綜合型網絡拓撲發現方法

2023-07-01 14:11:06 1

綜合型網絡拓撲發現方法【專利摘要】本發明提供了一種綜合型網絡拓撲發現方法，有效利用合理的線程分配，更適應、更快、更準確的發現網絡邏輯鏈路拓撲和物理鏈路拓撲，能夠適應異構性網絡，發現鏈路準確性提高、發現大型網絡速度加快、並能提供線程調節功能。【專利說明】綜合型網絡拓撲發現方法【【
技術領域：
】】[0001]本發明涉及一種網絡拓撲圖的發現方法。【【
背景技術：
】】[0002]現代網絡正處於蓬勃發展的時期，交換機和路由器及其他設備的管理也是日益重要。對於網絡管理員來說，能夠獲取網絡的拓撲狀態信息是管理網絡的重要工作。網絡拓撲狀態信息可以顯而易見地看到設備狀態，鏈路通暢狀態，鏈路流量信息，當前鏈路負載等重要信息，讓管理員更智能、更輕鬆地管理網絡。[0003]網絡拓撲分為物理鏈路拓撲和邏輯鏈路拓撲。物理鏈路拓撲關注網絡設備與設備埠之間的實際連接關係，並能夠進行如下:設備狀態展示、網絡性能監控和故障定位、資源管理。邏輯鏈路拓撲關注設備路由跳轉方向，這個是管理員配置設備路由所展示的結果，此拓撲圖能夠清晰的看到管理員配置路由信息，方便管理員管理路由信息。[0004]目前網絡拓撲發現技術包括:傳統的三層網絡連接發現(路由表路由跳轉鏈路發現)、常規的AFT(addressforwardingtable)運算發現(利用地址轉發表)、廠商私有的內部協議發現等等。這些方法都具有很大的片面性，只局限於特定的網絡或者不能夠最大程度地發現設備連接關係。[0005]傳統的三層網絡連接發現，只是網絡層的路由與路由、路由與子網之間的關係，只能作為三層路由邏輯鏈路拓撲關係，不能真正體現實際設備之間的連接。[0006]常規的AFT表運算發現，研究者已經提出了很多方法，來發現網絡物理鏈路連接關係，也就是網絡層的拓撲結構。目前也已經有比較完善的解決方案，由於設備支持snmp(SimpleNetworkManagementProtocol,簡單網絡管理協議)和設備連接的異構，也只能做到儘量達到最精確。但是需要很理想的環境，所以也有比較大的缺陷。[0007]廠商私有的內部協議發現，如cisco(思科公司)的cdp(CiscoDiscoveryProtocol,思科發現協議)專門為cisco設備物理拓撲連接而定製的協議,只能用於發現cisco環境下的物理連結關係，此發現方法局限性比較大。[0008]LLDP(LinkLayerDiscoveryProtocol,鏈路層發現協議)是一個廠商無關的二層協議，這個協議如CiSCO的Cdp協議，由於但大部分設備廠商並沒有很好地實現此協議，因而，局限性也比較大。【【
發明內容】】[0009]本發明需解決的技術問題是提供一種更適應異構的網絡環境，大大提高拓撲物理鏈路發現精確性的綜合型網絡拓撲發現方法。[0010]為解決上述的技術問題，本發明設計了一種綜合型網絡拓撲發現方法，包括以下的步驟=Stepl:初始化拓撲發現引擎，包括:初始化存放發現數據的緩存集合以及發現後產生的結果數據集合、初始化路由發現線程、初始化子網發現線程、初始化LLDP發現線程、初始化CDP發現線程、初始化單個設備發現線程、初始化拓撲監控線程、初始化設備入庫線程。St印2:初始化之後，路由發現線程、子網發現線程、LLDP發現線程、CDP發現線程、設備發現線程、初始化拓撲監控線程，一起協同發現；Step3:以上線程協同發現得出「支持SNMP設備」、「不支持SNMP設備」、「子網與設備之間的連結關係」、「三層設備與三層設備之間的連接關係」;Step4:執行設備入庫線程，根據「支持SNMP設備」、「不支持SNMP設備」、「子網與設備之間的連結關係」、「三層設備與三層設備之間的連接關係」的信息得出設備與設備的物理連接關係，結束髮現。