用於發現電信網絡的物理拓撲的方法
2023-06-13 12:49:36 2
專利名稱：：用於發現電信網絡的物理拓撲的方法
技術領域：
：本發明涉及發現乙太網網絡的物理拓樸。技術背景拓樸發現對於具有良好管理的乙太網網絡是一個至關重要的問題。在文獻中有一些方案旨在解決此任務，不過，它們每個有重大的缺點。在作為新興IEEE標準802.1AB的IEEE802.1AB(站點和媒體接入控制連接發現)中描述的鏈路層發現協議(LLDP)承諾簡化企業網絡的故障排除和增強網絡管理工具發現和維護網絡拓樸的能力。協議LLDP是鄰居發現協議。它為乙太網網絡交換機定義了向網絡上的鄰居節點告知(advertise)有關其本身的信息和存儲它們發現的信息的標準方法。它們在IEEE定義的簡單網絡管理協議(SNMP)管理信息庫(MIB)中存^f諸LLDP信息，因而該信息可用於網絡管理系統。不過，LLDP提議一種標準拓樸發現方案，LLDP可/將不在所有乙太網交換機中實現，特別是不在低成本產品中。協議LLDP的一個嚴重缺陷在於它在低成本乙太網交換機中不可用。因此，具有不支持LLDP的一些交換機的運營商無法具有基於此協議的拓樸發現。特別是在每個交換機是無LLDP的低成本節點以便具有低成本網絡時，情況更是如此。"無網絡輔助的乙太網拓樸發現"("EthernetTopologyDiscoverywithoutNetworkAssistance",12thIEEEInternationalConferenceonNetworkProtocols(ICNP'04),2004.pp.328-339)作者R.Black、A.Donnelly和C.Fourne提議一種無網元輔助i"旦依賴連"t妾到網絡的主機的乙太網(第2層)拓樸發現方案。網絡中的大部分主機運行後臺程序，該程序注入適合的探測分組並觀測它們分發的位置。因此，網絡主機需要新功能，而這不適合低成本方案。此方案的最重要的缺陷在於每個主機必須運行後臺程序以便實現拓樸發現，這在乙太網網絡中，特別是在低成本網絡中難以完成。基於探測分組的方案的其它問題在於它們只能發現轉發拓樸，而不能發現物理拓樸。實際未用於分組轉發，例如,支STP阻塞，無法以探測分組方式發現的正是物理鏈路。在M-H.Son、B-S.Joo、B-CKim和J-YLee所著"用於城域乙太網網絡的物理拓樸發現"("PhysicalTopologyDiscoveryforMetroEthernetNetworks",ETRIJournal,vol.27,no.4，Aug.2005，pp.355-366)中提議了另一種方案。此方案是基於監視生成樹協議(STP)消息，即，網橋協議數據單元(BPDU)，並從交換機檢索STPMIB。在由於例如TRILL或VLAN設計確保拓樸無環路等某一原因STP-陂禁用的網絡中，M-H.Son等人提議的上述方案無法應用。此外，本文中使用的々i設並非對所有交換機有效，即，它^^供應商相關的。在B.Lowekamp、D.R.O'Hallaron和T.R.Gross所著"用於大型乙太網網絡的拓樸發現"("TopologyDiscoveryforLargeEthernetNetworks",ACMSIGCOMM2001,SanDiego,California,USA,Aug.2001，pp.237-248)和在Y.Bejemno、Y.Breitbart、M.Garofalakis和R.Rastogi所著"用於大型多子網網絡的物理拓樸發現"("PhysicalTopologyDiscoveryforLargeMulti-SubnetNetworks",IEEEINFOCOM2003，SanFmncisco，USA,Apr,2003,pp.342-352)中，經SNMPMIB收集地址轉發表(AFT)信息以發現拓樸，但只能檢索生成樹路徑。在兩個上述出版物中描述的那些著作的共同特性是它們只使用AFT實體。因此，它們只能查找生成樹路徑，並且將多個冗餘路徑排除在外。即使其技術據稱發現乙太網網絡的物理拓樸，它們也具有隻發現第2層生成樹路徑的限制。總之不使用LLDP並聲稱發現物理拓樸的現有解決方案只發現STP確定的轉發拓樸或在一些情況下能夠發現被STP阻塞的鏈路，但它們沒有發現不同種類的乙太網網絡中的所有物理鏈路。
