[論文レビュー] Topology Discovery Using Cisco Discovery Protocol

Sergio R. Rodriguez|ArXiv.org|Jul 13, 2009

Software System Performance and Reliability参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、Cisco Discovery Protocol (CDP) を用いて、Cisco ベースのネットワークの物理的トポロジーを同定する手法を提示している。CDP が、STP や MIB FDB では入手できない「転送ブロック状態」にあるリンクを特定できることを示している。この手法は、デバイス間の CDP 発表を利用して完全で正確なネットワーク図を再構築するものであり、特許的な Cisco 環境におけるトポロジー発見の実用的ソリューションを提供する。

ABSTRACT

In this paper we address the problem of discovering network topology in proprietary networks. Namely, we investigate topology discovery in Cisco-based networks. Cisco devices run Cisco Discovery Protocol (CDP) which holds information about these devices. We first compare properties of topologies that can be obtained from networks deploying CDP versus Spanning Tree Protocol (STP) and Management Information Base (MIB) Forwarding Database (FDB). Then we describe a method of discovering topology of CDP-based networks. Our experiments show that the physical topology of the network including links that are in Forwarding Block state can be discovered.

研究の動機と目的

• 特許的な Cisco ベースのネットワークにおける正確な物理的ネットワークトポロジーを発見する課題に対処すること。
• CDP、スパニングツリー・プロトコル（STP）、および MIB フォワーディング・データベース（FDB）から得られるトポロジー情報の比較を行うこと。
• CDP データを用いて完全な物理的トポロジーを再構築する手法を開発し、検証すること。
• CDP が、STP や FDB では見えない「転送ブロック状態」にあるリンクを検出できることを実証すること。
• ネットワーク管理者が標準の SNMP や STP メカニズムに依存せずに、ネットワーク構造をマッピングするための実用的でスケーラブルなソリューションを提供すること。

提案手法

• ネットワークデバイスから受信した CDP 広告を収集し、デバイス ID、ポート、機能などの隣接デバイス情報を取り出す。
• CDP データから有向グラフを構築し、相互に CDP 広告を送信するデバイス間の双方向リンクをモデル化する。
• CDP エントリとインターフェース状態を照合することで、転送ブロック状態にあるリンクを同定する。
• 複数の CDP レポートから一貫性のない情報を解消し、一貫したトポロジー図を構築するためのマージアルゴリズムを用いる。
• 発見されたリンクを既知のネットワーク構成やデバイスログと比較することで、トポロジーの正確性を検証する。
• 追加のプロトコルや設定変更を要せず、既存の CDP インfraストラクチャを活用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CDP は、STP や MIB FDB よりもより包括的なネットワークトポロジーの視覚化を可能にするか？
• RQ2 CDP を用いることで、ブロッキングされたリンクを含む物理的トポロジーのどの程度を発見できるか？
• RQ3 さまざまな Cisco ネットワーク構成において、CDP データから再構築されたトポロジーの正確性と一貫性はどの程度か？
• RQ4 実世界のネットワークにおいて、CDP を用いたトポロジー発見は信頼性があり、スケーラブルに自動化できるか？
• RQ5 STP や SNMP などの他の発見メカニズムと比較して、CDP の限界は何か？

主な発見

• CDP は、STP や MIB FDB では確認できない「転送ブロック状態」にあるリンクを含め、ネットワークの完全な物理的トポロジーを発見できる。
• CDP データを用いたトポロジー再構築手法は高い正確性を示し、実験結果からテストネットワーク内のすべての物理的リンクが正しくマッピングされていることが確認された。
• CDP を用いた発見は、STP や MIB FDB よりも、アクティブなリンクとブロッキングされたリンクをすべて捉えることができ、ネットワーク構造のより包括的な視覚化を可能にする。
• 隣接デバイス間の相互 CDP 広告の検証により、双方向リンクが正しく同定された。
• 既存の CDP 機能に依存するため、プロトコル拡張や追加の設定変更が不要であり、スケーラブルで実用的な手法である。
• 本研究は、CDP が Cisco 環境における完全なネットワークトポロジー発見のための実用的で、かつ未利用に近いソースであることを確認した。