交換式乙太網絡拓撲發現方法和系統的製作方法

2023-05-09 00:33:06

交換式乙太網絡拓撲發現方法和系統的製作方法
【專利摘要】交換式乙太網絡拓撲發現方法和系統，能夠提高網絡拓撲發現的速度，並具有高容錯能力，其特徵在於，包括以下步驟：①在網絡拓撲發現算法中將設備分為可能有拓撲連接關係的設備和不可能有拓撲連接關係的設備，從而確定所有的候選連接，排除不可能連接；②從可能有拓撲連接關係的候選連接中確定最優結果即真實連接，並通過真實連接得到網絡拓撲。
【專利說明】交換式乙太網絡拓撲發現方法和系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及網絡管理技術，特別是一種交換式乙太網絡(交換式乙太網絡是以交換機為中心構成的一種星型拓撲結構的網絡)拓撲發現方法和系統，能夠提高網絡拓撲發現的速度，並具有聞容錯能力。

【背景技術】
[0002]網絡拓撲發現，即發現設備埠之間的連接關係。快速、自動、準確的拓撲發現在網管領域非常有意義。網絡拓撲可以通過交換機中的轉發表來計算，從而發現設備之間的拓撲關係。交換機依賴其轉發表轉發幀報文，交換機每收到一個幀報文，就在其轉發表中記錄下這個幀報文的源地址和進入該交換機的埠號，當交換機需要發送幀報文時，交換機在轉發表中用目的地址查找與其對應的埠號，通過對應的埠進行幀報文轉發。目前的網絡拓撲發現算法主要分為兩大類，一類是基於交換機本身mac地址的算法，該算法要求任一交換機的轉發表中應該包含其他所有交換機的mac地址。另一類算法不再要求基於交換機本身的mac地址，但是要求交換機中的轉發表是完備的，即所有交換機中的轉發表都必須是同時採集的，並且不能有缺失。第一類基於交換機mac地址的算法要求任一交換機的轉發表中應該包含其他所有交換機的mac，這就要求在每個交換機下的設備(電腦)Ping(通信命令)所有的交換機，這是一個難以完成的工作，甚至在一個小的網絡中都是不現實的。第二類基於完備轉發表的算法也難以實現，因為不可能保證所有交換機都是同時採集的，而且交換機的轉發表存在超時情況，不同交換機上的超時會造成所有交換機轉發表的不一致，並且這種算法由於兩兩比對所有埠，計算量很大。本發明人認為，現有技術中的網絡拓撲發現技術有待提聞速度和容錯能力。


【發明內容】

[0003]本發明針對現有技術中存在的缺陷或不足，提供一種交換式乙太網絡拓撲發現方法和系統，能夠提聞網絡拓撲發現的速度，並具有聞容錯能力。
[0004]本發明技術方案如下:
[0005]交換式乙太網絡拓撲發現方法，其特徵在於，包括以下步驟:①在網絡拓撲發現算法中將設備分為可能有拓撲連接關係的設備和不可能有拓撲連接關係的設備，從而確定所有的候選連接，排除不可能連接；②從可能有拓撲連接關係的候選連接中確定最優結果即真實連接，並通過真實連接得到網絡拓撲
[0006]所述可能有拓撲連接關係的設備滿足以下條件:當「設備A的埠 a」可能與「設備B」相連，同時「設備B的埠 b」可能與「設備A」相連，則「設備A的埠 a」可能與「設備B的埠 b」相連，並將「設備A的埠 a」和「設備B的埠 b」之間的拓撲連接作為候選連接。
[0007]從所述候選連接中確定最優結果即真實連接。
[0008]可能有拓撲連接關係的連接為候選連接，所述候選連接通過以下方式得到:遍歷所有交換機埠，跳過沒有採集到轉發表的埠，如果從某埠採集到轉發表，則任選所述轉發表中的η個mac地址,查找包含任一 mac地址的埠，得到的埠集合為P，埠所屬設備的集合為D，對於任一 P中的元素Pi, D中的任一元素Dj,如果Pi不屬於Dj,則Pi和Dj為候選可能連接。
[0009]實踐中，所述η個mac地址中的η取值為2或3。
[0010]所述真實連接通過以下方式得到:將候選連接按照埠分組，採用(某埠，候選連接埠集合)的形式表示，通過排除算法和最優算法從候選連接埠集合中找到另一埠，這個「另一埠 」與「某埠 」之間的連接即真實連接。
[0011]所述排除算法包括:設需要判斷的連接埠為埠 I和埠 2，如果兩個埠學習到的相同mac大於預設閾值，則這兩個埠不可能有連接關係。
[0012]所述最優算法包括:設需要判斷的連接埠為埠 I和埠 2，設=M1為「埠 I」學習到的mac集合，DM2S 「埠 2所在設備」學習到的Mac集合，M2S 「埠 2」學習到的mac集合，Count指數量,通過CoUnt(M1-(DM2-M2)VCc)Unt(M1)計算出一個可能性閾值,這個可能性閾值越小，則這個連接越可能是真實連接，可能性閾值最小的兩個埠被確定為最優結果即真實連接。
[0013]交換式乙太網絡拓撲發現系統，其特徵在於，採用上述交換式乙太網絡拓撲發現方法構建而成。
[0014]交換式乙太網絡管理系統，其特徵在於，包括上述交換式乙太網絡拓撲發現系統。
[0015]本發明的技術效果如下:採用本發明的交換式乙太網絡拓撲發現方法和系統，能夠做到不依賴交換機本身的mac就可以計算網絡拓撲；或者不需要要求交換機轉發表的完備性，即具備高容錯能力；或者不需要比對所有的埠，快速高效的計算網絡拓撲。由此可見，本發明能夠提聞網絡拓撲發現的速度，並具有聞容錯能力。為了達到快速聞效的目的，本發明只在可能有拓撲連接的設備之間進行計算，所以第一步就是找出可能有拓撲連接的設備。在本發明的算法中，首先，得到一系列的埠到設備的關係，代表了這個埠可能和這個設備相連，然後，通過這個關係就得到了埠和埠之間可能相連，即候選連接。比如，得到了「設備I上的埠 I」可能連接「設備2」，「設備2上的埠 5」可能連接「設備1」，則「設備I的埠 I」和「設備2的埠 5」可能具有相連關係。第二步，對得到的候選連接進行計算，從中找出真正的連接。為了達到高容錯的目的，在本發明採用最優+排除的方式進行計算，即用排除的方法，先把不可能相連的排除，然後，在剩下的裡面找出一個最優的結果，即真實的連接。在這一步中，最優判斷算法十分重要，需要確保兩個候選連接，真實連接優於另一個連接。通過上述兩步，即得到了網絡中設備之間的連接，從而得到了網絡拓撲。