[0011]作為本發明進一步改進，拓撲發現包括網段發現和全網發現。[0012]作為本發明進一步改進，所述路由發現線程的操作步驟包括:(I)、檢測路由，發現數據緩存集合內有IP設備；(2)、對該IP設備進行收集信息:system組、interface組、ipAddrTable組、ipRouteTable組、ipNetToMediaTable組；(3)、判斷此設備是否支持CDP、LLDP;(4)、當發現完成，把此IP設備加入到已發現路由集合中，並從正在發現集合中移除此IP設備。[0013]本方法有效利用合理的線程分配，更適應、更快、更準確的發現網絡邏輯鏈路拓撲和物理鏈路拓撲，能夠適應異構性網絡，發現鏈路準確性提高、發現大型網絡速度加快、並能提供線程調節功能。【【專利附圖】【附圖說明】】[0014]圖1是本發明綜合型網絡拓撲發現方法的流程圖。【【具體實施方式】】[0015]下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步說明。[0016]本發明提供了一種綜合型網絡拓撲發現方法，更適應異構的網絡環境。並且，發現鏈路準確性非常高。[0017]如圖1所示，本發明綜合型網絡拓撲發現方法包括以下多個步驟:[0018]步驟I【初始化拓撲發現引擎】[0019]1.1)初始化存放發現數據的緩存集合和發現後產生的結果數據集合。[0020]1.2)拓撲發現包括『全網發現』和『網段發現』[0021]1.2.1)全網發現可以添加開始發現的種子設備，如果沒有添加就從網管伺服器獲取伺服器的默認網關當作開始發現的種子設備，並把種子設備加入到存放路由待發現的緩存集合中。[0022]1.2.2)網段發現可以添加多個網段發現，並把網段集合加入到存放開始發現的緩存集合中。[0023]1.3)初始化線程:初始化路由發現線程，初始化子網發現線程，初始化LLDP發現線程，初始化CDP發現線程，初始化單個設備發現線程，初始化拓撲監控線程，初始化設備入庫線程。設備發現線程包括路由發現線程和單個設備發現線程。[0024]步驟2【多線程協同發現】[0025]2.1)路由線程發現，路由線程檢測到路由待發現數據緩存集合內有IP設備，就開始分配一個路由處理線程去處理此IP設備。對該設備進行判斷是否已經發現，如果已經發現則退出發現並此處理線程中斷運行。如果未發現過則，判斷是否支持路由。如果不支持則退出發現並此處理線程中斷運行。[0026]2.1.1)對該設備進行收集信息:system組、interface組、ipAddrTable組、ipRouteTable組、ipNetToMediaTable組。根據廠商型號對照表判斷該設備是什麼廠商、什麼類型、什麼型號的設備。並把此設備信息加入SNMP發現後數據緩存中。如果是交換機則加入交換機集合中，如果是路由器則加入到路由器集合中。[0027]2.1.2)根據ipNetToMediaTable表ARP數據，把IP-MAC加入到已經發現IP-MAC集合緩存中。根據interface表接口物理地址把此設備ip與物理地址加入到已經發現IP-MAC集合緩存中。建立IP與MAC的對應關係。[0028]2.1.3)根據ipAddrTable表，取出此設備多個IP，並加入IP-ManagerIP集合緩存中。建立IP與管理IP的對應關係。保存設備發現的唯一性。[0029]2.1.4)根據ipRouteTable表,循環此表判斷。[0030]當RouterType為4(直接連接)時，ipRouteNextHop為0.0.0.0時，根據ipRouteDest和ipRouteMask構造出一個子網，判斷是否在子網待發現數據的緩存集合中或正在處理集合中或者已經發現完成。如果沒則加入到子網待發現集合中。進行步驟3.1。