过它们。
目前网络拓扑发现技术主要是通过两种方式来实现网络拓扑发现。
1.在设备间运行私有二层拓扑协议，通过发起者以迭代或者半迭代的方式逐步获取与本设备相邻的网络设备节点的信息，最终得到整个网络拓扑信息。但发起设备要处理整个拓扑的信息,中间设备也要处理过站的拓扑信息，同时收到的拓扑信息大多数是突发性，此时设备CPU负荷较大。
2.设备间运行类三层路由协议，设备把已学到的拓扑信息以路由的形式通告到网络中，当路由收敛时，也就能获取整个拓扑的信息。设备需要支持复杂的三层路由协议，同时设备需根据学到的路由计算拓扑，CPU消耗也较大。如果拓扑发生变化时，路由收敛时间较长，不利于整个拓扑的及时更新。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于SNMP的拓扑发现方法和系统，其在设备上使能私有的邻居发现NDP(Neighbour Discovery Protocol)协议，互连设备相互通告本地的MAC地址，IP地址以及互连端口等信息，不需要运行复杂的路由协议，减少CPU的负担，拓扑发现效率高。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于SNMP的拓扑发现方法，包括：
为网络设备配置NDP功能，网络设备间互连端口互相发送NDP报文，并保存接收NDP报文中的邻居信息；网管服务器通过SNMP协议报文访问直连网络设备保存的所述邻居信息，建立网络拓扑信息库；网络服务器根据网络拓扑信息库中的邻居信息逐个进行NDP邻居信息查询，根据获取到的查询对象的邻居信息更新拓扑网络，绘制网络拓扑。
在上述技术方案的基础上，所述邻居信息包括邻居MAC地址，IP地址以及互连端口信息，所述邻居信息储存在SNMP协议报文的MIB表项中。
在上述技术方案的基础上，在网络设备存在多个邻居时，根据收到报文的端口进行区分，并将从报文中获取的邻居信息保存在对应的表项中。
在上述技术方案的基础上，所述网管服务器通过SNMP协议报文访问直连网络设备保存的所述邻居信息的步骤具体包括：
网管服务器通过直连链路，发送SNMP协议报文访问直连网络设备NDP的MIB表项，获取直连网络设备的邻居信息，包括邻居MAC地址，IP地址以及互连端口信息。
在上述技术方案的基础上，所述网管服务器访问直连网络设备NDP的MIB表项步骤具体包括：网络设备收到SNMP协议报文后，进入SNMP客户端处理流程；根据接收报文的项目编号以及操作类型，读取网络设备的NDP的MIB表项。
在上述技术方案的基础上，网管服务器按照发现邻居的端口索引从大到小的顺序，使用邻居IP地址为索引项，逐个进行NDP邻居信息查询。
在上述技术方案的基础上，当查询中新发现的邻居网络设备已存在于拓扑信息库中，停止对该端口的邻居进行下一步的查询操作。
在上述技术方案的基础上，当网管拓扑中的设备或者链路发生故障时，网络设备的NDP协议模块产生相应的SNMP TRAP消息报文到SNMP协议网管服务器上，所述服务器根据收到的SNMP TRAP内容，更新网络拓扑。
在上述技术方案的基础上，在网络设备间互连端口使能NDP收发模式后，配置网络设备的SNMP服务器的IP地址为网管服务器地址。
本发明还提供一种基于SNMP的拓扑发现系统，包括：
网管服务器，其用于为网络设备配置NDP功能，并在网络设备间互连端口使能NDP收发模式，并通过网络设备间互连端口发送NDP报文；通过SNMP协议报文获取直连网络设备NDP邻居信息，建立网络拓扑信息库；以及根据网络拓扑信息库中的IP地址逐个进行NDP邻居信息查询，根据获取到的查询对象的邻居信息更新拓扑网络，绘制网络拓扑；
