系统关键技术分析 - 基于SNMP的校园网管理系统设计

　　3 系统关键技术分析

　　3.1 网络拓扑结构发现算法的研究与分析

　　基于SNMP 协议的算法实际上是提取MIB 中ipRouteTable( 路由表) 中的对象， 类似于图论中的广度优先遍历算法实现网络拓扑的自动搜索。

　　设计路由发现算法时主要用到了三条链表： 待检路由设备链表、拓扑信息链表、子网信息链表。基于SNMP的拓扑发现算法通常是使用一个种子路由器， 获取其路由表内记录的所有可达网段， 以及到达该网段所经由的下一跳路由器的端口IP 地址及相关路由信息， 然后将继续扩展其搜索， 一直达到用户指定的深度为止。同时种子路由器还可以获取到每个路由设备上所有端口的直连子网及其相应的子网掩码， 根据这些信息， 进而获取到这些子网中的所有活动主机。如果这些设备支持SNMP， 则还可以进一步收集系统和IP 地址信息。总之，只要给出一个路由设备任意端口的IP 地址作为种子路由器( 通常使用本地网关的IP 地址作为种子路由器的地址)， 即可获取到指定深度内的所有路由设备及活动主机的网络拓扑结构信息。

　　(1) 默认网关的获取。

　　拓扑发现算法首先是从网络管理站的默认网关开始， 逐步遍历默认网关的路由表和地址解析表， 最终发现整个网络的拓扑结构。本系统获取默认网关是采取这样的方法： 首先， 访问拓扑发现程序所在计算机的SNMPMIB 中的ipRouteTable ， 如果发现有ipRouteDeST 值为0.0.0.0 的记录，则说明程序所在的计算机设置了默认网关， 该记录的ipRouteNextHop 值即为默认网关的地址。检查默认网关的ipForwarding 值， 如果为1， 则表明该默认网关确实是路由设备， 否则不是。

　　(2) 设备类型判断。

　　利用SNMP 协议， 提取MIB 中的sysservices对象实例值， 然后根据返回的值判断类型。如果目的设备不返回SNMP 响应报文或响应超时， 则认为设备没有配置SNMP，类型为一般工作站。

 

　　(3) 路由器多IP 地址问题：

　　由于路由器可以连接多个子网， 具有多个接口， 即一个路由器可能含有多个IP 地址。为了准确标识具有多个接口的路由器，避免重复，本算法通过访问路由器的地址表获得路由器的所有接口，这样可以根据当前路由器的IP 是否在已经遍历过的路由器接口列表中来判断。

　　3.2 性能预测模块的设计

　　本模块根据一元回归模型的数学原理， 找出网络流量与时间之间的关系，建立一元线性回归方程：。

 

　　本系统默认预测分析算法的置信度为1 -α＝0.95 。

　　在性能参数采集分析结果的基础上对性能参数的变化趋势进行预测。

　　图2 是该模块的性能预测流程图。

 

图2 性能预测流程图

　　图2 中，数据差分处理主要是有一些变量是逐渐增加的( 如某接口的流出字节数)， 而系统关心的是两次流出字节数的差值，数据处理就是算出差值。趋势分析主要是计算出分析期间内的一元回归直线， 以便在用户界面上显示出来时， 网络管理者很容易看出它的增减趋势。而状态分析主要是将系统关心的一些变量的状态分析出来并报告给网络管理系统，以便系统根据变量的当前状态及时对其作出调整。

　　3.3 病毒及非法软件检测模块的设计

　　本系统中主机感染病毒或运行非法软件功能的实现是在拓扑发现结果的基础上，对管理员指定子网内的所有主机进行运行软件数据采集，将各主机中正在运行的软件名称和管理员指定的软件名称进行对比， 最终排查出该子网内具体有哪些主机运行了指定的软件， 并将排查结果存入相应的数据结构中，以直观图的形式显示出来。具体流程图如图3 所示。

 

图3 病毒及非法软件检测流程图