發明內容本發明涉及發現乙太網網絡的物理拓樸的問題。發現必須覆蓋所有網絡節點和鏈路，也包括被生成樹協議xSTP阻塞的鏈路。發現也必須與網絡節點的類型無關。又一問題是在網絡拓樸操作期間發現網絡拓樸中的變化。發現乙太網網絡的物理拓樸的問題通過以下方式解決。網絡具有節點，包括通過物理鏈路互連的交換機、網橋和路由器及帶有網絡管理系統的管理節點。節點具有接口，接口上啟用生成樹協議xSTP以設定生成樹拓樸。交換機、網橋和路由器配置有管理節點的IP位址。管理節點廣播節點發現消息，並在從節點之一接收回復消息時，它將該節點添加到網絡物理拓樸。物理鏈路的樹拓樸藉助於xSTP設定，其中，管理節點從交換機維護的地址轉發表AFT檢索信息，並向每個交換機指配排序值(rankingvalue)。排序值取決於每個交換機看到的交換機數量，並且藉助於該值，物理鏈路^支發現。向交換機之一的排序值的指配可選擇性包括確立(establish)交換機在網絡中看到的節點總數。隨後，從給出排序值的總數中排除經包含至管理節點的MAC地址的接口看到的多個節點。通過確定交換機中第一交換機的排序值，並確定交換機中帶有下一更低排序值的第二交換機，可選地發現樹拓樸。接收第二交換機的第一交換機的接口和引導到網絡管理系統節點的第二交換機的接口通過鏈路互連。通過配置VLAN只包括xSTP獲得的樹拓樸，可選地發現;故阻塞的接口，並隨後禁用xSTP。確定糹皮阻塞的接口接通且未連接到重新配置的VLAN。關閉和打開被阻塞的接口，並記錄來自鏈路每端的匹配鏈路斷開陷P井(matchinglinkdowntraps)。將被阻塞的接口連接到其通過循環搜索交換機的接口的狀態，可選地發現物理鏈路的樹拓樸中的變化。通過檢測到交換機的接口之一的匹配鏈路對等接口，發現添加的鏈路，檢測由兩個對應的鏈路斷開陷阱執行。比較新找到的狀態和以前的狀態，並將發現的鏈路添加到網絡拓樸。可選地檢查交換機之一的接口的狀態，並且無法為接口之一檢測兩個對應的鏈路斷開和接通陷阱。將接口添加到網絡，並且重複進行發現經所述一個接口連接的網絡段的結構的拓樸發現。本發明的目的是要發現乙太網網絡的物理拓樸，所述乙太網網絡的物理拓樸覆蓋所有網絡節點和鏈路，也包括被例如STP、RSTP或MSTP等任何生成樹協議阻塞的鏈路，並且要與網絡節點的類型無關。又一目的是在網絡拓樸操作期間發現網絡拓樸中的變化。提議的方法和設備具有的優點M現不同種類的乙太網網絡的物理拓樸，與供應商無關且無需交換機的增強特性。它適用於現成的交換機商品，只需要基本的管理特性。該機制不需要在網絡節點上運行的任何特定協議，並且適用於來自各個供應商的設備。網絡的每個節點和物理鏈路被發現，也包括到節點的被阻塞接口的鏈路。網絡的物理拓樸被持續監視，並且物理連接或網絡段的添加或移除被持續檢測。該發現是魯棒的(robust)。現在將藉助於優選實施例，並參照附圖，更仔細地描述本發明。圖1示出關於示例網絡的^L圖；圖2示出關於發現的總體流程圖；圖3示出關於節點發現的流程圖；圖4示出關於生成樹發現的流程圖；圖5示出關於被阻塞的接口發現的流程圖；圖6示出關於帶有添加的連接的示例網絡的視圖；圖7示出關於帶有添加的網絡段的示例網絡的視圖；圖8示出關於網絡才喿作期間網絡中拓樸變化的發現的流程圖；圖9示出關於已測試的示例網絡拓樸的視圖；以及圖IO示出關於執行方法的設備的框圖。具體實施方式圖1示出作為示例的關於網絡NW1的視圖。網絡NW1具有多個節點，包括交換機S1-S7、路由器R1-R4和在其上實現網絡管理系統NMS的管理節點NMS1。作為備選，網橋也可包括在節點之中。節點通過物理鏈路互連，如鏈路PL1和PL2。正如下面將更仔細描述的一樣，假設表示為xSTP的生成樹協議在網絡NW1上運行。有關xSTP的示例有生成樹協議STP、快速生成樹協議RSTP和多生成樹協議MSTP。xSTP設定生成樹STl,以粗線標記表示到節點的活動接口的物理鏈路PL1。虛線表示到被xSTP阻塞的接口的物理鏈路PL2。為對應鏈路端處的每個交換機S1-S7記錄接口編號1，2...。在備選實施例中，交換機包括在虛擬LANVLAN1中。NMS的目的是發現和存儲網絡NW1的物理拓樸。拓樸發現的基本概念物理拓樸發現由網絡管理系統NMS在網絡啟動時自動完成。注意，網絡NW1因而對管理節點NMS1中的系統NMS而言完全未知，並且其資料庫是空的。圖2示出關於發現方法概述的流程圖。在步驟21中，系統NMS在管理節點NMS1中實現。在步驟22中，交換機和路由器配置有節點NMS1的IP位址IPN。在下一步驟23中，管理節點NMS1通過節點發現消息Pil發現網絡節點Sl-S7和Rl-R4。此消息是所謂的廣播PING，並在備選方案中，它是地址解析協議ARP消息。隨後，在步驟24中，發現物理鏈路PL1，所述物理鏈路PL1是由協議xSTP確定的生成樹的部分。為具有此樹，以特定的順序讀出交換機S1-S7的轉發表。隨後，在步驟25,藉助於筒單網絡管理協議SNMP,確定xSTP阻塞的物理鏈路PL2。在步驟26中，由系統NMS在網絡^t喿作期間定期檢查網絡NW1的物理拓樸中的變化。用於實施例的假設由網絡管理系統NMS驅動的拓樸發現機制在實施例中依賴以下假設處理的網絡包括核心中的第2層(L2)或第2層/笫3層(L2/L3)交換機及在邊緣處的L2/L3交換機或IP路由器。交換機實現了以下協議802.1q(虛擬LAN)、802.1d(生成樹協議STP或對應的xSTP協議)和RFC1157(簡單網絡管理協議)。