[0031]當RouterType為3(直接連接)時或者RouterType為4(間接連接)，判斷ipRouteNextHop(下一跳)是否為一個可分配的IP位址，如果是外網地址則構造出一條外網鏈路加入到外網集合緩存中。如果是內網地址並ipRouteDest為0.0.0.0ipRouteNextHop不為0.0.0.0並且ipRouteMask為0.0.0.0則，則判斷ipRouteNextHop值是否在路由待發現數據的緩存集合中或正在處理集合中或者已經發現完成。如果沒則加入路由待發現的緩存集合中。此數據又進行『步驟2』。然後根據此設備IP與ipRouteNextHop構造出路由邏輯鏈路，在已發現路由邏輯鏈路緩存中判斷是否存在此鏈路，如果不存在則加入此路由邏輯鏈路中。[0032]2.1.5)判斷此設備是否支持⑶P，如果支持則判斷是否在⑶P待發現數據的緩存集合中或正在處理集合中或者已經發現完成。如果沒則把此IP加入到CDP待發現集合中。[0033]2.1.6)判斷此設備是否支持LLDP，如果支持則判斷是否在LLDP待發現數據的緩存集合中或正在處理集合中或者已經發現完成。如果沒則把此IP加入到LLDP待發現集合中。[0034]2.1.7)此路由設備發現完成，把此ip加入到已發現路由集合中，並從正在發現集合中移除此ip。[0035]3.1)子網線程發現(網段線程發現相同)，子網線程檢測到子網待發現集合中有子網記錄，就分配子網處理線程，子網處理線程根據ipRouteDest和ipRouteMask計算出起始IP和結束IP，並遍歷加入待發現IP設備中。同時啟動單個IP處理線程。[0036]3.2)單個IP處理線程檢測到待發現集合中數據。就開始處理。Ping探測判斷IP是否存活。如果不存活則退出，如果存活則進行snmp探測判斷是否支持SNMP。[0037]3.2.1)支持SNMP[0038]判斷是否支持路由，如果支持路由，則判斷此IP是否在路由待發現數據的緩存集合中或正在處理集合中或者已經發現完成，如果沒則加入路由待發現的緩存集合中。此數據又進行『步驟2』。[0039]3.2.2)如果不支持路由，則進行步驟2.1.1、步驟2.1.2、步驟2.1.3，並根據ipAddrTable表,循環獲取ipAdEntAddr和ipAdEntNetMask構造出一個子網，判斷是否在子網待發現數據的緩存集合中或正在處理集合中或者已經發現完成。如果沒則加入到子網待發現集合中。然後進行步驟2.1.5、步驟2.1.6。[0040]3.2.3)不支持SNMP[0041]判斷是否為主機設備或者未知設備，獲取設備名稱，設備mac構造設備信息，並判斷此ICMP設備是否已經發現，如果沒發現則就加入到已發現ICMP集合中。[0042]4.1)LLDP線程發現，LLDP線程檢測到LLDP待發現集合中有記錄。則分配LLDP子處理線程，收集LLDP表信息IIdpRemTable，並分析得到本地埠、遠程IP和遠程埠，組裝物理鏈路。判斷物理鏈路已發現集合緩存中是否存在。如果不存在則加入物理鏈路已發現集合緩存中。[0043]5.1)⑶P線程發現，⑶P線程檢測到CDP待發現集合中有記錄，則分配⑶P子處理線程，收集⑶P表信息cdpCacheTable，並分析得到本地埠、遠程IP和遠程埠，組裝物理鏈路。判斷物理鏈路已發現集合緩存中是否存在。如果不存在則加入物理鏈路已發現集合緩存中。[0044]6.1)拓撲監控線程。待路由發現線程XDP發現線程、LLDP發現線程，子網發現線程(網段發現線程)所有待發現集合和正在發現集合都為空時。則進行ATF常規算法計算。[0045]7.DAFT線程發現，獲得前面所有的交換機，並獲取所有交換機的dotIdTpFdbTable(dotIdTp組下和qBridgeMIB組下)，並分析每個交換機的ATF表數據，把同埠的mac放入同一集合中。