网络设备，其用于在收到NDP报文后，进行合法性判断，保存邻居信息；以及在收到SNMP协议报文时回复所述邻居信息。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的基于SNMP的拓扑发现方法在设备上使能私有的邻居发现NDP(Neighbour Discovery Protocol)协议，互连设备相互通告本地的MAC地址，IP地址以及互连端口等信息，不依赖转发层面的实现方式，发现报文仅在邻居间运行，转发层面提供通道，因而能够发现星型、链型以及环形拓扑结构图，解决了现有基于路由或二层转发技术依赖拓扑的转发平面，逻辑不能成环、无法支持环形拓扑结构的问题。
(2)本发明的基于SNMP的拓扑发现方法中邻居发现协议只关注设备的IP/MAC属性，并不感知数据转发是通过二层网络或者三层网络，可同时适用于二层、三层网络结构拓扑发现。
(3)本发明的基于SNMP的拓扑发现方法中适用NDP协议的MIB表项(ManagementInformation Base，管理信息库)获取拓扑设备的邻居信息，因为NDP协议运行在控制平面，对于转发层面的端口状态可以做到不感知，因此本发明方法还可适用于星型、链型、环型等多种有环拓扑网络结构，适用范围较广。
(4)本发明的基于SNMP的拓扑发现方法中，在网络拓扑发生变化时，设备节点能发送SNMP trap消息实现快速更新，无需先更新本地路由消息，再在全网通告路由表项更新；也无需在路由表稳定后，才能重新获取拓扑信息，拓扑更新效率有明显的优势。
附图说明
图1为本发明实施例基于SNMP的拓扑发现方法中NDP报文以太网II帧格式示意图；
图2为本发明实施例基于SNMP的拓扑发现方法中SNMP报文的组成图；
图3为本发明实施例基于SNMP的拓扑发现方法中接收NDP报文的处理流程图；
图4为本发明实施例基于SNMP的拓扑发现方法中接收SNMP报文的处理流程图；
图5为本发明实施例基于SNMP的拓扑发现方法中网络拓扑绘制处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种基于SNMP的拓扑发现方法，包括：
为网络设备配置NDP功能，并在网络设备间互连端口使能NDP收发模式，并通过设备间互连端口发送NDP报文；网络设备收到NDP报文后，进行合法性判断，并保存邻居信息；网管服务器通过SNMP协议报文获取直连网络设备NDP邻居信息，建立网络拓扑信息库；网络服务器根据网络拓扑信息库中的IP地址逐个进行NDP邻居信息查询，根据获取到的查询对象的邻居信息更新拓扑网络，绘制网络拓扑。
优选的，可为拓扑中网络设备配置SNMP服务器IP地址，且将该地址配置为网管服务器地址，便于网络设备通过SNMP协议报文和相关流程与网络服务器通信，便于本发明后续实施中，将网络拓扑发现过程与网络设备和网关服务器之间通过SNMP协议交互的过程进行结合。
在一个优选的实施例中，在网络设备存在多个邻居时，可根据不同的收包端口，将从报文中获取的邻居信息保存在对应的表项中。
具体的，网管服务器发送SNMP协议报文请求获取直连网络设备NDP邻居信息具体包括：
网管服务器通过直连链路，发送SNMP协议报文访问直连网络设备NDP的MIB表项，获取直连网络设备的邻居信息，包括邻居MAC地址，IP地址以及互连端口信息。
在上述过程中，网管服务器访问直连网络设备NDP的MIB表项步骤具体包括：网络设备收到SNMP协议报文后，进入SNMP客户端处理流程；根据接收报文的项目编号以及操作类型，读取网络设备的NDP的MIB表项。其中，涉及的MIB表项包含直连网络设备的邻居信息，所述邻居信息包括邻居MAC地址，IP地址以及互连端口信息。
在一个实施例中，网络服务器根据网络拓扑信息库中的IP地址逐个进行NDP邻居信息查询的过程中，网管服务器可按照发现邻居的端口索引从大到小的顺序，根据邻居IP地址，逐个进行NDP邻居信息查询。
优选的，当查询中新发现的邻居网络设备已存在于拓扑信息库中，停止对该端口的邻居进行下一步的查询操作。因为当查询中新发现的邻居网络设备已存在于拓扑信息库中时，说明拓扑中存在环结构，再对该端口的邻居进行下一步的查询操作也只能查询到已加入拓扑信息库的设备。我们这种设置可避免查询和添加拓扑操作在有环路拓扑网路中出现逻辑循环，导致设备机能异常消耗等问题。
