交换式以太网物理拓扑发现的进展与研究*

着重介绍了交换式以太网的物理拓扑发现算法,包括基于交换机生成树信息的方法、基于地址转发表的方法和基于探测包的方法;最后指出关于物理拓扑发现的一些研究重点。     

基于地址转发表的交换式以太网拓扑发现方法

提出一种称为连接推理技术(connections reasoning technique)的谓词逻辑推理方法推导节点间的连接关系.该方法把交换机地址转发表翻译为一组谓词公式,把拓扑发现问题转变为一个谓词逻辑推理的数学问题,借助数学工具对拓扑发现问题进行研究.基于连接推理技术提出了一种拓扑发现算法,与现有方法相比:(1)该方法能够更充分地利用不完整地址转发表的冗余信息,只需一小部分转发表就可以把整个网络拓扑构建出来;(2)该方法完全适用于多子网交换域的拓扑发现.此外,还提出了一种开销很小的动态网络拓扑发现方法.该算法成功地应用在社区宽带综合业务网络管理系统中.     

一种多子网物理拓扑结构的发现算法

首先分析物理拓扑发现的主要算法及存在的问题,然后提出一个新的基于临界区理论的物理拓扑发现算法,成功的解决了多子网交换域的拓扑发现问题.算法先利用插入法建立起临界区内交换机的连接关系,再利用叶节点法将拓扑补充完整.该算法还克服了地址转发表完整性的限制,通过引入主机MAC地址,解决了共享网段的问题.     

IP子网物理拓扑结构发现研究

将IP子网的拓扑结构看做一棵拓扑树,对互连的交换机的地址转发表中的交换机的MAC地址进行了分析,给出一组判定定理用以确定交换机间的连接关系。基于上述定理,提出了一个新的自顶向下的拓扑发现算法,该算法能够利用地址转发表构造出整个网络拓扑结构。与已有的物理拓扑发现算法相比,该算法具有高效、实用的优点。     

交换式以太网物理拓扑结构的自动发现

准确及时的拓扑结构信息是网络性能监测与评估、故障发现与定位、资源分配与管理等一系列维护工作的基础 .交换式以太网是目前局域网的主要组网方式,其拓扑结构被看做为一棵拓扑树,并把网络节点之间的连接关系分为直系关系和旁系关系,给出一组判定定理用以确定网络节点之间的连接关系 .基于上述定理,提出了一个新的拓扑发现算法,该算法能够利用不完整的地址转发表构造出整个网络拓扑结构 .该算法已成功地应用于社区宽带综合业务网络管理系统(CBISNMS)中 .     

基于生成树协议的交换域拓扑发现算法

交换域拓扑结构的自动发现是局域网管理的重要组成部分.提出了基于生成树协议的交换域拓扑自动发现算法,用以获取并收集交换域内每台交换机的生成树信息,根据生成树协议的规则将收集齐全的整个交换域的生成树信息转换为交换域的拓扑结构.与基于地址转发表的拓扑发现算法相比,本算法更简单、更准确,而且不会增加网络负担.目前该算法已在实际的网络管理中实现成功试用.     

基于地址转发表的链路层拓扑发现算法

为了发现链路层网络拓扑结构,基于地址转发表提出了一个算法.算法分析了生成树中交换机下行端口地址转发表,按照交换机间直接连接规则确定交换机间的端口连接关系,对于不满足直接连接规则的交换机端口对,将待确定连接关系交换机的下行端口中记录的所有交换机分割成互不相交的子树,该下行端口即通过不可网管设备(如hub)与这些子树的根节点相连.测试结果表明,算法不仅能发现交换机间的连接关系,还能发现hub等不可网管设备的存在,适合异构网络的拓扑发现.     

异构交换网的物理拓扑搜索算法

局域网交换技术提高了网络带宽的利用率和安全性，但也增加了局域网内网络设备互连的复杂性，使得交换机之间的连接关系发现成为了拓扑发现重点。在对原有基于地址转发表的物理拓扑发现算法的分析和补充的基础上，提出了一种新的基于生成树协议的自动拓扑搜索算法，实现了在异构交换式以太网中对网络设备的准确的自动物理拓扑发现。     

基于STP协议的物理网络拓扑发现算法

拓扑发现是网络管理的重要基础。该文提出一种基于网桥生成树协议STP的算法,利用简单网络管理协议(SNMP)获得各个交换机MIB库中的生成树状态信息,根据生成树协议推导出网络的物理拓扑。和已有方法相比,该算法不要求各个网桥FDB表的信息是完备的,同时也能很好地发现备份链路和集线器、哑交换机等不支持SNMP的设备。实验表明该算法是一个准确、全面的拓扑发现算法。     

