基于NetBIOS-Name和Trace-Routes协议的网络拓扑结构的研究

('基于NetBIOSName和TraceRoutes协议的网络拓扑结构的研究范浩【摘要】网络拓扑结构的发现是网络管理的基础,网络拓扑结构发现的主要目的是获取并维护网络节点的存在性信息和它们之间存在的连接关系信息,并在这个基础上绘制出整个网络拓扑图.管理人员通过网络拓扑结构还能对网络故障进行定位,发现整个网络的阻碍与束缚,来改善整个网络性能.【期刊名称】《江苏通信》【年(卷),期】2017(033)002【总页数】3页(P63-65)【关键词】计算机网络;网络拓扑发现;网络基本输入输出系统;追踪路由【作者】范浩【作者单位】中共江苏省委党校【正文语种】中文如今计算机网络已经渗入到社会的各个层面，包括政府机关、军事研究、商业、教育文化和科研领域，已经成为企事业活动以及个人在日常生活中不可缺少的工具。计算机网络的重要性决定了它必须要有良好的可靠性，这就对网络系统设备的管理维护提出了很高的要求。但很多重要的网络管理任务都是以网络拓扑关系结构为前提的。例如网络交换设备的管理、服务器部署、操作系统的运行以及故障分析等。如果知道了网络的拓扑结构关系，就可以滤透掉一些衍生的告警信息，可以精确定位到故障的原始节点。应用拓扑结构还可以使网络管理人员事先发现比较容易引发单点故障的不合理的网络结构，防止故障的再次发生。对于小型网络结构，网络管理人员还可使用手工管理网络拓扑的方法。但是，对于大型网络结构，整个网络结构中将包含大量的各种类型设备，它们之间的联接关系非常复杂，因此使用手工管理网络拓扑的方法就变得十分的繁琐，甚至不可能完成。那么自动发现网络拓扑结构就解决了这个问题。网络拓扑自动发现是指通过计算机程序自动地发现网络设备部署以及网络各节点之间的相互关系。它能够自动探测整个网络，发现各个网络设备之间的连接关系，最后绘制出整个网络的拓扑结构图。使得网络管理人员能够比较有效快速的对网络进行动态监控，发现网络故障，定位网络故障具体位置，发现网络瓶颈，来对整个网络进行合理优化。1.1NetBIOSName工作原理NetBIOS（NetworkBasicInput/OutputSystem，网络基本输入输出系统）的名称是用来鉴别网路资源。各类程序将使用NetBIOS的名称进行开始和结束所有的会话。能用多个程序来配置一台单独的设备，每一个程序都有自己独特的NetBIOS名称。每一台支持应用程序的计算机通过内部方法或者用户定义来获得NetBIOS的名称。NetBIOS名称包含最多16个α字母或数字。在整个网络路由资源里，字母的组合必须要独特。在每一台使用NetBIOS名称的计算机能够完全工作起来之前，计算机必须先要登记好NetBIOS名称。当客户端PC活动时，客户端PC就要广播它自己的名称。当它成功的广播自己后，并且没有其它客户端PC和它重名，它就成功登记。然而广播包是比较容易出问题的，特别是在机器数量比较多的网络结构里，这个就是在网上邻居常常会找不到其它计算机的原因，并且广播又不能穿过我们的路由，所以不同子网掩码的计算机在网上邻居就看不见了。其实就算有的计算机没有获取到注册的请求，那也就是说在网上邻居里能不能发现其它计算机没有关系，只要两个计算机恰好不同名，那么使用WINS服务就变得更加完善了。就算两个计算机同名也没关系，WINS（WindowsInternetNameServer，视窗网际网路名称服务）服务就会变更纪录或者拒绝登记这个计算机。当你想和PCA进行基于NetBIOS名称的通讯，例如要传送一个文件，那么第一步就要先查询NetBIOS名称，能够找到就会通讯，找不到就不会通讯。1.2NetBIOS协议会话服务NetBIOS协议会话服务是为满足不同用户的需求而提供的一种面向连接、完全双重的、可靠的软件信息服务。NetBIOS会话服务建立要求的程序双方必须一个是客户端，另一个是服务器端并且需要双方预先制定的合作。必须由一个用户程序先发出listen命令，其它的用户程序才可以发出call命令。listen命令将参考NetBIOS表中的名称（或者服务器中的名称），也参考用于作为通话另一方的远程程序的名称。如果聆听者不在聆听，call命令将不会成功。假如呼叫成功，各个程序将接到通话ID，以作为通话建立的确认，发送和接收命令操作传输数据。在通话的最后，各个程序将执行挂起命令。1.3NetBIOS数据报数据报可以发送到指定的地点，或通话组中所有成员，或广播到整个域中。数据报与其它服务相比较，NetBIOS数据报是无连接，并且非常可靠的。发送数据报的命令需要调用命令者设定目的地名称。如果目的地名称是工作组名，那么工作组中每个成员都收到数据。接收数据报命令的调用者必须确定它接收数据的本地的名称。除了实际数据外，接收数据报也返还发送者的名称。如果NetBIOS收到数据，但却没有接收数据报的命令在等待，数据将被丢掉。发送广播数据报的命令给本地网上每个NetBIOS系统发送信息。当NetBIOS节点将收到所广播的数据，而发布接收广播数据报的命令则每一个进程都会收到相对应的数据。