由于本发明过程中网管服务器与网络设备是基于IP进行信息交互，因此对于二层网络和三层网络都可以适应。对于网络拓扑中存在环拓扑结构，因为NDP协议运行在控制平面，对于转发层面的端口状态可以做到不感知，因此对于环拓扑结构，基于上述过程和设置，本发明也可以提供支持。
优选的，当网管拓扑中的设备或者链路发生故障时，网络设备的NDP协议模块产生相应的SNMP TRAP消息报文到SNMP协议网管服务器上，网管服务器根据收到的SNMP TRAP内容，快速更新网络拓扑信息库，进而能快速的进行网络拓扑更新。
参见图1-图5，接下来就一个具体的拓扑发现过程进行具体说明：
拓扑发现开始前，为拓扑中网络设备配置NDP功能，并在网络设备间互连端口使能NDP收发模式；
随后为拓扑中网络设备配置SNMP服务器IP地址，并将该地址配置为网管服务器地址；
网络设备使能NDP功能后，互连端口发送NDP报文，报文的以太网II帧格式如附图1所示。NDP报文中主要包括本地的MAC地址，IP地址以及互连端口等信息。
如图3所示，网络设备根据图中NDP报文的处理方式对NDP报文进行处理。网络设备收到NDP报文后，会进行合法性判断，在一个实施例中，合法性判断的具体步骤包括：判断目的MAC是否为广播地址、判断以太网类型是否为0xff18。此处由于本发明中NDP报文中以太网类型可根据实际情况进行自定义，在此处进行判断步骤时，仅需判断以太网类型是否为预设的以太网类型内容即可。合法性判断通过后，获取并判断TTL的合法性，如不通过则老化对应的邻居表项，将其从动态转发的表项中进行移除。在TTL合法性判断通过后，保存邻居的MAC、IP、端口等TLV数据信息到NDP邻居的MIB表中。
在上述过程中，如果网络设备存在多个邻居，根据不同的收包端口，将从报文中获取的邻居信息保存在对应的表项中；如果同一NDP收包端口收到多个邻居，表明该端口下存在一个网络，需要在网管图形化上进行相应的标识处理。如果设备已保存的邻居在超时时间时，对应的收包端口没有报文，则需要在NDP相应的邻居表项中进行删除操作。
随后，网管服务器通过与网络设备的直连链路，发送SNMP协议报文请求获取直连网络设备NDP邻居信息；涉及的SNMP协议报文如附图2所示。网络设备收到SNMP协议报文后，进入SNMP AGENT处理流程，根据接收报文的Object ID以及操作类型，读取设备的NDP的MIB(Management Information Base)表项。MIB表项主要包含直连设备的邻居信息，包括邻居MAC地址，IP地址以及互连端口等信息。
如附图3所示，网管服务器端在收到数据帧并确认为SNMP报文后，会判断SNMP报文是否节点NDP邻居信息。在发现其中包含节点NDP邻居信息时，网管服务器会保存其中的邻居信息并更新拓扑结构。随后，网管服务器判断是否需要查询下一个节点信息，在需要时向下一个节点设备发送SNMP报文查询NDP邻居信息。在完成所有网络拓扑设备的查询后，即完成网络拓扑发现过程。
随后如附图4所示，网管服务器收到网络设备回应的信息后，保存网络设备的邻居信息，建立网络拓扑信息库，同时对邻居信息进行分析。分析过程中可按照发现邻居的端口索引从大到小的顺序，网管服务器进程根据邻居IP地址，逐个进行NDP邻居信息查询；获取到邻居信息后，更新网络拓扑信息库中；
优选的，当查询中发现邻居已存在于拓扑信息库中，说明拓扑中存在环结构，停止对该端口的邻居进行下一步的查询操作。
在本发明方法中，网管服务器访问非直连网络设备有两种方式：
1.通过IP地址进行访问；
2.通过直连设备代理，利用MAC地址访问非直连网络设备的NDP表项，解决远端网络设备可能没有IP地址的问题。
如附图5网管服务器进行网络拓扑绘制处理流程图所示。网管服务器开始进行网络拓扑绘制时，查询直连网络设备LLDP(链路层发现协议，Link Layer DiscoveryProtocol)邻居的MIB库，判断是否存在邻居节点。在发现存在邻居节点时，对发现的邻居节点按接口索引的顺序进行排序并依次访问，直至遍历该节点的邻居信息。当网管服务器遍历查询整个拓扑网络后，就能完成整个网络拓扑的绘制。
