LAN管理器的设计与实现拓扑结构探寻与呈现子系统的设计与实现文献翻译.docx

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LAN管理器的设计与实现拓扑结构探寻与呈现子系统的设计与实现文献翻译

英文译文

网络拓扑发现

网络拓扑是在一个互联网络直接连接同行之间的代表。

在物理网络拓扑中，同行的港口设备连接的是物理传输链路。

一个物理拓扑在每一个不同的抽象层次，可以对应许多逻辑拓扑结构。

例如，在IP层，是由一个网络主机或路由器节点跳到对方，但在链接层，是一个逻辑连接链路。

在本文中，我们只关注包括由网络拓扑的逻辑拓扑，忽略集线和网桥和链路等详细的令牌旋转时间，或帧中继链接和以太网段长度。

在这个层上，同层的对应一个或多个地址，一个链接对应渠道与特定的延迟，能力，和损耗特性。

网络的拓扑结构不断变化和链接节点加入网络，移动办公人员和网络容量增加。

要获得准确的拓扑信息却是必要的，但是，手动跟踪网络拓扑是一个令人沮丧并且往往是不可能的任务。

。

•模拟：

要想获得真实的网络拓扑结构，必须先进行模拟。

•网络管理：

在决定是否添加新的路由器和指出当前硬件配置是否正确之前，网络拓扑信息是有用的，它也可以让网络管理者在网络故障中发现瓶颈。

•选址：

网络图信息帮助用户确定他们在网络的位置，帮助他们决定在哪些网站加入商用的服务器，减少了等待时间和充分利用了最大可用带宽。

•拓扑算法：

拓扑信息，利用知识结构使一类新的协议和算法提高性能。

例子包括topology-sensitive政策和Qos路由，和组通信算法与拓扑群选择过程。

因此，网络拓扑自动发现有相当需要的。

目前，唯一有效的方法是利用简单网络管理协议（简单网络管理协议）。

然而，却有许多问题。

但是，简单网络管理协

议不能在最老的机器和新机器上执行使用，因为简单网络管理协议可能被关闭或限制访问。

在一个日新月异发展的网络，在决定的网络和获取分散，这是天真的以为已被安装，并且可以访问。

在网络中的每个节点。

例如，在cornell.edu域，简单的网络协议只能发现8%的主机。

我们认为，这种情况是正常的，而不是例外。

我们的目标是在一个单一的管理域自动发现网络拓扑，并在互联网中心，同时尽可能少的的假定网络。

特别的，我们不需要是整体性的，或发现工具允许参与路由协议如协议或dvmrp。

此外，我们希望我们的算法是：

•高效：

施加至少可能开销的网络，

•快速：

以最少的时间完成工作，

•完成：

发现整个拓扑，和

•准确：

不犯错误

因为每一个发现算法都是一种比较这些竞合的目标，我们提出了一套算法，各种权衡，用以适合每一个不同的工作环境。

互联网是分成成千上万个的管理域。

所有的主机，路由器，和链接在域由一个单一的实体，和处理的地址共享相同的共同前缀，也被称为网络号。

在每一个领域，进一步分组子网地址，使所有地址子网内共享同一子网前缀。

子网掩码确定的比特数的地址

对应的子网号。

例如，康奈尔域拥有，其中，128.84个网络。

这进一步细分为子网，包括128.84.223子网和子网的128.84.155。

所有地址其中的每个子网的子网号码开始，并有一子网掩码255.255.255，这说明子网号是24位长。

子网是通过路由器之间的路由。

路由器是目前同时在多个子网，和因此，有多个地址。

标准的公约给第一个地址在每个子网的路由器范围。

例如，一个路由器连接的子网128.84.223和128.84.155会有两只地址，128.84.223.1和128.84.155.1。

本文讨论的算法是基于三个广泛使用的工具：

Ping/Ping广播

每一个主机都需要发送一个的ICMP'Ping'包回应到其来源地址。

因此，这个的工具可以准确的ping到机器是否连在互联网上（实际上，Ping包可能丢失掉，我们通常Ping该地址两次，当两次都没有得到回复才认为没有到达）。

用适当的小包，ping也有一个低开销。

Ping成功到达在线主机在一个单一的往返时间，仅仅个几十毫秒，因此这个工具比较快速。

Ping不在线或不存在的主机，然而，超时后保守的间隔20秒，所以ping这样的主机是耗时的。

定向广播ping包”是指一个Ping包给一整个子网，而不只是一个机器。

这可以通过解决无论是'255'或'0'节点的子网（如广播到所有节点该128.84.155子网，ping128.84.155.0或ping128.84.155.255-等等，这些相应的扩展子网地址或者都是0或1）。

