無線集群網管中的網絡拓撲的自動發現的方法
2023-07-01 14:33:41 2
專利名稱：無線集群網管中的網絡拓撲的自動發現的方法
技術領域：
本發明涉及無線集群網管技術領域，第三層網絡拓撲自動發現中，基於SNMP方法的一種快速實現方法。
背景技術：
要進行網絡拓撲發現，可以通過許多途徑。主要包括兩大類，一類主要是基於ICMP 協議的網絡診斷程序以及相關的TCP/IP協議、DNS、ARP等，主要利用ICMP探測包，如Ping、 Traceroute程序，它發現範圍較廣，但會較多佔用網絡帶寬；另一類就是支持SNMP協議的網絡設備中所具有MIB庫信息，基於SNMP協議，查詢發現效率比較高，需要SNMP管理協議的支持。每一個連接在hternet上的設備，如主機、路由器、接入伺服器等一般情況下都會有一個獨立的IP位址，通過Traceroute我們可以知道信息從你的計算機到網際網路另一端的主機是走的什麼路徑。Traceroute是一個正確理解IP網絡並了解路由原理的重要工具。iTraceroute程序的設計是利用ICMP及IP頭的TTL。首先，Traceroute送出一個TTL 是1的IP包到目的地，當路徑上的第一個路由器收到這個包時，它將TTL減1，此時，TTL變為O 了，所以該路由器會將此包丟掉，並送回一個超時消息，Traceroute收到這個消息後， 便知道這個路由器存在於這個路徑上，接著Traceroute再送出另一個TTL是2的包，發現第2個路由器，依次類推，Traceroute每次將送出的datagram的TTL加1來發現另一個路由器，這個重複的動作一直持續到某個包抵達目的地或者超時。管理信息庫(MIB Management Info Base)是由網絡管理協議使用並維護的網絡管理信息資料庫。由RFC-1213定義的MIB-II、由RFC-1493定義的Bridge-MIB都是標準 SNMP的MIB，MIB-II主要用於第三層網絡自動發現，專門針對路由設備；Bridge-MIB用於第二層網絡發現，專門針對網橋和交換機。這些MIB庫現已在絕大多數的網絡設備如路由器、網橋、交換機上採用，定義了一系列的對象組，很多對象組中所包含的對象變量值，是網絡拓撲自動發現的重要信息來源。第三層網絡拓撲發現主要是判斷路由器及子網的連接關係。和拓撲發現相關的幾個MIB可以分為三組系統組(System)、接口組Qnterface)和IP組。(1)系統組包括 7 個簡單變量，分另Ij 為:sysDescr> sysUpTime、sysContact、sysName、 sysLocation和sysService。大部分變量為自我解釋的作用，其中sysService可用於判斷設備類型，從其二進位形式最低位到第七位如果某位為1則提供對應OSI 7層網絡層次的服務。第二位為1則其為交換機或網橋，第三位為1則說明該節點提供路由功能，是路由器設備。(2)接口組這個組定義一個表示設備接口數量的簡單變量IfNumber和一個接口表IfTable。 IfNumber表示被管節點的總的接口數量，IfTable表格每行對應一個接口的特徵參數Iflndex表格索引項，也就是接口的索引值；IfDescr為接口名稱，IfType表示接口類型，即本接口所在子網的類型，常見如乙太網，令牌環等；接口的物理地址、速率以及操作狀態都可以從這個表中查詢得到。(3) IP 組IP組定義了許多簡單變量，每個變量標識該設備是否實現該功能。其中 IpForwarding表示該節點具有轉發功能，可作為路由器的判定依據。沈曾偉等，基於SNMP的IP網絡拓撲發現方法，中國發明專利CN1756189B 北京航空航天大學，2004. 9. 30，該方法是現在拓撲自動發現領域一種通用方法，可進行三層和兩層發現，但單純基於SNMP，主要針對IP網絡，即針對路由器、交換機、網橋、網關設備和主機，不能用於無線集群設備。李佳，基於ICMP和SNMP的網絡拓撲發現算法研究及實現，論文華中理工大學網絡中心，《微型機與應用》1998年第1期，該方法也是現在的通用方法，但是根據ARP表獲取到的活動主機列表是不準確的，ARP表僅僅是IP位址和Mac地址映射的一個緩存，並不能說明當前是否活動，比如當主機當機或者網絡結構發生改變時，雖然ARP表顯示為活躍，事實上已經不可用。