Port:Nmac關係。[0046]7.2)連接規律解析:[0047]定義1.令網絡中第i臺交換機Si的第j個埠為Sij，Aij表示交換機Si的地址轉發表中通過埠Sij收到的源MAC地址集合；Pij表示Si上除Sij以外的其它埠地址轉發表的併集.Aij和Pij中都包括交換機、主機、路由器的MAC地址。[0048]定義2.標誌節點:當算法運行的主機在預發現的子網中時，將此主機命名為標誌節點，若不在，則將目標子網中能轉發算法運行的主機發出的數據包的路由器節點定為標誌節點。[0049]定義3.葉埠:若Aij中未出現交換域中其它交換機(包括其他子網)和本子網標誌節點的MAC地址，則稱埠Sij為葉埠。[0050]定義4.上行埠:指Aij中出現本子網標誌節點MAC地址的埠。[0051]定義5.下行埠:指Aij中沒有出現本子網標誌節點MAC地址的埠.[0052]定義6.葉交換機:若一臺交換機所有的下行埠都為葉埠則稱該交換機為葉交換機.[0053]定義7.ForwardSet(S):交換機S所有下行埠的AFT記錄的交換機MAC地址集合。即從工作機出發通過交換機S所能到達的所有交換機。[0054]定理:生成樹中所有交換機的下行埠是完整的，且子網內交換機按照ForwardSet從小到大放入隊列中。對於隊[0055]首元素Sk，在隊列中從Sk的位置後開始查找到第一個滿足條件Aip(Sk)UForwardSet(Sk)的埠Sij，則此埠Sij與Skl直接相連(如果Sij與Skl通過Hub等啞節點相連也認為是直接相連)。根據此算法循環遍歷得到對於交換機物理鏈路信息。判斷物理鏈路已發現集合緩存中是否存在。如果不存在則加入物理鏈路已發現集合緩存中。[0056]8.1)算法發現完成。[0057]以上所述的僅是本發明的實施方式，在此應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出改進，但這些均屬於本發明的保護範圍。【權利要求】1.一種綜合型網絡拓撲發現方法，其特徵在於，包括以下的步驟:Stepl:初始化拓撲發現引擎，包括:初始化存放發現數據的緩存集合以及發現後產生的結果數據集合、初始化路由發現線程、初始化子網發現線程、初始化LLDP發現線程、初始化CDP發現線程、初始化設備發現線程、初始化拓撲監控線程、初始化設備入庫線程。St印2:初始化之後，路由發現線程、子網發現線程、LLDP發現線程、CDP發現線程、單個設備發現線程、初始化拓撲監控線程，一起協同發現；Step3:以上線程協同發現得出「支持SNMP設備」、「不支持SNMP設備」、「子網與設備之間的連結關係」、「三層設備與三層設備之間的連接關係」；Step4:執行設備入庫線程，根據「支持SNMP設備」、「不支持SNMP設備」、「子網與設備之間的連結關係」、「三層設備與三層設備之間的連接關係」的信息得出設備與設備的物理連接關係，結束髮現。2.根據權利要求1所述的綜合型網絡拓撲發現方法，其特徵在於，拓撲發現包括網段發現和全網發現。3.根據權利要求2所述的綜合型網絡拓撲發現方法，其特徵在於，所述路由發現線程的操作步驟包括:(I)、檢測路由，發現數據緩存集合內有IP設備；(2)、對該IP設備進行收集信息:system組、interface組、ipAddrTable組、ipRouteTable組、ipNetToMediaTable組；(3)、判斷此設備是否支持⑶P、LLDP;(4)、當發現完成，把此IP設備加入到已發現路由集合中，並從正在發現集合中移除此IP設備。【文檔編號】H04L12/751GK103905314SQ201210585556【公開日】2014年7月2日申請日期:2012年12月28日優先權日:2012年12月28日【發明者】彭小華,紀偉潔,車任秋申請人:上海斐訊數據通信技術有限公司