一个广播ping包是收到的所有同一个子网的主机发来的包，其中每个都会回复Ping包。

这对在同一个子网寻找到所有的主机是有用的。

Ping广播但不完全支持在所有的网络。

在一些网络，只有路由器，子网负责响应广播包（我们称之为弱ping广播假设）。

在其他网络，广播包甚至没有回应。

这些修改防止拒绝服务攻击称为“smurfing”在一个大的子网广播与平包返回地址被设置为被害人。

受害者受到了ICMPping包回复很快消失掉。

追踪是向探头和目的主机发送不断增减的数据包发现路线之间的路由。

沿着路径上的路由器，看到一个分组没有TTL数据包，发送ICMPTTL来回应发件人，这些发现的路径相吻合。

因为所有的路由通常是准确的，互联网路由器需要发送的ttl-expiredICMP消息。

然而，一些供应商，知道隐藏他们的路由器路由通过操纵这些答复崩溃的内部拓扑。

使用跟踪路由会降低双方的准确和完整的发现拓扑。

跟踪路由沿着路径向每个路由器发送两个探针，从而产生相当多的开销比Ping包。

由于探针连续路由器是分隔开的，以尽量减少瞬时网络负载，路由跟踪完成时间也比Ping使用的时间更长。

一个域名的域名服务器保管约束每个在这个域的主机名。

大多数域名服务器

响应一个区域每一个主机名通过一个列表转移的命令返回。

因此，域名服务器对帮助查找一个域的所有主机和路由器是很有用的。

这种技术具有低开销，快速准确。

它可能是不完整的，然而，因为获取主机地址使用DHCP的服务器而不是DNS。

此外，一些网络管理员禁用dns是因为在传输方面有安全问题。

下表总结的时这个工具的三个性能特点。

比较

Ping

追踪

区域传输

适用于

所有领域

所有领域

大多数领域

开销

低

低

高

速度

快适合所有在线主机

慢

快

精确度

准确

通常准确

通常准确

描述三个启发式的算法，将会在第五节中用到。

使用Ping广播包猜测。

检测一个有效域的地址

算法

基本算法（略，主要翻译基于SNMP的算法）

简单的网络管理协议（SNMP）

该算法是最简单的，因为它假定简单管理协议在所有的域里都可行的。

第一个路由器添加到临时设置发现节点的路由网关（第1步）。

我们发现相邻的路由器，路由器的iproutetable库条目都是临时设置的。

（步骤2）。

主机是由路由器的地址表项获得（步型）。

1、确定一个临时的地址，是否符合实际的主机和路由器。

2、每个元素的临时设置：

A：

验证地址

B：

如果该地址是有效的，看看它是如何涉及到已经在永久设置的其他地址，并添加到永久设置列表。

C：

使用这个地址添加每个成功联系地址,设置生成临时地址。

添加下一个临时连续的地址集..如果（地址在1，63，129，或193）//路由器：

可能有其他的主机在这个空间设置添加前缀相同的临时随机地址。

该算法是高效，快速，完整，准确的，并有利于可以为每个节点收集信息增加额外的简单网络管理协议。

然而，它只能在SNMP协议可以用的网络上有的路由器启用。

因此，它不能满足我们的一个主要目标。

算法2：

用广播包DNS传输。

算法3：

DNS传输与追踪

6·结论

拓扑信息对仿真和网络管理是至关重要的。

它也可以用来决定有效地选址，作为一个元素的一类新的拓扑的分布式系统。

我们已经提出了几个域内和骨干网拓扑发现算法，不依赖于简单网络管理协议。

我们发现我们的算法，虽然速度比那些使用简单网络管理协议较慢，但往往能够发现更多的节点和子网信息。

这反映了一个事实，即是没有得到普遍的部署，特别是在终端系统，实际上是激励我们的工作。

我们也评估骨干网络发现工具，即能够发现70000个节点以上的骨干网路。

这样，使用可视化节点等高网络拓扑图，使我们能够与互联网骨干拓扑相媲美。

摘自:

DiscoveringInternetTopology

R.Siamwalla,R.Sharma,andS.Keshav

CornellNetworkResearchGroup

DepartmentofComputerScience

CornellUniversity,Ithaca,NY14853

{rachit,sharma,skeshav}@cs.cornell.edu

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英文原文

DiscoveringInternetTopology

