[论文解读] 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 3

一句话总结

本文提出了一种使用思科发现协议（CDP）发现基于思科网络的物理拓扑的方法，证明CDP能够揭示处于转发阻塞状态的链路信息，而这些信息通过STP或MIB FDB无法获取。该方法利用CDP的设备间发现机制，重建完整且准确的网络拓扑图，为专有思科环境中的拓扑发现提供了一种实用的解决方案。

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.

研究动机与目标

• 解决在专有思科网络环境中发现准确物理网络拓扑的挑战。
• 比较从CDP、生成树协议（STP）和MIB转发数据库（FDB）中可获得的拓扑信息。
• 开发并验证一种利用CDP数据重建完整物理拓扑的方法。
• 证明CDP能够检测处于转发阻塞状态的链路，而这些链路对STP和FDB不可见。
• 为网络管理员提供一种实用且可扩展的解决方案，用于映射网络结构，而无需依赖标准SNMP或STP机制。

提出的方法

• 该方法从网络设备收集CDP通告，提取设备ID、端口和功能等邻居信息。
• 基于CDP数据构建有向图，通过相互CDP通告来建模双向链路。
• 将CDP条目与接口状态相关联，以识别处于转发阻塞状态的链路。
• 使用合并算法解决不一致性问题，从多个CDP报告中构建一致的拓扑图。
• 通过将发现的链路与已知网络配置和设备日志进行比较，验证拓扑的准确性。
• 利用现有的CDP基础设施，无需额外协议或配置更改。

实验结果

研究问题

• RQ1 CDP能否提供比STP或MIB FDB更完整的网络拓扑视图？
• RQ2 使用CDP可以发现多大比例的物理拓扑，包括阻塞链路？
• RQ3 在不同思科网络配置下，从CDP数据重建的拓扑在准确性和一致性方面如何？
• RQ4 CDP-based拓扑发现能否在真实网络中实现可靠自动化和可扩展性？
• RQ5 与STP或SNMP等其他发现机制相比，CDP存在哪些局限性？

主要发现

• CDP能够发现网络的完整物理拓扑，包括处于转发阻塞状态的链路，而这些链路通过STP或MIB FDB无法被发现。
• 使用CDP数据进行拓扑重建的方法具有高准确性，实验结果证实了在测试网络中所有物理链路均被正确映射。
• CDP-based发现优于STP和MIB FDB，能够捕获所有活动链路和阻塞链路，提供更全面的网络结构视图。
• 该方法通过验证相邻设备之间的相互CDP通告，成功识别出双向链路。
• 该方法具有可扩展性和实用性，因为它仅依赖于现有的CDP功能，无需协议扩展或额外配置。
• 本研究证实，CDP是思科环境中完整网络拓扑发现的一种可行且被低估的来源。