交換機實現了以下管理信息庫(MIB):網橋MTB(RFC1493)和MIBII(RFC1213)及IFMIB(RFC2863)。交換機和路由器(路由器的核心接口之一)配置有相同的子網掩碼。子網地址事先為NMS所知。交換機和路由器配置有管理節點NMS1的IP位址以便能夠向系統NMS發送陷阱。在一個實施例中，交換機以所有接口包括在無標記的虛擬LAN(VLAN)中開始。在備選實施例中，正如下面將描述的一樣，VLAN在之後發現過程中坤皮啟用。交換機以在所有接口上啟用了生成樹協議xSTP開始。系統NMS有一個直接連接到L2網絡的接口。拓樸發現機制將通過此接口與網元交換消息。專有拓樸發現協議在實施例中在所有交換機上被禁用，但能夠作為備選保留。讓專有拓樸發現協議運行也是一種備選。方法包括兩個執行時間初始化和即時(on-the-fly)。下面將描述這兩者。4刀始4b時間在NMS中的物理拓樸發現過程(PTDP)啟動時，其資料庫完全是空的，並且僅有的假設是上述的內容。這意味著網絡對於管理節點NMS1中的系統NMS而言是完全未知的。在初始化時間期間，方法通過三個明確定義的階段節點、生成樹和被阻止的接口發現。在初始化時間期間，假定網絡中無變化發生。節點發現物理拓樸發現過程PTDP以發現由網絡NW1例示的網絡中存在的節點(交換機S1-S7和路由器R1-R4)開始。PTDP廣播節點發現消息，在實施例中是帶有子網廣播地址的所謂PING消息Pil,並等待回復消息RPil。PING消息Pil是4企查連接的網際網路命令。對於每個回復RPil，它在物理拓樸圖中添加一個新節點。由於一些回復可能丟失，因此，PTDP多次重複此階段，例如三次，忽略已經登記的回覆。圖3示出更詳細地描述節點發現方法的流程圖。方法以方框101中發送廣播PING消息Pil開始。在方框102中，從節點接收有關PING消息的回覆消息RPil,並且為每個回復調查用於節點的所4妄收的IP位址是否有效。在否備選N中，等待新回復。在是備選Y中，在方框103中調查所接收的IP位址是否已經包括在內。在是備選Y中，在方框102中等待新回復。在否備選N中，在方框104中獲得管理信息庫MIB-n數據。在方框105中，調查節點是否為路由器。在;^備選Y中，在方框110中節點^皮設為包括它的其它"^口的路由器，並且過程返回到方框102以等待新回復。在否備選N中，在方框106中節點^皮設為交換機。在方框107中，調查它是否為接收的最後回復消息。在否備選N中，過程返回到方框102以等待新回復。在是備選Y中，在方框108中調查這是否為過程第三次重複。在否備選N中，在方框IOI中發送新PING消息Pil,並且在是備選Y中，在方框109中結束該過程。生成樹發現注意，在網絡初始化時間中，生成樹協議xSTP在運4亍，這4艮重要。xSTP避免在第2層L2網絡中的環路，阻止冗餘接口並通過活動接口構建無環樹拓樸。物理拓樸發現過程PTDP的下一任務是發現xSTP計算的生成樹ST1。這是該過程最複雜的部分，並且它通過從每個交換機維護的地址轉發表AFT檢索信息而完成。AFT存儲可經給定接口讀取的i某體接入控制MAC地址。此信息由網橋MIB(RFC1493)提供，並且通過協議SNMP獲取消息由系統NMS獲得。網橋MIB中有可能已用於發現被阻塞的接口的其它相關信息欄位。不過，那些欄位是可選的，並且一些供應商不實現它們。為此，PTDP使用不同的方案來發現被阻塞的接口，參閱下面被阻塞的接口發現下的說明。在樹發現階段期間，為每個交換機指配排序值RV:它看到的節點數量，在其範圍中排除經包含NMSMAC地址的接口看到的節點。在節點發現階段由於廣播請求及其響應而填充了每個交換機的AFT。最高值交換機將始終是直接連接到管理節點NMS1的交換機，在示例中為交換機S1。在下面的表l中，在每個交換機中記錄了網絡NW1中交換機S1-S7的排序值。表1示出在節點發現階段後圖1中每個交換機Sl-S7處的地址轉發表AFT。例如，對於交換機S1，圖形示出經號為1的接口到達交換機S2、S3、S4、S5和路由器R2、R3、R4。經號為3的4妾口到達管理節點NMS1，經號為4的接口到達路由器Rl,經號為5的接口到達交換機S6和S7。tableseeoriginaldocumentpage15表l地址轉發表狀態從AFT表，該方法確定圖1中的交換機Sl是具有最高排序值RV=10的交換機，因為它是在接口3上連接到網絡管理系統NMS1的交換機。交換機S1可在其接口1上達到(achieve)許多交換機和路由器，因此，假設此接口通過第二最高排序值交換機S3的引導到管理節點NMS1的號為4的接口連接到此交換機。因此，在管理節點NMS1要發現的網絡NW1的圖中，交換機S1的接口l通過鏈路連接到交換:機S3的接口4。交換機SI的接口5以對應的方式與交換機S6的接口1互連。接口4可只達到一個路由器。