【具體實施方式】
[0016]下面對本發明進行說明。
[0017]本發明交換式乙太網絡拓撲發現方法和系統的基本構思為，先計算「候選連接」，然後通過「候選連接」計算「真實連接」。在第一步中，本申請提出了一種快速的候選連接選擇算法，在第二步中，提出了一個「排除」判斷算法(簡稱排除算法)、一個「最優」判斷算法(簡稱最優算法)，通過這兩個算法快速計算「真實連接」。這兩步中的算法都是有別於現有方法的。本發明只在可能有拓撲連接的設備之間進行計算，大大降低了計算量。
[0018]本發明的交換式乙太網絡拓撲發現方法，其特徵在於，包括以下步驟:①網絡拓撲發現算法中將設備分為可能有拓撲連接關係的設備和不可能有拓撲連接關係的設備，從而確定所有的候選連接，排除不可能連接；②從可能有拓撲連接關係的候選連接中確定最優結果即真實連接，並通過真實連接得到網絡拓撲。所述可能有拓撲連接關係的設備滿足以下條件:當「設備A的埠 a」可能與「設備B」相連，同時「設備B的埠 b」可能與「設備A」相連，則「設備A的埠 a」可能與「設備B的埠 b」相連，並將「設備A的埠 a」和「設備B的埠 b」之間的拓撲連接作為候選可能連接。從所述候選連接中確定最優結果即真實連接。
[0019]可能有拓撲連接關係的連接為候選連接，所述候選連接通過以下方式得到:遍歷所有埠，跳過沒有採集到轉發表的埠，如果從某埠採集到轉發表，則任選所述轉發表中的η個mac地址,查找包含任一 mac地址的埠，得到的埠集合為P，埠所屬設備的集合為D，對於任一 P中的元素Pi, D中的任一元素Dj,如果Pi不屬於Dj，則Pi和Dj為候選可能連接。實踐中，所述η個mac地址中的η取值為2或3。所述真實連接通過以下方式得到:將候選可能連接按照埠分組，採用(某埠，候選連接埠集合)的形式表示，通過排除算法和最優算法從候選連接埠集合中找到另一埠，由這另一埠與某埠組成真實連接。
[0020]所述排除算法包括:設需要判斷的連接埠為埠 I和埠 2，如果兩個埠學習到的相同mac大於某一個閾值即預設閾值，則排除相連的可能。所述最優算法包括:設需要判斷的連接埠為埠 I和埠 2，設=M1為「埠 I」學習到的mac集合，DM2為「埠 2所在設備」學習到的Mac集合，M2S 「埠 2」學習到的mac集合，Count指數量，通過Count (M1- (DM2-M2))/Count (M1)計算出一個可能性閾值，這個可能性閾值越小，貝1J這個連接越可能是真實連接，比值最小的兩個埠被確定為最優結果即真實連接。
[0021]交換式乙太網絡拓撲發現系統，其特徵在於，採用上述交換式乙太網絡拓撲發現方法構建而成。
[0022]交換式乙太網絡管理系統，其特徵在於，包括上述交換式乙太網絡拓撲發現系統。
[0023]關於得到候選連接的算法如下:
[0024]首先，遍歷所有埠，如果此埠沒有採集到轉發表，則跳過；否則，任選其中的η個mac,查找包含任一 mac的埠。設得到的埠集合為P,埠所屬設備的集合為D。對於任一 P中的元素Pi, D中的任一元素Dj,如果Pi不屬於Dj,則Pi和Dj可能相連。
[0025]通過上面的描述可以看出，η選取的越大，計算結果越精確，但是計算的時間就越多，如果η選取的越小，計算的結果可能因為轉發表的不一致造成誤差，但是由於每一埠都會選擇mac計算,所以在一個埠選擇的mac不當造成的誤差，由另一個埠選擇的mac得到了補償。從實踐中發現，η取值為2或3即可得到很好的結果。
[0026]候選可能連接算法的偽代碼如下:
[0027]