本发明还包括一种基于SNMP的拓扑发现系统，包括：
网管服务器，其用于为网络设备配置NDP功能，并在网络设备间互连端口使能NDP收发模式，并通过网络设备间互连端口发送NDP报文；通过SNMP协议报文获取直连网络设备NDP邻居信息，建立网络拓扑信息库；以及根据网络拓扑信息库中的IP地址逐个进行NDP邻居信息查询，根据获取到的查询对象的邻居信息更新拓扑网络，绘制网络拓扑。
网络设备，其用于在收到NDP报文后，进行合法性判断，保存邻居信息；以及在收到SNMP协议报文时回复所述邻居信息。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于SNMP的拓扑发现方法，其特征在于，包括：
为网络设备配置NDP功能，网络设备间互连端口互相发送NDP报文，并保存接收NDP报文中的邻居信息；
网管服务器通过SNMP协议报文访问直连网络设备保存的所述邻居信息，建立网络拓扑信息库；
网络服务器根据网络拓扑信息库中的邻居信息逐个进行NDP邻居信息查询，根据获取到的查询对象的邻居信息更新拓扑网络，绘制网络拓扑。
2.如权利要求1所述的基于SNMP的拓扑发现方法，其特征在于：所述邻居信息包括邻居MAC地址，IP地址以及互连端口信息，所述邻居信息储存在SNMP协议报文的MIB表项中。
3.如权利要求2所述的基于SNMP的拓扑发现方法，其特征在于：在网络设备存在多个邻居时，根据收到报文的端口进行区分，并将从报文中获取的邻居信息保存在对应的表项中。
4.如权利要求1所述的基于SNMP的拓扑发现方法，其特征在于，所述网管服务器通过SNMP协议报文访问直连网络设备保存的所述邻居信息的步骤具体包括：
网管服务器通过直连链路，发送SNMP协议报文访问直连网络设备NDP的MIB表项，获取直连网络设备的邻居信息，包括邻居MAC地址，IP地址以及互连端口信息。
5.如权利要求4所述的基于SNMP的拓扑发现方法，其特征在于，所述网管服务器访问直连网络设备NDP的MIB表项步骤具体包括：网络设备收到SNMP协议报文后，进入SNMP客户端处理流程；根据接收报文的项目编号以及操作类型，读取网络设备的NDP的MIB表项。
6.如权利要求1所述的基于SNMP的拓扑发现方法，其特征在于：网管服务器按照发现邻居的端口索引从大到小的顺序，使用邻居IP地址为索引项，逐个进行NDP邻居信息查询。
7.如权利要求6所述的基于SNMP的拓扑发现方法，其特征在于：当查询中新发现的邻居网络设备已存在于拓扑信息库中，停止对该端口的邻居进行下一步的查询操作。
8.如权利要求1所述的基于SNMP的拓扑发现方法，其特征在于：当网管拓扑中的设备或者链路发生故障时，网络设备的NDP协议模块产生相应的SNMP TRAP消息报文到SNMP协议网管服务器上，所述服务器根据收到的SNMP TRAP内容，更新网络拓扑。
9.如权利要求1所述的基于SNMP的拓扑发现方法，其特征在于：在网络设备间互连端口使能NDP收发模式后，配置网络设备的SNMP服务器的IP地址为网管服务器地址。
10.一种基于SNMP的拓扑发现系统，其特征在于，包括：
网管服务器，其用于为网络设备配置NDP功能，并在网络设备间互连端口使能NDP收发模式，并通过网络设备间互连端口发送NDP报文；通过SNMP协议报文获取直连网络设备NDP邻居信息，建立网络拓扑信息库；以及根据网络拓扑信息库中的IP地址逐个进行NDP邻居信息查询，根据获取到的查询对象的邻居信息更新拓扑网络，绘制网络拓扑；
网络设备，其用于在收到NDP报文后，进行合法性判断，保存邻居信息；以及在收到SNMP协议报文时回复所述邻居信息。
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