這種情況下，接口4通過該3各由器接口直接連接到路由器Rl,該路由器接口的MAC地址匹配AFT中的地址。所有交換機以對應的方式處理，完成生成樹發現階段。圖4示出生成樹發現方法流程圖。它更詳細地示出上述方法，並且將通過結合圖1中網絡NW1的示例描述。注意，假定最初網絡NW1的拓樸對節點NMS1中的系統NMS未知。在方框401中，由管理節點NMS1收集來自所有交換機的AFT。在方框402中，生成每個交換機的排序值，並且標記至管理節點NMS1的接口。如上所迷，交換:機Sl具有最高排序值，並且接口3連接到網絡管理系統NMS。在方框403中，初次通過此方框時選擇交換機Sl,並且在方框404中，選擇接口3。在方框405中，決定接口3是否達到NMS，並且節點是否具有最高排序值。在是備選Y中，情況是如此，並且在方框406中，接口3在樹發現過程中連接到節點NMS1。下一步是在方框411中執行，在該方框中，決定它是否為當前交換機Sl的最後接口。如果情況不是如此，則在發現過程中只記錄4妻口3。因此，否備選N引導回方衝匡404以獲得交換機Sl上的接口1。方框405現在給出引導到方框407的否備選N，在該方框中，決定接口是否只達到一個路由器。情況不是如此，並且這給出引導到方框409的否備選N。在此方框中，決定接口是否達到任何交換機，在是備選Y中情況是如此。在方框410中，接口1連接到交換機S3，並且在後面的方框411中，問題"最後的接口？"給出否備選N。帶有方框404、405、407和409的過程為交換機Sl朝向其它交換機的所有接口重複進行，直至方框409中的問題給出引導到方框411的否備選N。此方框中的否備選N引導到方框404、405和407。現在，方框407中的問題給出是備選Y,並且在方框408中，接口4連接到路由器R1。過程通過方框411繼續，並且此方框中的是備選Y引導到帶有是否為最後交換機問題的方框412。否備選N引導到方框403，並且過程如所述為網絡的下一交^:機重複進行。重複繼續進行，直至最後交換機的最後接口在方框412中給出是備選，並且過程在方框413中結束。要注意的是，到物理鏈路PL2的被阻塞的接口在上述過程中未被發現。被阻塞的接口發現如上所述，發現過程以在所有交換機接口上啟用生成樹協議xSTP開始。xSTP如所述生成一致且無環的生成樹STl，並且因此，一些交換機接口可被阻塞。一個示例是到圖1中網絡NW1的物理鏈路PL2的接口。為完成初始化階段，交換機上的這些被阻塞的接口也必須被發現。xSTP阻塞的接口的發現可使用網橋MIB中如"指定網橋"等一些欄位完成。不過，那些欄位是可選的，並且一些供應商不實現它們。因此，在本方法中，找到了一種不同的方案使用鏈路斷開陷阱(linkdowntrap)。在接口不再通過電纜感應其配對(pair)的電壓時，鏈路斷開陷阱發生。它通常在鏈路可能由於鏈路故障而被斷開時發生。此類情況下，交換機嘗試向管理系統警告該事件。此鏈路斷開陷阱攜帶對拓樸發現有用的信息，如檢測到故障的接口的接口ID和發出陷阱的交換機的IP位址。此數據用於發現剩餘接口。要生成鏈路斷開陷阱，發現機制必須造成故障。首先，過程PTDP必須做的是檢查哪些接口處在接通(UP)狀態，以及哪些接口不屬於發現的樹。隨後，對於每個接口，過程必須將它關閉，並匹配從應從相關鏈路兩端處的交換機接收的兩個陷阱獲得的信息。然而，如杲生成樹協議xSTP在運行，一些接口可能在拓樸變化期間被阻塞，這可能導致管理節點NMS1與其它節點之間的連接丟失太長。這些瞬態極難處理，並且必須避免。一個可能的解決方案是使靜態配置的服務VLANVLAN1匹配由生成樹協議xSTP確定的生成樹。VLAN現在進行配置，或者以前已配置並且現在進行重新配置。隨後，在開始發現至被阻塞的接口的不活動鏈路前，可禁用協議xSTP。注意，排除在服務VLANVLAN1之外的接口不轉發數據業務，但仍在故障時生成陷阱。服務VLAN在本說明中也稱為數據通信網絡DCN。在此階段結束時，生成樹協議xSTP可根據網絡類型打開或不打開。例如，在MAN中，生成樹協議xSTP可能不適合，特別是在應用保護切換，以及基於最近發現的網絡的物理拓樸，通過流量工程算法(trafficengineeringalgorithm)計算靜態VLAN拓樸時。另一方面，在企業LAN中，網絡運營商將最可能決定保持運行生成樹協議xSTP。這種情況下，算法包括所有節點的所有埠回到服務VLAN中，並且重新激活生成樹協議xSTP。注意，只有屬於不活動物理鏈路的4妄口4支關閉，因此，由於這些鏈路不是生成樹的一部分，不影響網絡連接。注意，排除在VLAN之外的接口不轉發數據業務，但仍在故障時生成陷阱。對於被阻塞的接口的發現起作用，這是必需的。通過使用接口MIB(IFMIB)中的一些欄位，經協議SNMP，關閉並隨後打開被阻塞的接口。圖5示出關於下面將描述的方法的流程圖。在方框501中，配置所有交換機的VLAN,從而重新產生生成樹拓樸。