异构IP网络物理拓扑发现算法研究

介绍了异构网络物理拓扑发现算法的相关定义和系统模型。在分析原有基于MAC地址转发表算法的基础上,提出一种新的基于生成树协议的拓扑发现算法。运用算法开发的工具能准确发现异构网络的拓扑。     

不完整地址转发表的拓扑发现方法

网络物理拓扑发现对网络管理与规划、性能预测、网络模拟与安全等都有很重要的意义和作用,基于地址转发表的物理拓扑发现是目前学术界研究的热点问题.定义了单子网和多子网交换域的最小约束,并证明了所提出的AFT基本推导规则BRR的完备性.此外,还对基于不完整AFT进行拓扑发现的NP难问题进行了讨论,深入剖析了任意实际的局域网络的不完整AFT通过BRR推导完成后的各种可能情况,并分析了单纯依靠AFT进行拓扑发现的局限性.该工作对于基于AFT进行物理拓扑发现具有重要的理论指导意义,同时,也为进一步发掘新的物理拓扑发现方法奠定了坚实的理论基础.     

一种基于SNMP的链路层拓扑发现算法

为提高链路层网络拓扑发现效率,提出一种基于简单网络管理协议的拓扑发现算法。将交换机间的连接网络用树形结构表示,自顶向下逐层确定每个交换机的连接关系。通过修改连接关系的判定条件,并结合线程池和哈希查找技术,提高拓扑发现的效率。实验结果表明,该算法能快速准确地获得完整的网络拓扑结构。     

基于AFT的链路层自动拓扑发现算法

分析了链路岳拓扑发现的重要性和现状，讨论了基于Bridge MIB库的AFT信息拓扑发现技术的理论、模型和原理，提出了在交换城内基于AFT的链路层拓扑发现的一个通用算法，给出了算法伪代码及详细描述，最后对该发现算法进行了小结．     

一种新型工业以太网拓扑结构发现方法*

在分析网络层和数据链路层拓扑发现的区别的基础上,提出了一种基于SNMP和STP的分层工业以太网网络拓扑结构图发现算法。实验结果表明：与传统的算法相比,该算法对网络流量的影响更小,具有较低的复杂度和良好的可扩展性。     

基于最短路径的多子网链路层拓扑发现算法

针对当前基于地址转发表实现链路层拓扑发现的典型算法在复杂多子网环境下应用存在的问题,提出利用下行链路完整地址转发表构建并优化同一子网交换设备间的最短路径,实现链路层拓扑自动发现的算法。经理论和实际环境验证,证明该算法可以较好地发现复杂多子网链路层拓扑结构,具有较强的实践意义和推广价值。     

Shortcut Switching Strategy in Metro Ethernet networks

IEEE Spanning Tree Protocol (STP) is a layer-2 protocol which provides a loop-free connectivity across various network nodes. STP does this task by reducing the topology of a switched network to a tree topology where redundant ports are blocked. Blocked ports are then kept in a standby mode of operation until a network failure occurs. In STP, there is not any traffic engineering mechanism for load balancing. This results in uneven load distribution and bottlenecks especially close to the Root. This protocol imposes a severe penalty on the performance and scalability of Metro Ethernet networks, since it makes inefficient use of links and switches. In this paper, we propose a novel switching strategy named Shortcut Switching Strategy (SSS) that uses blocked ports to forward frames in some special and restricted cases. It is an improved version of the standard STP and its main advantages are simplicity and backward-compatibility. Shortcut Switching Strategy decreases the average traffic volume on links and switches, improves load balancing on links and switches and reduces the Bandwidth Blocking Probability. We will demonstrate these improvements by using analytical and simulation methods for some well-known topologies. Simulation results show that using SSS can give about 25% reduction in average link loads, average switch loads and average number of hop counts compared to STP.     

基于VLAN的生成树协议仿真

应用Boson Netsim仿真软件,提出交换机上基于VLAN划分生成树的虚拟通信方案。介绍了生成树协议STP的工作原理和技术要点,设计了模拟拓扑结构图,分析了VLAN和STP的配置命令。使用虚拟主机对通信网络进行了仿真测试,结果表明STP的配置是有效的。     

基于STP的物理拓扑发现算法研究

在分析当前物理拓扑算法不足的前提下,提出了一种基于生成树协议广度优先遍历的拓扑发现算法并进行了算法仿真。仿真结果表明该算法能自动发现网络中存在的多数哑交换机及其物理地址,生成的拓扑图更接近实际网络。