Комплексный алгоритм построения графа топологии канального уровня локального поставщика сетевых услуг

На кафедре ИМО ПетрГУ разрабатывается экспериментальная платформа Nest, которая предназначена для исследования моделей и методов управления ИКТ-инфраструктурами поставщиков сетевых услуг (далее Сеть) и эффективности их использования в бизнес-процессах. На момент начала данного исследования в подсистеме NesTopo, предназначенной для построения графа Сети, было реализовано построение графа (описанного с использованием модели SON) топологии сетевого уровня с применением данных получаемых из MIB сетевого оборудования по протоколу SNMP.

Целью данной работы является разработка модуля подсистемы NesTopo для построения графа Cети на канальном уровне и основанного на нем графа виртуальных локальных сетей, построенных по стандарту IEEE 802.1Q.

Основной проблемой при создании методов построения графа канального уровня является отсутствие специализированных источников информации, которые поддерживались бы всеми сетевыми устройствами. Существующие в данный момент протоколы, связанные с исследованием канального уровня, являются либо проприетарными решениями (например, Cisco Discovery Protocol, далее CDP), либо появились сравнительно недавно и поэтому недостаточно широко распространены (например Link Layer Discovery Protocol).

Кроме способов построения графа, основанных на использовании специализированных источников информации, существуют так же методы, использующие различные косвенные данные (в том числе MIB SNMP). Такие методы, однако, не учитывают присутствие в сети виртуальных подсетей (далее VLAN), а также полагаются только на один источник информации.

Разработанный в рамках данного исследования алгоритм построения графа канального уровня и связанного с ним графа VLAN предполагает использование в качестве источников данных MIB протоколов STP (IEEE 802.1D) и CDP: BRIDGE-MIB (таблицы dot1dStp и dot1dTpFdb) и GSCO-CDP-MIB (таблица cdpCacheTable), а также таблицы трансляции адресов из RFC1213-MIB и IP-MIB. Информация по VLAN извлекается из таблиц раз-личных MIB (в зависимости от наличия), включая CISCO-VLAN-MEMBERSHIP-MIB, CISCO-VTP-MIB, Q-BRIDGE-MIB и IF-MIB.

Алгоритм включает следующие шаги: устанавливаются связи путем последовательного обхода устройств и нахождения для их канальных интерфейсов назначенных мостов (в терминологии STP); в случае отсутствия или недоступности STP-информации устанавливаются связи на основе данные CDP с устранением возможных неоднозначностей; в случае недоступности CDP производится поиск возможных связей через таблицы трансляции; далее производится получение информации о VLAN, которым принадлежат интерфейсы устройства; создаются интерфейсы VLAN и связываются с интерфейсами канального уровня; создаются объекты VlanDomain для тех номеров VLAN, для которых нет связи с уже обработанными соседними устройствами; происходит добавление интерфейсов VLAN в соответствующие домены; объединяются домены с одинаковыми номерами VLAN, в которые входит хотя бы один одинаковый интерфейс канального уровня.

В ходе исследования был разработан и реализован в рамках ЭП Nest модуль построения графа канального уровня Сети и графа VLAN. В подсистему NesTopo было добавлено 10 классов, 12 существующих классов подверглись изменению. Общее количество новых строк кода составляет 932, включая 146 строк комментариев.

Тестирование и опытная эксплуатация системы выполняются в вычислительной сети Петрозаводского государственного университета.

А. А. Андреев