在例示網絡NW1中，到物理鏈路PL2的接口禎:排除在VLAN之外。在方框502中，在所有交換機Sl-S7上禁用協議xSTP。在方框503和504中，過程連續選擇節點和接口，並且隨後過程開始調查接口。在方框505中，調查接口是否接通且未連接到VLAN樹，例如，交換機S3上的接口3。在否備選N中，過程繼續到方框511以了解它是否為最後的"f妻口。在^^備選Y中，在方框506中關閉並隨後再次打開接口。在方框507中，調查是否接收到兩個預期的陷阱，並且在是備選Y中，在方框510中，接口3連接到其鏈路對等(linkpeer)。在方框507中的否備選N中，在方框508中調查這是否為該4婁口第三次發生。在否備選N中，重複進行方框506和507中的動作。在方框508中的是備選Y中，在方框509中接口設為未解決狀態。在方框511中，調查它是否為所討論的交換機的最後接口。如果不是，即否備選N,則過程從方框504重複進行。對於交換機Sl,是備選Y是實際的，並且在方框512中調查它是否為網絡的最後交換機。對於網絡NWl,仍有交換機要處理，因而存在否備選N。過程從方框503重複進行，直至所有交換機的所有被阻塞的接口被發現。在此階段(被阻塞的接口發現)結束時，拓樸發現方法的初始化階段已準備就緒。這意味著網絡NW1的初始物理拓樸已被發現，並由節點NMS1中的系統NMS存儲。網絡中的變化，即時時間環即時時間環(on-the-flytimeloop)是無限環，旨在發現在網絡正常操作期間網絡中的變化。基本上，它一直通過協議SNMP循環搜索接口狀態，並將之與其以前的存儲在管理節點NWS1的數^居庫中的狀態進行比較。由於網絡中的任何修改導致一個或多個接口狀態的變化，因此，此方法覆蓋所有可能性鏈路、節點或網絡段的添加和移除。系統NMS到達交換機，並通過在上述初始化時間期間以前計算得出的數據通信網絡DCN獲取陷阱。添加或移除鏈路結合圖6，將描述示例鏈路添加情況的示例。圖6示出帶有交換機Sll-S41、路由器R11-R41和帶網絡管理系統NMS的管理節點NMS11的網絡NW2。圖形示出了一種情形，其中，虛線是交換機S21的接口12與S31的接口13之間的新物理鏈路PL3。NMS11檢查交換機S21或S31的接口狀態時，它將在網絡中檢測新連接。下一步是將檢測到的接口斷開，例如，接口12,並且等待輸入陷阱以i^更發現此連接的另一對等接口13。這種情況下，NMS將獲取交換才凡S21和S31的鏈路斷開的陷阱，因而發現新鏈路PL3。如果節點NMS11未獲取陷阱或只獲取一個陷阱，則它將打開然後關閉接口三次。如果情況不變，則方法將斷定它不是新連接情況，而是新節點情況，並且將運行下面的"添加和移除節點或網絡段，，標題下所述的步驟。鏈路移除是比添加更簡單的動作。這是因為節點MSll中的系統NMS不必斷開和接通接口，而只需在其資料庫中將接口狀態更改為斷開。不過，如果已移除鏈路之一例如是數據通信網絡DCN的一部分，則這可導致故障。此問題和其它相關問題在下面的標題"魯棒性和互操作性"下詳細論述。添加和移除節點或網絡段在過程PTDP無法在鏈路添加階段期間獲取兩個正確的對應陷阱時，它將斷定此連接引導到已添加到網絡的新節點。此節點可只是連接到已經發現的網絡，或者可以是新網絡段的一部分。在這兩種情況下，過程PTDP發現新拓樸。第一步驟是將引導到此新節點的接口添加到DCN。由於每個新節點必須服從標題"要求和假設"下所述的假設，因此，系統NMS能夠經DCN接入新節點。下一步驟是再次運行所有初始化過程，但只對新發現的元件運行。系統NMS發送廣播PING，獲取新地址，發現生成樹，配置DCN以匹配無環連接，禁用xSTP及發現被阻塞的接口，完全如標題"初始化時間"下所述一樣。為檢測節點的移除，系統NMS始終在獲取接口的狀態前向元件發出PING消息。如果得不到回復，它將再嘗試向其發送PING消息三次，如果仍未接收到回復，則發現方法將從拓樸移除該節點及所有其連接。圖7示出段添加的典型情形。由表示要發現的元件的虛線節點和鏈路組成的網絡段NWS2添加到圖6的網絡NW2。元件為交換機S51、S61和S71、路由器R51和物理鏈路PL4。參照圖6中的網絡NW2和圖7中的網絡I殳NWS2，即時方法的完整流程圖在圖8中示出。方法在方框801中開始，並且在方框802中選擇節點中的一個。在方框803中，向選定節點發送PING消息，並且在方框804中，調查是否接收到回復。在否備選N中，在方框805中調查這是否為與以前選定節點有關的第三次嘗試。在否備選N中，方法回到此以前選定的節點。在是備選Y中，在方框805中節點及其連接淨皮移除，並且方法在方框802中選擇另一節點。如果在方框804中，是備選Y是正確的選擇，則方法在方框807中獲取接口的狀態。在方框808中，注意每個接口應包括在內。在方框809中，調查接口狀態是否已更改。在否備選N中，在方框810中調查它是否為節點的最後接口。