专利名称：无线集群网管中的网络拓扑的自动发现的方法
技术领域：
本发明涉及无线集群网管技术领域，第三层网络拓扑自动发现中，基于SNMP方法的一种快速实现方法。
背景技术：
要进行网络拓扑发现，可以通过许多途径。主要包括两大类，一类主要是基于ICMP 协议的网络诊断程序以及相关的TCP/IP协议、DNS、ARP等，主要利用ICMP探测包，如Ping、 Traceroute程序，它发现范围较广，但会较多占用网络带宽；另一类就是支持SNMP协议的网络设备中所具有MIB库信息，基于SNMP协议，查询发现效率比较高，需要SNMP管理协议的支持。每一个连接在hternet上的设备，如主机、路由器、接入服务器等一般情况下都会有一个独立的IP地址，通过Traceroute我们可以知道信息从你的计算机到互联网另一端的主机是走的什么路径。Traceroute是一个正确理解IP网络并了解路由原理的重要工具。iTraceroute程序的设计是利用ICMP及IP头的TTL。首先，Traceroute送出一个TTL 是1的IP包到目的地，当路径上的第一个路由器收到这个包时，它将TTL减1，此时，TTL变为O 了，所以该路由器会将此包丢掉，并送回一个超时消息，Traceroute收到这个消息后， 便知道这个路由器存在于这个路径上，接着Traceroute再送出另一个TTL是2的包，发现第2个路由器，依次类推，Traceroute每次将送出的datagram的TTL加1来发现另一个路由器，这个重复的动作一直持续到某个包抵达目的地或者超时。管理信息库(MIB Management Info Base)是由网络管理协议使用并维护的网络管理信息数据库。由RFC-1213定义的MIB-II、由RFC-1493定义的Bridge-MIB都是标准 SNMP的MIB，MIB-II主要用于第三层网络自动发现，专门针对路由设备；Bridge-MIB用于第二层网络发现，专门针对网桥和交换机。这些MIB库现已在绝大多数的网络设备如路由器、网桥、交换机上采用，定义了一系列的对象组，很多对象组中所包含的对象变量值，是网络拓扑自动发现的重要信息来源。第三层网络拓扑发现主要是判断路由器及子网的连接关系。和拓扑发现相关的几个MIB可以分为三组系统组(System)、接口组Qnterface)和IP组。(1)系统组包括 7 个简单变量，分另Ij 为:sysDescr> sysUpTime、sysContact、sysName、 sysLocation和sysService。大部分变量为自我解释的作用，其中sysService可用于判断设备类型，从其二进制形式最低位到第七位如果某位为1则提供对应OSI 7层网络层次的服务。第二位为1则其为交换机或网桥，第三位为1则说明该节点提供路由功能，是路由器设备。(2)接口组这个组定义一个表示设备接口数量的简单变量IfNumber和一个接口表IfTable。 IfNumber表示被管节点的总的接口数量，IfTable表格每行对应一个接口的特征参数Iflndex表格索引项，也就是接口的索引值；IfDescr为接口名称，IfType表示接口类型，即本接口所在子网的类型，常见如以太网，令牌环等；接口的物理地址、速率以及操作状态都可以从这个表中查询得到。(3) IP 组IP组定义了许多简单变量，每个变量标识该设备是否实现该功能。其中 IpForwarding表示该节点具有转发功能，可作为路由器的判定依据。沈曾伟等，基于SNMP的IP网络拓扑发现方法，中国发明专利CN1756189B 北京航空航天大学，2004. 9. 30，该方法是现在拓扑自动发现领域一种通用方法，可进行三层和两层发现，但单纯基于SNMP，主要针对IP网络，即针对路由器、交换机、网桥、网关设备和主机，不能用于无线集群设备。李佳，基于ICMP和SNMP的网络拓扑发现算法研究及实现，论文华中理工大学网络中心，《微型机与应用》1998年第1期，该方法也是现在的通用方法，但是根据ARP表获取到的活动主机列表是不准确的，ARP表仅仅是IP地址和Mac地址映射的一个缓存，并不能说明当前是否活动，比如当主机当机或者网络结构发生改变时，虽然ARP表显示为活跃，事实上已经不可用。ICMP本身具有的缺点为较多占用网络带宽，且其仅为通用方法，只能探测目标主机是否存活，并不能发现自定义项目，比如设备类型、支持服务类型等，这需要SNMP方式来补充。SNMP方式需要安装SNMP代理程序，如果要求进行拓扑自动发现的所在主机安装 SNMP代理不太现实，无论是Linux还是Windows操作系统，默认都不安装。对于复杂的网络环境而言，IP范围会比较大，自动发现会占用较多的带宽和时间， 作为一个辅助功能，这通常是没必要的。