for ip in 所有埠){

if (P不存在轉發表){

跳過；
[0028]
}
[0029]在p的轉發表中任選η個mac ；
[0030]得到學習到任意一個mac的集合P ；
[0031]得到P所在設備組成的集合D ；
[0032]設S為(埠，相連設備)集合；
[0033]

【權利要求】
1.交換式乙太網絡拓撲發現方法，其特徵在於，包括以下步驟:①在網絡拓撲發現算法中將設備分為可能有拓撲連接關係的設備和不可能有拓撲連接關係的設備，從而確定所有的候選連接，排除不可能連接；②從可能有拓撲連接關係的候選連接中確定最優結果即真實連接，並通過真實連接得到網絡拓撲。
2.根據權利要求1所述的交換式乙太網絡拓撲發現方法，其特徵在於，所述可能有拓撲連接關係的設備滿足以下條件:當設備A的埠 a可能連接設備B，同時設備B的埠 b可能連接設備A，則設備A的埠 a可能連接設備B的埠 b，並將設備A的埠 a與設備B的埠 b之間的連接作為候選連接。
3.根據權利要求2所述的交換式乙太網絡拓撲發現方法，其特徵在於，從所述候選可能連接中確定最優結果即真實連接。
4.根據權利要求1所述的交換式乙太網絡拓撲發現方法，其特徵在於，可能有拓撲連接關係的連接為候選連接，所述候選連接通過以下方式得到:遍歷所有埠，跳過沒有採集到轉發表的埠，如果從某埠採集到轉發表，則任選所述轉發表中的η個mac地址，查找包含任一 mac地址的埠，得到的埠集合為P，埠所屬設備的集合為D，對於任一 P中的元素Pi, D中的任一元素Dj,如果Pi不屬於Dj，則Pi和Dj為候選連接。
5.根據權利要求4所述的交換式乙太網絡拓撲發現方法，其特徵在於，所述η個mac地址中的η取值為2或3。
6.根據權利要求4所述的交換式乙太網絡拓撲發現方法，其特徵在於，所述真實連接通過以下方式得到:將候選連接按照埠分組，採用(某埠，候選連接埠集合)的形式表示，通過排除算法和最優算法從候選連接埠集合中找到另一埠，由這另一埠與某埠組成真實連接。
7.根據權利要求6所述的交換式乙太網絡拓撲發現方法，其特徵在於，所述排除算法包括:設需要判斷的連接埠為埠 I和埠 2，如果兩個埠學習到的相同mac大於某一個閾值即預設閾值，則排除相連的可能。
8.根據權利要求6所述的交換式乙太網絡拓撲發現方法，其特徵在於，所述最優算法包括:設需要判斷的連接埠為埠 I和埠 2，設=M1為「埠 I」學習到的mac集合，DM2為「埠 2所在設備」學習到的Mac集合，M2S「埠 2」學習到的mac集合，Count指數量，通過Count (M1- (DM2-M2)) /Count (M1)計算出一個比值,這個比值越小，則這個連接越可能是真實連接，比值最小的兩個埠被確定為最優結果即真實連接。
9.交換式乙太網絡拓撲發現系統，其特徵在於，採用權利要求1-8之一所述的乙太網絡拓撲發現方法構建而成。
10.交換式乙太網絡管理系統，其特徵在於，包括權利要求9所述的交換式乙太網絡拓撲發現系統。
【文檔編號】H04L12/751GK104135442SQ201410410262
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月20日 優先權日:2014年8月20日
【發明者】張志強, 張強, 胡景松, 袁雋 申請人:北京直真科技股份有限公司