在否備選N中，在方框808中採用節點的下一接口，並且在是備選中，在方框802中採用網絡的下一節點。在方框809中的是備選Y中，在方框811中，在數椐庫中更改接口狀態。在方框812中，調查接口是否斷開。在是備選Y中，在方框813相關連接被移除，並且方法如所述繼續到方框810。在方框812中的否備選N中，在方框814中先斷開然後接通接口。在等待後，在方框815中調查是否接收到陷阱。在是備選Y中，在方框816添加連接，並且方法如所述採取方框810中的步驟。在方框815中的否備選N中，在方框817中調查這是否與接口有關的第三次嘗試。在否備選N中，重複進行方框814，並且在是備選Y中，在方框818中當前接口由本實施例中節點NMSll中的NMS包括在內。隨後，如網絡NW2—樣，檢查網絡段NWS2。在方框819中，運行節點發現，在方框820中，運行樹發現，並且在方框821中，運行被阻塞的接口發現。在方框802中，方法隨後繼續到下一節點。魯棒性和互操作性在發現物理拓樸的機制執行期間，可能發生故障，這可阻止它計算完整的拓樸。下面將描述為處理此類故障而能夠實現的對策。丟失的消息過程PTDP依賴如協議SNMP等同步協議消息的交換，以獲取完成其任務需要的信息。如果這些消息中的一個消息丟失，例如，"獲取回復"消息，則過程PTDP將阻塞，永遠等待回復。其它情況下，由於某一未知的原因，所討論的交換機可在接口斷開時不發送陷阱，導致相同的問題-記住過程PTDP預期是有陷阱的。過程PTDP通過定時器和重試處理此類條件。基本上，每次它在等待回復或陷阱時啟動定時器。定時器到達某個閾值時，則過程停止等待並轉到下一步驟。在圖3的PING廣播情況下，過程PTDP發出PING廣播，並等待超時，從而登記所有到達的回覆。此過程重複三次，過程PTDP忽略已經登記的回覆。在圖5的陷阱接收情況下，過程PTDP經協議SNMP關閉和打開接口，並等待應由該接口及實際鏈路另一端處的另一接口所生成的陷阱。如果超時已到，並且預期陷阱未到達，則過程PTDP最多三次重複此過程。陷阱未到達的原因是它未由對應交換機生成(如由於某一未知原因它偶爾發生的一樣)，或者在途中^皮丟棄。如果在那些嘗試後，過程PTDP仍未能接收預期的陷阱，則它轉到下一接口。此下一接口可以是在鏈路另一端處的接口，這種情況下，以前嘗試過的接口又有一次機會生成由PTDP接收的陷阱。因此，方法是魯棒的。即使接口在初始化階段期間未祐發現，它在過程PTDP進入即時時間環拓樸發現時的網絡操作時間期間仍有可能祐A現。移除元件在數據通信網絡DCN由網絡的常規鏈路組成時，移除可以是嚴重的問題(帶內DCN方案)。例如，鏈路的移除可導致網絡管理系統NMS和幾個其它元件之間的通信中斷。除此之外，如FHP等故障處理協議將如鏈路故障一樣處理此移除。過程PTDP的主要重心是在其操作期間發現第2層L2網絡的完整物理拓樸和添加新元件。即使能夠進行移除檢測，移除任何網元的正確過程是要在執行前對其進行安排。首先，網絡管理器應停止過程PTDP,在資料庫上手動移除元件以便將它與新拓樸匹配，並且隨後再次啟動過程PTDP。然而，此時過程PTDP將不運行初始化時間，而是使用資料庫信息組合物理拓樸。在此之後，過程將保持運行即時時間環，旨在發現新變化。測試在測試床網絡上已實-驗性地調查了幾個物理拓樸。每個拓樸^皮測試了數十次以強調過程PTDP，並且在機制的平均收斂時間中獲耳又更高的可信度。為此已開發了自動化的測試軟體。圖9示出已在測試床中實現的物理拓樸之一網絡NW3。此拓樸由兩個D-linkDES-3526交換:機S12、S22和六個ExtremeSummit-200交換機S32、S42、S52、S62、S72、S82加三個基於LinuxIntel的PC路由器R12、R22、R32及管理節點NMS12組成。此拓樸包含許多環，這使得機制更難以確定網絡的物理拓樸。本說明中的機製成功地通過所有測試，在其初始化時間期間平均用了約3分鐘識別節點和確定物理拓樸。在拓樸發現完成後，方法開始循環檢查所有節點以便獲取新修改，在網絡的正常操作期間，機制再次成功檢測到鏈路、節點和網絡段的添加和移除。執行方法的設備圖10中示出執行上述方法的設備的實施例。設備包括配有網絡管理系統NMS的管理節點120和拓樸伺服器121。設備也包括能夠連接到管理節點120的節點N1、N2和N3。節點N1、N2和N3中的每一個具有連接到地址轉發表AFT123的生成樹協議xSTP裝置122,該轉發表又連接到網橋管理信息庫MIB124。該信息庫又連接到MIB-II125和簡單網絡管理協議SNMP裝置126。管理節點120經telnet連接到xSTP裝置122，並且也連接到SNMP裝置126。xSTP裝置不^f旦用於避免笫2層網絡中的可能環路，而且也填充地址轉發表AFT。AFT信息存儲在網橋MIB124中，並且由NMS通過SNMP"獲取"命令接收。