Networktopologyisarepresentationoftheinterconnectionbetweendirectlyconnectedpeersinanetwork.Inaphysicalnetworktopology,peersareportsondevicesconnectedbyaphysicaltransmissionlink.Aphysicaltopologycorrespondstomanylogicaltopologies,eachatadifferentlevelofabstraction.Forexample,attheIPlevel,peersarehostsorroutersoneIPhopfromeachother,andattheworkgrouplevel,thepeersareworkgroupsconnectedbyalogicallink.Inthispaper,bynetworktopologywereferexclusivelytothelogicalIPtopology,ignoringhubsandbridges,andlink-leveldetailssuchasFDDItokenrotationtimes,ATMorFrame-relaylinks,andEthernetsegmentlengths.Atthislevel,apeercorrespondstooneormoreIPaddresses,andalinkcorrespondstoachannelwithspecificdelay,capacity,andlosscharacteristics.Networktopologyconstantlychangesasnodesandlinksjoinanetwork,personnelmoveoffices,andnetworkcapacityisincreasedtodealwithaddedtraffic.Keepingtrackofnetworktopologymanuallyisafrustratingandoftenimpossiblejob.Yet,accuratetopologyinformationisnecessaryfor:

Simulation:

Inordertosimulaterealnetworks,thetopologyofthenetworkmustbefirstobtained.

NetworkManagement:

Networktopologyinformationisusefulindecidingwhethertoaddnewroutersandtofigureoutwhethercurrenthardwareisconfiguredcorrectly.Italsoallowsnetworkmanagerstofindbottlenecksandfailuresinthenetwork.

Siting:

Anetworkmaphelpsusersdeterminewheretheyareinthenetworksotheycandecidewheretositeservers,andwhichISPtojointominimizelatencyandmaximizeavailablebandwidth.

Topology-awarealgorithms:

Topologyinformationenablesanewclassofprotocolsandalgorithmsthatexploitknowledgeoftopologytoimproveperformance.Examplesincludetopology-sensitivepolicyandQoSrouting,andgroupcommunicationalgorithmswithtopology-awareprocessgroupselection.Thus,thereisaconsiderableneedforautomaticdiscoveryofnetworktopology.Currently,theonlyeffectivewaytodosoisbyexploitingSNMP（SimpleNetworkManagementProtocol）.However,therearemanysituationswhereSNMPcannotbeused.SNMPisnotimplementedinmostoldermachines,andinnewermachines,SNMPmaybeturnedofforhaverestrictedaccess.Inagrowingheterogeneousnetwork,wheredecisionsaboutthenetworkandaccessaredecentralized,itisnaivetoassumethatSNMPhasbeeninstalled,andisaccessible,oneverynodeinthenetwork.Forexample,inthecornell.edudomain,SNMPcanonlydiscover8%ofthehosts.Wethinkthatthissituationisthenorm,ratherthantheexception.¯SubmittedtoIEEEINFOCOM’99