ICMP本身具有的缺點為較多佔用網絡帶寬，且其僅為通用方法，只能探測目標主機是否存活，並不能發現自定義項目，比如設備類型、支持服務類型等，這需要SNMP方式來補充。SNMP方式需要安裝SNMP代理程序，如果要求進行拓撲自動發現的所在主機安裝 SNMP代理不太現實，無論是Linux還是Windows作業系統，默認都不安裝。對於複雜的網絡環境而言，IP範圍會比較大，自動發現會佔用較多的帶寬和時間， 作為一個輔助功能，這通常是沒必要的。
發明內容
本發明的目的是為了改進網絡拓撲發現的方式，既可以發現hternet組網IP設備，又可以發現無線集群系統設備，同時通過一定的策略來提高工作效率。本發明的一種無線集群網管中的網絡拓撲的自動發現的方法，包括(1)設定IP範圍對設定IP位址範圍內的設備進行發現；(2)獲取所有路由設備使用traceroute命令依次連接各個IP範圍的起始地址，獲取到所有的路由設備；(3)遍歷路由隊列獲取無線集群設備利用路由設備的IpRouteTable和IpNetToMediaTable信息，對於路由設備，通過遍歷IpRouteTable下的所有對象，獲取子網；(4)獲取 MSC自定義MIB項目，以便標識自己的設備；(5)獲取 BS在MSC下，定義cormectedBSTable表格，獲取註冊在移動交換中心的基站。
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所述的IP範圍包括起始IP、結束IP、子網掩碼。本發明的優點 1、IP範圍段設定，減少不必要的搜索。無線集群系統的網絡架構比較複雜，可能通過路由器跨多個子網，如果通過本機網卡所在子網確定IP範圍，其IP範圍是相當大的，並無必要。對於無線集群系統來講，網絡是提前規劃好的，IP段在工程階段就已經固定了，採用此方法可以大大減少SNMP掃描範圍，降低網絡帶寬佔用。對於後續的網絡擴充，只需要簡單的修改IP範圍段即可。2、減少了有效IP範圍根據需要，可以設定多個IP範圍，每個IP範圍作為一個集合，η個IP範圍記為 iprl, ipr2,......，iprn, IP範圍段集合A如下A = iprl U ipr2 U...... U iprn子網內活動的主機一定會在IpNetToMediaTable中有記錄，這部分信息稱為ARP 表。每個ARP表作為一個集合，t個表記為arpl，arp2，......，arpt，ARP集合C如下C = arpl U arp2 U...... U arpt這樣，就可以把有效IP範圍確定下來了，為Α Π C。3、通過MSC發現BS減少SNMP操作由於基站需要到移動交換中心註冊，因此沒必要遍歷所有的主機來依次發現基站，一旦發現移動交換中心，就可以直接獲取連接基站列表，減少SNMP操作次數。4、僅需路由器支持SNMP協議，減少帶寬佔用在發現路由隊列的時候，由於使用了 traceroute，當前主機並不需要安裝SNMP代理。由於無線集群設備支持SNMP協議，因此僅路由器支持SNMP，就可以達到自動發現目的。由於僅在獲取初始路由隊列的時候使用了 traceroute，這也有效避免了帶寬佔用多的問題。
圖1通過實例展示了設定的IP範圍、子網、ARP集合之間的一個關係，白色部分為有效IP範圍，其他為無效，其中斜線陰影部分為ARP，反斜線陰影部分為子網。圖2為根據"Traceroute和MIB-II信息獲取無效IP範圍流程。圖3給出了拓撲自動發現流程圖。圖4遍歷路由隊列獲取無線集群設備
具體實施例方式ICMP Jnternet Control Message Protocol，網際報文控制協議SNMP SimpIe Network Management Protocol，簡單網絡管理協議MIB =Management Info Base，管理信息庫OID =Object Identifier，對象識別符MSC :Mobile Switching Center,移動交換中心BS :Base Station，基立佔BSC =Base Station Controller，基站控制器
