Введение

Исследование физических соединений компьютерной сети

Картографирование сети — это изучение физической связности сетей, например, Интернета. Картографирование сети позволяет выявить устройства в сети и их соединения. Его не следует путать с обнаружением сети или перечислением сетевых устройств, которые выявляют устройства в сети и их характеристики, такие как (операционная система, открытые порты, прослушиваемые сетевые службы и т. п.). Область автоматизированного картографирования сетей приобретает всё большее значение по мере того, как сети становятся более динамичными и сложными.

Масштабный проект картографирования

Изображения одних из первых попыток создания карты интернета в крупном масштабе были созданы проектом Internet Mapping Project и опубликованы в журнале Wired. Карты, созданные в рамках этого проекта, основывались на уровне 3 или IP-уровне связности интернета (см. модель OSI), однако были отображены и другие аспекты структуры интернета. Более поздние попытки картографирования интернета были улучшены благодаря более сложным методам, позволяющим создавать более быстрые и осмысленные карты. Примером такой работы является проект OPTE, который стремится разработать систему, способную отобразить карту интернета за один день. Проект "Карта Интернета" отображает более 4 миллиардов интернет-адресов в виде кубов в трехмерном киберпространстве. Пользователи могут добавлять URL-адреса в виде кубов и изменять расположение объектов на карте. В начале 2011 года канадский интернет-провайдер PEER 1 Hosting создал собственную карту интернета, представляющую собой граф из 19 869 узлов автономных систем, соединенных 44 344 соединениями. Размер и расположение автономных систем рассчитывались на основе их центральности по собственному вектору, которая является мерой центральности каждой автономной системы в сети. Теория графов может быть использована для лучшего понимания карт интернета и выбора между различными способами их визуализации. Некоторые проекты пытались включить географические данные в свои интернет-карты (например, отобразить местоположение маршрутизаторов и узлов на карте мира), в то время как другие сосредоточены исключительно на представлении более абстрактных структур интернета, таких как распределение, структура и назначение IP-адресного пространства.

Картография сетей предприятий

Многие организации создают сетевые схемы своей сетевой системы. Эти схемы могут быть созданы вручную с использованием простых инструментов, таких как Microsoft Visio, или процесс создания схем может быть упрощен с помощью инструментов, интегрирующих автоматическое обнаружение сети и сетевое картирование, одним из примеров таких инструментов является платформа Fabric. Многие поставщики из списка известных средств сетевого картирования позволяют настраивать схемы, добавлять собственные метки, не обнаруживаемые элементы и фоновые изображения. Продвинутое картирование используется для визуализации сети и понимания взаимосвязей между конечными устройствами и транспортными уровнями, обеспечивающими сервис. Как правило, сетевые сканеры обнаруживают сеть со всеми ее компонентами и предоставляют список, который используется для создания диаграмм и схем с помощью программного обеспечения для сетевого картирования. С помощью этих инструментов легче выявлять такие проблемы, как узкие места и проводить анализ первопричин. Существует три основных метода сетевого картирования: подходы на основе SNMP, активное зондирование и анализ маршрутов. Подход на основе SNMP извлекает данные из MIB маршрутизаторов и коммутаторов для построения сетевой схемы. Подход активного зондирования использует серию зондирующих пакетов, аналогичных traceroute, для построения сетевой схемы. Подход анализа маршрутов использует информацию из протоколов маршрутизации для построения сетевой схемы. Каждый из этих трех подходов имеет свои преимущества и недостатки в используемых методах.

Методы картографирования Интернета

Сегодня существует два основных метода создания карт Интернета. Первый работает на уровне данных и называется активным зондированием. Он используется для определения топологии Интернета на основе связности маршрутизаторов. Второй работает на уровне управления и определяет связность автономных систем на основе данных BGP. BGP-спикер отправляет 19-байтные сообщения поддержания связи каждые 60 секунд.

Активная зондирование

Этот метод основан на зондировании IP-адресного пространства, подобном трассировке маршрута. Эти зонды возвращают информацию о путях пересылки IP-пакетов к адресу назначения. Комбинируя эти пути, можно вывести топологию сети на уровне маршрутизаторов для заданной точки присутствия (POP). Активное зондирование имеет преимущество в том, что возвращаемые им пути соответствуют фактическому пути, по которому данные передаются по сети. Оно также с большей вероятностью позволяет обнаружить пиринговые соединения между интернет-провайдерами. Однако для картирования всего Интернета активное зондирование требует огромного количества запросов. Существует также более высокая вероятность получения неверных топологических данных из-за маршрутизаторов, использующих балансировку нагрузки, и маршрутизаторов с несколькими IP-адресами. Уменьшение глобальной поддержки расширенных механизмов зондирования, таких как зондирование с указанием маршрута источника, ICMP Echo Broadcasting и методы разрешения IP-адресов, ограничивает применение этого типа зондирования областью диагностики сети.

Вывод AS PATH

Этот метод основан на различных коллекторах BGP, которые собирают обновления маршрутизации и таблицы и предоставляют эту информацию публично. Каждая запись BGP содержит атрибут вектора пути, называемый AS Path. Этот путь представляет собой путь пересылки автономной системы от данного источника для заданного набора префиксов. Эти пути могут быть использованы для вывода связности на уровне AS и, в свою очередь, для построения топологических графов AS. Однако эти пути не обязательно отражают фактическую маршрутизацию данных, а смежность между узлами AS представляет собой лишь политические отношения между ними. Одно AS-соединение в реальности может состоять из нескольких соединений между маршрутизаторами. Также гораздо сложнее определить отношения пиринга между двумя узлами AS, поскольку эти отношения пиринга распространяются только на сети клиентов интернет-провайдера. Тем не менее, поддержка этого типа отображения растет, поскольку все больше интернет-провайдеров предлагают пиринг с публичными коллекторами маршрутов, такими как Route Views и RIPE. Появляются новые инструменты, такие как Cyclops и NetViews, которые используют новый экспериментальный коллектор BGP – BGPMon. NetViews может не только строить топологические карты за секунды, но и визуализировать изменения топологии практически сразу после их возникновения на реальных маршрутизаторах. Таким образом, динамику маршрутизации можно визуализировать в режиме реального времени. В отличие от инструментов, использующих BGPMon, существует другой инструмент – netTransformer, способный обнаруживать и генерировать карты пиринга BGP либо посредством опроса SNMP, либо путем преобразования дампов MRT в формат файла graphml. netTransformer также позволяет выполнять сравнение сетевых конфигураций между любыми двумя дампами и, таким образом, анализировать эволюцию пиринга BGP с течением времени. WhatsUp Gold, инструмент мониторинга ИТ-инфраструктуры, отслеживает сети, серверы, приложения, устройства хранения, виртуальные устройства и включает в себя управление инфраструктурой и управление производительностью приложений.