Thegoalsofourworkaretoautomaticallydiscovernetworktopologybothwithinasingleadministrativedomain,andintheInternetbackbone,whilemakingasfewassumptionsaspossibleaboutthenetwork.Inparticular,wedonotassumethatSNMPisgloballyavailable,orthatthediscoverytoolisallowedtoparticipateinroutingprotocolssuchasOSPForDVMRP.Moreover,wewouldlikeouralgorithmstobe:

Efficient:

imposetheleastpossibleoverheadonthenetwork,

Fast:

taketheleastpossibletimetocompletethejob,

Complete:

discovertheentiretopology,and

Accurate:

notmakemistakes

Becauseeverydiscoveryalgorithmrepresentsatradeoffbetweenthesecompetinggoals,wepresentasuiteofalgorithmsthatmakearangeoftradeoffs,andiseachsuitedtoadifferentoperatingenvironment.

TheInternetisdividedintoseveralthousandadministrativedomains.Allhosts,routers,andlinksinadomainareadministeredbyasingleentity,andareaddressedbyIPaddressesthatsharethesamecommonprefix,alsocalledthenetworknumber.Withineachdomain,IPaddressesarefurthergroupedbysubnets,sothatallIPaddresseswithinasubnetsharethesamesubnetprefix.ThesubnetmaskidentifiesthenumberofbitsinanIPaddressthatcorrespondtothesubnetnumber.Forexample,theCornelldomainowns,amongothers,the128.84network.Thisisfurthersubdividedintosubnets,includingthe128.84.223subnetandthe128.84.155subnet.AllIPaddressesineachofthesesubnetsstartswiththesubnetnumber,andhasasubnetmaskof255.255.255,whichindicatesthatthe

subnetnumberis24bitslong.Routingbetweensubnetsisaccomplishedbyrouters.Arouterissimultaneouslypresentonmultiplesubnets,andthereforehasmultipleIPaddresses.Thestandardconventionistogiveroutersthefirstaddressineachsubnetrange.Forexample,arouterthatconnects

128.84.223.1and128.84.155.1.

Thealgorithmsdiscussedinthispaperarebasedonthreewidelyavailabletools:

Ping/BroadcastPing

EveryIPhostisrequiredtoechoanICMP‘ping’packetbacktoitssource.ThepingtoolthereforeaccuratelyindicateswhetherthepingedmachineisontheInternetornot（actually,sincepingpacketscangetlost,wealwayspinganaddresstwice,deemingitunreachableonlyifbothdonotelicitareply）.Withsuitablysmallpackets,pingalsohasalowoverhead.Pingstolivehostssucceedwithinasingleround-triptime,whichisafewtensofmilliseconds,sothetoolisfast.Pingstodeadornon-existenthosts,however,timeoutafteraconservativeintervalof20seconds,sopingstosuchhostsareexpensive.`Directedbroadcastping’referstoapingpacketaddressedtoanentiresubnetratherthanjustonemachine.Thiscanbedonebyaddressingeitherthe‘255’orthe‘0’nodeinthesubnet（e.g.tobroadcasttoallnodesinthe128.84.155subnet,ping128.84.155.0orping128.84.155.255—moregenerally,thesetwoaddressescorrespondingtoextendingthesubnetaddresseitherwithall0sorall1s）.Abroadcastpingisreceivedbyallhostsinthesubnet,eachofwhichissupposedtoreplytooriginatoroftheping.Thisisusefulinfindingallthemachinesinasubnet.Pingbroadcasthoweverisnotsupportedfullyinallnetworks.Insomenetworks,onlytherouterresponsibleforthatsubnetrespondstothebroadcastping（werefertothisastheweakpingbroadcastassumption）.Inothernetworks,broadcastpingisnotevenresp