[논문 리뷰] Topology Discovery Using Cisco Discovery Protocol

Sergio R. Rodriguez|ArXiv.org|2009. 07. 13.

Software System Performance and Reliability참고 문헌 3인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 Cisco Discovery Protocol (CDP)를 사용하여 Cisco 기반 네트워크의 물리적 토폴로지(physical topology)를 탐지하는 방법을 제시한다. CDP가 STP나 MIB FDB에서 확보할 수 없는 Forwarding Block 상태에 있는 링크를 드러낼 수 있음을 입증한다. 이 방법은 장치 간 CDP 기반의 상호 발견 기능을 활용하여 완전하고 정확한 네트워크 맵을 복원하며, 독점적인 Cisco 환경에서의 토폴로지 탐지에 실용적인 솔루션을 제공한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 독점적인 Cisco 기반 네트워크에서 정확한 물리적 네트워크 토폴로지 탐지를 해결하기 위해.
• CDP, 스패닝 트리 프로토콜(STP), MIB 포워딩 데이터베이스(FDB)에서 확보할 수 있는 토폴로지 정보를 비교하기 위해.
• CDP 데이터를 활용하여 전체 물리적 토폴로지 재구성 방법을 개발하고 검증하기 위해.
• CDP가 Forwarding Block 상태에 있는 링크를 탐지할 수 있음을 입증하기 위해.
• 네트워크 관리자가 표준 SNMP나 STP 메커니즘에 의존하지 않고 네트워크 구조를 매핑할 수 있는 실용적이고 확장 가능한 솔루션을 제공하기 위해.

제안 방법

• 네트워크 장치로부터 수신한 CDP 광고를 수집하여 장치 ID, 포트, 기능 등 이웃 정보를 추출한다.
• CDP 데이터에서 방향성 그래프를 구성하며, 상호 CDP 광고를 기반으로 이방향 링크를 모델링한다.
• CDP 항목과 인터페이스 상태를 연계하여 Forwarding Block 상태에 있는 링크를 식별한다.
• 다중 CDP 보고서에서 일관성 없는 정보를 해결하고 일관된 토폴로지 맵을 구축하기 위해 융합 알고리즘을 사용한다.
• 발견된 링크를 알려진 네트워크 구성 및 장치 로그와 비교하여 토폴로지 정확도를 검증한다.
• 추가 프rotocol나 구성 변경 없이 기존 CDP 인프라만 활용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CDP는 STP나 MIB FDB보다 더 완전한 네트워크 토폴로지 시각화를 제공할 수 있는가?
• RQ2 CDP를 사용하여 탐지할 수 있는 물리적 토폴로지의 비율은 얼마나 되며, 블로킹된 링크 포함 여부는 어떻게 되는가?
• RQ3 다양한 Cisco 네트워크 구성 환경에서 CDP 데이터로부터 재구성된 토폴로지의 정확성과 일관성은 어느 정도인가?
• RQ4 실세계 네트워크에서 CDP 기반의 토폴로지 탐지가 신뢰성 있고 확장 가능한 자동화가 가능한가?
• RQ5 STP나 SNMP와 같은 다른 탐지 메커니즘에 비해 CDP의 한계는 무엇인가?

주요 결과

• CDP는 STP나 MIB FDB에서 볼 수 없는 Forwarding Block 상태에 있는 링크를 포함하여 네트워크의 완전한 물리적 토폴로지를 탐지할 수 있다.
• CDP 데이터를 활용한 토폴로지 재구성 방법은 높은 정확도를 보이며, 실험 결과 테스트 네트워크의 모든 물리적 링크가 정확하게 매핑되었음을 확인했다.
• CDP 기반 탐지 방식은 활성 링크뿐 아니라 블로킹된 링크까지 모두 캡처할 수 있어 STP 및 MIB FDB보다 네트워크 구조에 대한 더 포괄적인 시각을 제공한다.
• 이중성 CDP 광고가 상호 확인되는 것을 통해 이웃 장치 간의 양방향 링크를 성공적으로 식별했다.
• 이 방법은 프로토콜 확장이나 추가 구성 변경 없이 기존 CDP 기능만으로도 확장 가능하고 실용적이다.
• 이 연구는 CDP가 Cisco 환경에서 완전한 네트워크 토폴로지 탐지에 실현 가능하고 아직 충분히 활용되지 않는 자원임을 확인했다.