论文总字数：24330字

摘 要

网络拓扑发现是指利用简单网络管理协议（SNMP）、地址解析协议（ARP）和Internet控制报文协议（ICMP）等协议对网络中的活跃设备进行检查，得到所有活跃设备IP地址表的技术。本论文设计的网络拓扑发现系统工作于中国教育和科研计算机网。原来的网络拓扑发现系统仅支持IPv4节点的发现。本文实现的系统不仅支持IPv6节点的拓扑发现，而且支持移动IP的发现。

传统的网络拓扑发现算法经常使用简单网络管理协议作为工具，本文分析了简单网络管理协议的局限性。本设计的重点是在IPv4/IPv6混合网络环境中，实现对IPv6节点发现。通过对IPv6邻居发现协议（NDP）的研究，本文设计了基于NDP的网络拓扑发现算法，实现了混合网络中IPv6节点的发现。

经分析，原系统不支持移动IP的原因为大多数的移动设备都不支持SNMP代理，而本文的算法不需要SNMP的支持。所以使用本算法实现的网络拓扑发现系统支持对移动IP的发现。

关键词：网络拓扑发现、简单网络管理协议、IPv4/IPv6混合网络、IPv6邻居发现协议

Abstract

Network topology discovery refers to the technology of checking active devices on the network by using protocols such as Simple Network Management Protocol (SNMP), Address Resolution Protocol (ARP), and Internet Control Message Protocol (ICMP) to obtain all active device IP address tables. The network topology discovery system designed in this paper works in China Education and Research Network. The original network topology discovery system only supports the discovery of IPv4 nodes. The system implemented in this paper not only supports the topology discovery of IPv6 nodes, but also supports the discovery of mobile IP.

Traditional network topology discovery algorithms often use simple network management protocols as tools. This paper analyzes the limitations of simple network management protocols. The focus of this design is to implement discovery of IPv6 nodes in an IPv4/IPv6 hybrid network environment. Through the research of IPv6 Neighbor Discovery Protocol (NDP), this paper designs a network topology discovery algorithm based on NDP, and realizes the discovery of IPv6 nodes in the hybrid network.

After analysis, the reason why the original system does not support mobile IP is that most mobile devices do not support SNMP agents, and the algorithm in this paper does not require SNMP support. Therefore, the network topology discovery system implemented using this algorithm supports the discovery of mobile IP.

KEY WORDS: Network topology discovery、SNMP、IPv4/IPv6 hybrid network、NDP

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 课题研究的目的和意义 1

1.3 论文结构安排 1

第二章 网路拓扑发现技术现状 3

2.1 常见网络拓扑发现工具 3

2.2 现有网路拓扑发现算法的比较 5

2.3 本章小结 7

第三章 IPV6网络拓扑发现 8

3.1 IPv6协议 8

3.2 IPv6邻居发现 9

3.3 本章小结 11

第四章 系统设计和实现 12

4.1 系统需求分析析 12

4.2 系统设计方案制定 12

4.3 拓扑发现算法设计 13

4.4 本章小结 15

第五章 测试结果展示 16

5.1 测试环境介绍 16

5.2 测试结果展示 16

5.3 本章小结 17

第六章 总结与展望 19

致谢 20

参考文献 21

绪论

引言

各种新型网络传输材质的面世，使得现在人们的组网成本越来越低廉，加之我国对网络的需求与日俱增，导致我国的网络规模越来越大。在计算机刚开始用于办公时，由几台计算机组成的简单局域网都难得一见，但是现如今网络几乎覆盖全国上下每个家庭每个公司。在如今随处可见的多层巨型网络中，成百上千的设备同时运行，这些设备大多来自不同的厂家，性能存在差异，使用的目的也不尽相同。对同一网络的所有接入设备进行有效的管理对于整个网络的安全至关重要。但这些设备不仅数量庞大而且多分散于比较大的区域内，所以人工管理不仅耗时耗力而且效率堪忧，显然是不可取的。于是以上的这些促成了网络管理系统的产生，而网络拓扑发现技术可以以较少的开销做到对接入到网络的设备进行最基本的管理和监控，因此其成为网络管理的重要基础。

课题研究的目的和意义

本论文设计的系统工作于中国教育和科研计算机网，下简称CERNET。其华东北地区网络连接了多种计算机和网络设备。为实施网络安全管理，需要及时准确地监测各类设备的接入位置和接入状态。网络拓扑管理系统需要周期性地对网络环境实施拓扑发现，记录并对接入设备进行可视化显示，追踪设备接入的变化情况，并将这些功能扩展至网络中心目前使用的网络安全扫描系统。

原系统使用的网络拓扑发现方法是基于SNMP协议的，这种方法在 IPv4 网络中运行良好,然而在IPv6网络中，许多网络设备不支持IPv6的MIB（管理信息库），导致实际应用的限制。同时由于无线网络和移动设备的普及，CERNET的子网中接入了大量的如手机、平板电脑等移动IP设备，但这些移动设备绝大多数都是IOS或Android系统，这些系统基本都不支持SNMP协议。以上原因导致了原系统的两点不足之处：

1. 缺少对IPv6类型IP地址的发现
2. 缺少对移动IP的发现。

而这两种类型的设备如今在接入网络中心的设备中占的比重已经比较大，而其随着IPv6的推广和移动网络的普及，这一比重将进一步增大；实现对这两种端口的网络拓扑发现对网络中心的安全管理来说显得十分重要。本文的工作的目的就是在已有的系统的基础上实现这两个功能，进一步完善现有的网络拓扑管理系统。

论文结构安排

本论文可分为六个章节，每个章节的主要内容可概括如下：

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