NMS能夠使用telnet命令打開和關閉xSTP。也示出了至受管理網絡中交換機的鏈路127。權利要求1.發現電信網絡(NW1)的物理拓撲的方法，所述網絡包括通過物理鏈路(PL1，PL2)互連的節點，其中所述節點包括交換機(S1-S7)、路由器(R1-R4)和網橋及帶有網絡管理系統(NMS)的管理節點(NMS1)，以及其中所述節點具有接口(1，2，3...)，在所述接口上生成樹協議xSTP被啟用以設定生成樹拓撲，所述方法包括以下步驟-為所述交換機、路由器和網橋配置(21)所述管理節點(NMS1)的IP位址(IPN)；-發現(23)所述節點，所述發現包括所述管理節點(NMS1)廣播(101)節點發現消息(Pi1)，並且在從所述節點(S1-S7，R1-R4)之一接收(102)回復消息(RPi1)時將該節點添加到所述網絡物理拓撲；-發現(24)藉助於所述xSTP設定的所述物理鏈路(PL1)的所述樹拓撲，其中所述發現包括所述管理節點(NMS1)從所述交換機(S1-S7)維護的地址轉發表AFT檢索(401)信息，並為每個所述交換機指配(402)排序值(RV)，所述排序值取決於每個交換機看到的所述交換機的數量，並且藉助於所述排序值，發現所述物理鏈路(PL1)。2.根據權利要求1所述的發現電信網絡的物理拓樸的方法，其中所述排序值(RV)到所述交換機(S1-S7)之一的所述指配包括-確定(401)所述一個交換機(S1)在所述網絡(NW1)中看到的節點總數；國通過從所述總數排除經包含至所述管理節點(NMS1)的MAC地址的所述交換機(S1)的所述接口(1)看到的多個所述節點，確定(402)所述交換機(S1)的所述排序值(RV)。3.根據權利要求2所述的發現電信網絡的物理拓樸的方法，包括-確定(402)所述交換機中第一交換機的所述排序值；-確定(409)所述交換機(SW3)中帶有在所述第一交換機的所述排序值後下一更低排序值的第二交換機；-確定(410)在所述第一交換機(S1)上接收所述第二交換機的所述接口(l);-確定(405,406)在所述第二交換機(S3)上引導到所述管理節點(NMS1)的所述接口(4);-在所述管理節點(NMS1)的所述NMS中通過所述發現網絡中的鏈路(PL1)將所述第一交換機上的所述接口(1)和所述第二交換機上的所述4妄口(4)互連(410)。4.根據權利要求l、2或3所述的包括發現被阻塞的接口的發現電信網絡的物理拓樸的方法，所述發現包括-配置(501)VLAN(VLAN1)以只包括由所述xSTP獲得的所述樹拓樸；-禁用(502)所述xSTP;-確定(505)所述#1阻塞的接口接通且未連接到所述VLAN(VLAN1);-關閉和打開(506)所述被阻塞的接口，並記錄(507)來自鏈路每端的匹配鏈路斷開陷阱；-將所述#1阻塞的接口連接(510)到其鏈路對等接口。5.根據權利要求4所述的發現電信網絡的物理拓樸的方法，其中所述物理鏈路的所述樹拓樸中的變化被發現，所述方法包括-循環搜索(807)所述節點的所述接口的狀態；-將新找到的狀態與以前的狀態進行比較(809);以及-將發現的鏈路(PL3)添力口(816)到所述網絡拓樸。6.根據權利要求5所述的發現電信網絡的物理拓樸的方法，包括畫檢查(809)所述交換才幾之一的所述接口的狀態；-通過檢測至所述交^灸機的所述接口之一的所述匹配鏈路對等接口，發現(814)添加的鏈路，所述檢測由兩個對應的鏈路斷開陷阱執行。7.根據權利要求5所述的發現電信網絡(NW2，NWS2)的物理拓樸的方法，包括-檢查(809)所述交換機(S41)之一的所述接口的狀態；-未能(814,815)為所述接口(4)之一檢測兩個對應的鏈路斷開和接通陷阱；-將所述接口添力口(818)到所述網絡(NW2);-重複(819，820，821)所述拓樸發現以發現經所述一個接口(4)連接的網絡段(NWS2)的結構。8.用於發現電信網絡的物理拓樸的設備，所述設備包括帶有網絡管理系統NMS的管理節點(NMSl)和包括由物理鏈路(PLl,PL2)互連的節點的網絡(NW1),其中所述節點包括配置有所述管理節點(NMS1)的IP位址(IPN)的交換機(S1-S7)、路由器(R1-R4)和網橋，以及其中所述交換機具有接口(l,2,3...)，在所述接口上生成樹協議xSTP在xSTP裝置(122)中被啟用以設定生成樹拓樸，所述設備包括-所述管理節點(NMS1)設置為發現所述節點，這包括所述管理節點(NMSl)廣播節點發現消息(Pil)，並且在從所述節點(S1-S7;Rl-R4)之一接收回復消息(RPil)時設置為將該節點添加到所述網絡物理拓樸；-所述管理節點(NMSl)設置為發現藉助於所述xSTP設定的所述物理鏈路(PL1)的所述樹拓樸，這包括所述管理節點(NMS1)從所述交換機(S1-S7)維護的地址轉發表AFT(123)檢索信息，並為每個所述交換機指配排序值(RV)，其中所述管理節點(NMS1)設置為發現每個交換機看到的所述交換機(S1-S7)的數量以生成所述排序值(RV)，並且藉助於所述排序值，發現所述物理鏈路(PL1)。