发明内容
本发明的目的是为了改进网络拓扑发现的方式，既可以发现hternet组网IP设备，又可以发现无线集群系统设备，同时通过一定的策略来提高工作效率。本发明的一种无线集群网管中的网络拓扑的自动发现的方法，包括(1)设定IP范围对设定IP地址范围内的设备进行发现；(2)获取所有路由设备使用traceroute命令依次连接各个IP范围的起始地址，获取到所有的路由设备；(3)遍历路由队列获取无线集群设备利用路由设备的IpRouteTable和IpNetToMediaTable信息，对于路由设备，通过遍历IpRouteTable下的所有对象，获取子网；(4)获取 MSC自定义MIB项目，以便标识自己的设备；(5)获取 BS在MSC下，定义cormectedBSTable表格，获取注册在移动交换中心的基站。
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所述的IP范围包括起始IP、结束IP、子网掩码。本发明的优点 1、IP范围段设定，减少不必要的搜索。无线集群系统的网络架构比较复杂，可能通过路由器跨多个子网，如果通过本机网卡所在子网确定IP范围，其IP范围是相当大的，并无必要。对于无线集群系统来讲，网络是提前规划好的，IP段在工程阶段就已经固定了，采用此方法可以大大减少SNMP扫描范围，降低网络带宽占用。对于后续的网络扩充，只需要简单的修改IP范围段即可。2、减少了有效IP范围根据需要，可以设定多个IP范围，每个IP范围作为一个集合，η个IP范围记为 iprl, ipr2,......，iprn, IP范围段集合A如下A = iprl U ipr2 U...... U iprn子网内活动的主机一定会在IpNetToMediaTable中有记录，这部分信息称为ARP 表。每个ARP表作为一个集合，t个表记为arpl，arp2，......，arpt，ARP集合C如下C = arpl U arp2 U...... U arpt这样，就可以把有效IP范围确定下来了，为Α Π C。3、通过MSC发现BS减少SNMP操作由于基站需要到移动交换中心注册，因此没必要遍历所有的主机来依次发现基站，一旦发现移动交换中心，就可以直接获取连接基站列表，减少SNMP操作次数。4、仅需路由器支持SNMP协议，减少带宽占用在发现路由队列的时候，由于使用了 traceroute，当前主机并不需要安装SNMP代理。由于无线集群设备支持SNMP协议，因此仅路由器支持SNMP，就可以达到自动发现目的。由于仅在获取初始路由队列的时候使用了 traceroute，这也有效避免了带宽占用多的问题。
图1通过实例展示了设定的IP范围、子网、ARP集合之间的一个关系，白色部分为有效IP范围，其他为无效，其中斜线阴影部分为ARP，反斜线阴影部分为子网。图2为根据"Traceroute和MIB-II信息获取无效IP范围流程。图3给出了拓扑自动发现流程图。图4遍历路由队列获取无线集群设备
具体实施例方式ICMP Jnternet Control Message Protocol，网际报文控制协议SNMP SimpIe Network Management Protocol，简单网络管理协议MIB =Management Info Base，管理信息库OID =Object Identifier，对象识别符MSC :Mobile Switching Center,移动交换中心BS :Base Station，基立占BSC =Base Station Controller，基站控制器