1、設定若干IP範圍段無線集群系統的網絡架構比較複雜，可能通過路由器跨多個子網，如果通過本機網卡所在子網確定IP範圍，其IP範圍是相當大的，並無必要。對於無線集群系統來講，網絡是提前規劃好的，IP段在工程階段就已經固定了，採用此方法可以大大減少SNMP掃描範圍，降低網絡帶寬佔用。對於後續的網絡擴充，只需要簡單的修改IP段即可。網絡自動拓撲發現只對設定IP位址範圍內的設備進行。每個IP段包括起始IP和終止IP。根據需要，可以設定多個IP段，每個IP段作為一個集合，η個IP段記為:iprl, ipr2，……，iprn, IP段集合A如下A = iprl U ipr2 U......U iprn2、確定無效IP範圍使用Traceroute命令發現到路由設備後，再查詢該設備的MIB-II，就可以根據 IpRouteTable接口確定子網。遍歷MIB-II中IP組IpRouteTable下的所有對象，以每個路由目的網絡號為索引，查詢IpRouteType欄位的值。若該值為3 (direct)表明為直接路由， 若該值為4(indirect)則為間接路由。間接路由表明要通往目的網絡或目的主機還要經過其它路由器，而直接路由表明與目的網絡或目的主機直接相連，這樣就可以得到與路由器直接相連的網絡號。再根據網絡號中的每條記錄查詢其路由掩碼(IpRouteMask)，取得路由掩碼，就可以確定每一個存在的網絡子網的IP位址範圍。每個子網作為一個集合，m個子網記為netl，net2，......，netm，子網集合B如下:B = netl U net2 U......U netm子網內活動的主機一定會在IpNetToMediaTable中有記錄，反之則不成立，因為可能有過期或者歷史記錄，實際上主機已經不活動或不存在。這部分信息稱為ARP表。每個ARP表作為一個集合，t個表記為arpl，arp2，……，arpt，ARP集合C如下C = arpl U arp2 U......U arpt根據ARP表，可以從子網集合中剔除掉一部分IP位址，不必進行檢測。無效IP範圍為=B-C0這樣，就可以把有效IP範圍確定下來了，為=A-(B-C)。3、MIB 定義在MIB-II中，可以根據sysService和interface組來區分該設備是否提供路由服務，但不能分清無線集群系統的網絡設備，可以利用MIB-II的sysName來區分是否為無線集群系統設備，然後再根據自定義信息來確定具體的信息，定義如下
權利要求
1.一種無線集群網管中的網絡拓撲的自動發現的方法，其特徵在於包括(1)設定IP範圍對設定IP位址範圍內的設備進行發現；(2)獲取所有路由設備使用traceroute命令依次連接各個IP範圍的起始地址，獲取到所有的路由設備；(3)遍歷路由隊列獲取無線集群設備利用路由設備的IpRouteTable和IpNetToMediaTable信息，對於路由設備，通過遍歷 IpR0UteTable下的所有對象，獲取子網；(4)獲取MSC自定義MIB項目，以便標識自己的設備；(5)獲取BS在MSC下，定義cormectedBSTable表格，獲取註冊在移動交換中心的基站。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的IP範圍包括起始IP、結束IP、子網掩碼。
全文摘要
本發明公開了一種無線集群網管中的網絡拓撲的自動發現的方法，包括(1)設定IP範圍；(2)獲取所有路由設備；(3)遍歷路由隊列獲取無線集群設備；(4)獲取MSC；(5)獲取BS。本發明採用ICMP和SNMP結合方式，有效減少各自的缺點，並設定IP範圍段，通過自定義MIB項，減少不必要操作，節省帶寬和時間。
文檔編號H04W24/00GK102271350SQ201110264509
公開日2011年12月7日 申請日期2011年9月7日 優先權日2011年3月30日
發明者彭輝, 王劍, 趙永標, 陳池 申請人:東方通信股份有限公司