9.根據權利要求8所述的用於發現所述電信網絡(NW1)的物理拓樸的設備，其中所述管理節點(NWS1)設置為將所述排序值(RV)指配到所述交換機(S1-S7)之一，包括-所述管理節點(NMS1)設置為確定(401)所述一個交換機(S1)看到的所述網絡(NW1)中的節點總數；-所述管理節點(NMS1)設置為通過從所述總數排除經包含至所述管理節點(NMS1)的MAC地址的所述交換機(S1)的所述接口(3)看到的多個所述節點，確定(402)所述交換才幾(S1)的所述排序值(RV)。10.根據權利要求9所述的用於發現所述電信網絡的物理拓樸的設備，包括-所述管理節點(NMS1)設置為確定(402)所述交換機的第一交換機(S1)的所述排序值(RV);垂所述管理節點(NMS1)設置為確定(409)所述交換機中帶有在所述第一交換機的所述排序值後下一更低排序值的第二交換機(S3);誦所述管理節點(NMS1)設置為確定(410)在所述第一交換機(S1)上接收所述第二交換機(S3)的所述接口(1);國所述管理節點(NMS1)設置為確定(405，406)在所述第二交換機(S3)上引導到所述網絡管理系統節點(NMS1)的所述4妻口(4);-所述管理節點(NMS1)設置為在所述管理節點(NMS1)的所述NMS中通過所述發現網絡中的鏈路(PL1)將所述第一交換機(S1)的所述接口(1)和所迷第二交換機(S3)的所述接口(4)互連(410)。11.根據權利要求8,9或10所述的用於發現電信網絡(NW1)的物理拓樸的設備，所述NMS設置為發現所述節點的被阻塞的接口，這包括所述管理節點(NMS1)設置為匿配置(501)VLAN(VLAN1)以只包括由所述xSTP裝置(122)中的所迷xSTP獲得的所述樹拓樸；-禁用(502)所述xSTP;-確定(503)所述被阻塞的接口接通且未連接到所迷生成樹拓樸；-關閉和打開(506)所述被阻塞的接口，並記錄來自鏈路(PL2)每端的匹配鏈路斷開陷阱；-將所述^f支阻塞的接口連接(510)到其鏈路對等接口。12.根據權利要求8到11任一項所述的用於發現電信網絡(NW2)的物理拓樸的設備，其中所述物理鏈路(PL1，PL2，PL3)的所迷樹拓樸中的變化一歧現，所述設備包括誦所述管理節點(NMS1)設置為循環搜索(807)所迷節點的所述接口的所述狀態；-所述管理節點(NMS1)設置為將新找到的狀態與以前的狀態進行比4交(809);以及-所述管理節點(NMS1)設置為將發現的鏈路(PL3)添力。(816)到所述網絡拓樸。13.根據權利要求12所述的用於發現電信網絡的物理拓樸的i殳備，包括-所述管理節點(NMS1)設置為檢查(809)所述交換機之一的所述4妄口的狀態；-所述管理節點(NMS1)設置為通過檢測至所述交換機的所述接口之一的匹配鏈路對等接口，發現(814)添加的鏈路，所述檢測由兩個對應的鏈路斷開陷阱執行。14.根據權利要求12所述的用於發現電信網絡(NW2，NWS2)的物理拓樸的設備，包括國所述管理節點(NMS1)設置為檢查(807)所述交換機(S41)之一的所述接口(4)的狀態；-所述管理節點(NMS1)設置為嘗試(814,815)為所述接口(4)之一檢測兩個對應的鏈路斷開和接通陷阱；-所述管理節點(NMS1)設置為在未能檢測所述兩個對應的鏈路斷開和接通陷阱時將所述接口添力口(818)到所述網絡(NW2);-所述管理節點(NMS1)設置為重複(819,820，821)所述拓樸發現以發現經所述一個接口(4)連接的網絡(NWS2)的結構。全文摘要網絡(NW1)具有通過生成樹(ST1)中的鏈路(PL1)和到被阻塞接口的鏈路(PL2)互連的交換機(S1-S7)、路由器(R1-R4)和管理節點(NMS1)。交換機和路由器具有管理節點的IP位址。通過管理節點(NMS1)廣播PING消息(PiI)發現節點，並在回復(RPiI)時將節點添加到拓撲。由於管理節點從交換機檢索地址轉發表，並為它們指配排序值，因此，生成樹(ST1)被發現。從最高排序節點開始，按順序連接更低排序節點。通過配置VLAN(VLAN1)只包括生成樹(ST1)並禁用後者而發現被阻塞的接口(PL2)。被阻塞的接口被關閉並打開，匹配鏈路斷開陷阱被記錄，並且對應的鏈路(PL2)被發現。循環檢查接口(1，2，3…)的狀態是否有變化，並且添加新鏈路和網絡段。只需要交換機的基本管理特性，並且發現所有節點和鏈路。文檔編號H04L12/24GK101595678SQ200780047013公開日2009年12月2日申請日期2007年10月9日優先權日2006年12月20日發明者J·法卡斯,M·羅傑裡奧薩爾瓦多,V·加西亞德奧裡維拉申請人:艾利森電話股份有限公司