1、设定若干IP范围段无线集群系统的网络架构比较复杂，可能通过路由器跨多个子网，如果通过本机网卡所在子网确定IP范围，其IP范围是相当大的，并无必要。对于无线集群系统来讲，网络是提前规划好的，IP段在工程阶段就已经固定了，采用此方法可以大大减少SNMP扫描范围，降低网络带宽占用。对于后续的网络扩充，只需要简单的修改IP段即可。网络自动拓扑发现只对设定IP地址范围内的设备进行。每个IP段包括起始IP和终止IP。根据需要，可以设定多个IP段，每个IP段作为一个集合，η个IP段记为:iprl, ipr2，……，iprn, IP段集合A如下A = iprl U ipr2 U......U iprn2、确定无效IP范围使用Traceroute命令发现到路由设备后，再查询该设备的MIB-II，就可以根据 IpRouteTable接口确定子网。遍历MIB-II中IP组IpRouteTable下的所有对象，以每个路由目的网络号为索引，查询IpRouteType字段的值。若该值为3 (direct)表明为直接路由， 若该值为4(indirect)则为间接路由。间接路由表明要通往目的网络或目的主机还要经过其它路由器，而直接路由表明与目的网络或目的主机直接相连，这样就可以得到与路由器直接相连的网络号。再根据网络号中的每条记录查询其路由掩码(IpRouteMask)，取得路由掩码，就可以确定每一个存在的网络子网的IP地址范围。每个子网作为一个集合，m个子网记为netl，net2，......，netm，子网集合B如下:B = netl U net2 U......U netm子网内活动的主机一定会在IpNetToMediaTable中有记录，反之则不成立，因为可能有过期或者历史记录，实际上主机已经不活动或不存在。这部分信息称为ARP表。每个ARP表作为一个集合，t个表记为arpl，arp2，……，arpt，ARP集合C如下C = arpl U arp2 U......U arpt根据ARP表，可以从子网集合中剔除掉一部分IP地址，不必进行检测。无效IP范围为=B-C0这样，就可以把有效IP范围确定下来了，为=A-(B-C)。3、MIB 定义在MIB-II中，可以根据sysService和interface组来区分该设备是否提供路由服务，但不能分清无线集群系统的网络设备，可以利用MIB-II的sysName来区分是否为无线集群系统设备，然后再根据自定义信息来确定具体的信息，定义如下
权利要求
1.一种无线集群网管中的网络拓扑的自动发现的方法，其特征在于包括(1)设定IP范围对设定IP地址范围内的设备进行发现；(2)获取所有路由设备使用traceroute命令依次连接各个IP范围的起始地址，获取到所有的路由设备；(3)遍历路由队列获取无线集群设备利用路由设备的IpRouteTable和IpNetToMediaTable信息，对于路由设备，通过遍历 IpR0UteTable下的所有对象，获取子网；(4)获取MSC自定义MIB项目，以便标识自己的设备；(5)获取BS在MSC下，定义cormectedBSTable表格，获取注册在移动交换中心的基站。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的IP范围包括起始IP、结束IP、子网掩码。
全文摘要
本发明公开了一种无线集群网管中的网络拓扑的自动发现的方法，包括(1)设定IP范围；(2)获取所有路由设备；(3)遍历路由队列获取无线集群设备；(4)获取MSC；(5)获取BS。本发明采用ICMP和SNMP结合方式，有效减少各自的缺点，并设定IP范围段，通过自定义MIB项，减少不必要操作，节省带宽和时间。
文档编号H04W24/00GK102271350SQ201110264509
公开日2011年12月7日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年3月30日
发明者彭辉, 王剑, 赵永标, 陈池 申请人:东方通信股份有限公司