如果当广播的数据被收到的时候，这些命令没有在运行，那么数据将会被丢掉。NetBIOS协议使得各个应用程序可以和另外一些设备建立通话，使得网络转发器和处理协议来处理发送或者收到另一台机器的请求。NetBIOS协议其实是不进行操作数据的。NetBIOS协议的定义是规定了用来达到这些服务的协议的各个网络接口，而非协议自己本身。1.4NetBIOS名称解析NetBIOS名称解析可借助Nbtstat工具，名称解析过程如图1所示。2.1TraceRoute工作的原理用Traceroute（路由追踪）设计的程序是利用因特网控制报文协议及IP报头的存活时间栏位（field）。首先，traceroute送出一个TTL等于1的协议数据报到目的地。当然，路由每次送出3个包，每个数据包的默认字节是38，每个数据包包含了目的IP地址、源IP地址以及每个包发出的时间标签。每当在网络路径上的首个router收到这数据包时，它的值将等于TTL-1。此时，TTL就等于0了。这时此路由器会将这个数据包丢弃，并往回报送一个因特网控制报文协议超时的消息。这个消息内容包含IP发送者的源地址、路由地址以及包内的所有内容。当traceroute协议收到返回消息后，就知道此路由器在这个路径上是存在的。然后traceroute协议再发出另外的TTL等于2的数据报，收到返回消息后就发现了第2个在这个路径上存在的路由器。以此类推，路由跟踪协议每次将送出的数据报的存活时间值再加上1来发现另外的路由器。这个动作一直持续到特定的数据报抵达目标主机。当数据报到达目的主机后，这个目标主机不再回送ICMP超时消息，traceroute协议就认为此主机就是目标主机了。当Traceroute协议在送出的用户数据报到达目标主机时，一般应用程序都不会使用此协议所选择送达的端口号。因此当这个用户数据报到达目标主机后，那么这个目标主机就会返回一个ICMP（InternetControlMessagesProtocol，网间控制报文协议）端口不可达的消息，此端口号都大于30000。假若traceroute协议接收到目标主机的端口不可达的消息时，就明白已经到达目标主机了。最后，Traceroute协议会提取到它所发送的到达目标主机的IP地址，并把它作为域名解析。每次Traceroute都打印出它所经过的所有的路由设备域名以及IP地址等一系列数据。2.2TraceRoute使用的必要性每一个在因特网上遨游的人，特别是网络管理员，他们都很关心所使用网络设备的路由情况、网络拓扑结构情况、各个计算机的上网时间、连通速度等。各个网域的网络管理员都使用Traceroute网关的服务。此协议将让你的网络设备能够连接到其它任何地区、任何网域的网络设备及计算机的IP地址，并能够画出完美的网络路径。很多政府机关及企事业单位都没有自己的机房和网络设备及服务器存储设备，特别是网站服务器。当有了自己的网站服务器，那么你就一定会很想知道有多少网民正在与你们的网站服务器连接，他们和你们网站的连接效率和连接质量是怎么样的。并且你还想知道你的网民是如何和你的ISP（InternetServiceProvider，网络服务提供者）连接的，是与一个NAP（NetworkAccessPoint，网络接入点）连接还是多个NAP连接，那么使用了Traceroute协议你就充分的了解了。现在很多的网民都比较喜欢检查一个网站的连接性能以及这个网站能检查到哪些内容，将与其它哪些做过精确连接。那么我们要怎么选择好的网站服务商来连接网站，这个Traceroute会有一个很好的解决方案。3.1发现主机模块主要依据是NetBIOSName协议。通过浏览一台服务器上的NetBIOS名称和服务，来确定搜索范围内的主机，通过NetBIOSName名称解析将NetBIOSName名称解析为IP地址。在通过DNS服务器进行IP地址到主机名的查询或主机名到IP地址的反查询，掌握主机节点的完整信息。3.2获取路由信息模块依据TraceRoute协议，从本机出发，对每个搜索出来的主机节点tracert，存储每个主机节点到本机的两点间的路由信息。3.3子网分析模块从本机出发到各活动主机之间的路由信息只能反应两主机之间的连接情况。整个网段内的主机之间的连接情况还要经过对这两两之间的路由信息进行分析，总体把握后才能确定。具体的办法是：以子网为单位，对每个发现的主机节点计算出它所在子网的子网号。根据子网号，来判断该主机属于哪个子网。先将所有搜索出来的主机归结到不同的子网中，再经过对各子网的网关路由的IP地址进行分析后，确定各子网的连接情况，从而生成所需网段的网络拓扑图。3.4源码模块分析研究源码模块分析所能实现的主程序流程，如图2所示。本文从方便网络管理的角度考虑，基于网络通用协议来自动完成网络拓扑结构的发现，使网络管理人员避免对大型网络进行手工管理。本文主要介绍网络拓扑结构的生成方法，即用NetBIOSName协议发现网络中的主机节点。TraceRoute协议发现网络结构中的路由节点，并负责寻找主机节点与路由节点，返还主机消息。最后确定各节点的连接关系，从而自动生成网络拓扑结构。',)