CN101459534B - 一种树状网络的网络拓扑收集方法和网络设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术，提供一种树状网络的拓扑信息收集方法和网络设备，避免了网络拓扑和发现过程中VLAN或者三层网络设备的限制。本发明实施例以拓扑收集设备为起始节点，通过往下联接口发送拓扑请求报文，层层向下发现，然后向上联接口传送拓扑信息回应报文，逐层收敛拓扑，由于每一个网络设备接收到的拓扑信息回应报文和拓扑更新报文都来自于下联设备，拓扑信息回应报文经过这样的层层传递，可以不受网络中VLAN或者三层网络设备的限制，最终将此报文送到拓扑收集设备，在拓扑发现的同时完成拓扑收集的工作。并进一步在网络的拓扑发生改变时，能够及时可靠的更新整个网络的拓扑信息，保持网络拓扑与实际网络结构的同步。

Description

一种树状网络的网络拓扑收集方法和网络设备 

技术领域

本发明涉及通信技术，特别涉及一种基于以太网设备的网络拓扑发现及收集的方法和装置。 

背景技术

随着互联网的不断发展，网络规模在不断扩大，网络的复杂性也在持续增加。在这种趋势下，加强对网络的管理，建立和维护安全稳定的网络环境变得异常重要，其中，如何建立有效的网络拓扑模型，及时发现网络中拓扑的变更情况，对网络管理尤其重要。网络拓扑发现的主要目的是获取网络设备的基本信息和它们之间的连接关系信息，并在此基础上绘制出整个网络拓扑图。网络管理人员可以在拓扑图的基础上对故障节点进行快速定位。 

网络拓扑发现技术一般都是分为下面三个部分来实现的： 

一、拓扑发现 

拓扑发现阶段一般都依赖于邻居发现协议来实现，即通过与相邻的其他设备来交换各自的设备信息，并将邻居节点的设备信息、互相之间的拓扑关系等信息保存在设备上。这样，通过这个阶段后，在网络中的每个设备上都保存有与邻居设备之间的拓扑信息。这个阶段的技术目前已经有多种协议可以实现，例如Cisco公司的CDP协议(Cisco Discovery Protocol)、Extreme Networks的EDP协议(Extreme Discovery Protocol)以及Nortel Networks的NDP协议(Nortel Discovery Protocol)等。 

二、拓扑收集 

拓扑发现阶段只完成了各设备与邻居设备之间的拓扑发现，但整个网络的拓扑信息尚无法获取。因此，这个阶段需要指定一台设备来收集整个网络中所 有设备保存的拓扑信息，保存在同一台设备上，形成完整的拓扑信息。要实现这个功能，被指定的设备需要向其他设备发送特定的拓扑收集报文，其他设备收到拓扑收集报文后，将自己设备上保存的拓扑信息通过拓扑回应报文发回给被指定的设备。这个阶段目前实现的方法也有很多，但大多数技术方案对两个方面考虑不足：一是对网络中跨VLAN的设备处理的不够好；另一个是对于网络中拓扑发生变更的情况处理不够好。 

三、拓扑分析 

在所有拓扑信息都收到了一台指定设备上后，通过分析这些拓扑信息之间的关联性来分析出整个拓扑结构，并将分析的结果通过HTTP、SNMP、Telnet等方式来直观的显示给网络管理人员。对于这个阶段，如果拓扑信息之间的关联性处理的比较好，对于最终的拓扑分析会更加方便迅速。 

目前业界的主要实现的技术方案一般都是结合了上面的三个阶段来实现的，例如申请号为：200510028957.8、发明名称为《一种网络拓扑收集系统及其网络设备》的中国专利申请中，该申请提供的技术方案为：通过指定网络拓扑收集设备，发送拓扑信息请求报文，其他网络设备将其保存的拓扑信息以拓扑收集回应方式发送给网络拓扑收集设备，当网络设备在其拓扑发生变更时，触发一个相应的拓扑收集更新消息，网络拓扑收集设备进一步根据上述拓扑收集回应、拓扑收集更新消息更新相应的网络拓扑信息。 

该现有技术中，当网络设备收到拓扑信息请求报文后，其构造回应报文的目的地址为拓扑收集设备单播MAC地址，这种情况下，如果网络设备与拓扑收集设备之间不在同一个VLAN或者中间隔有三层网络设备时，所构造的回应报文就可能无法到达拓扑收集设备，从而不能收集到完整的拓扑。这大大的限制了组网的模型，无法适应目前网络中更为复杂的网络拓扑，具有一定的局限性。 

发明内容

本发明实施例提供一种树状网络拓扑信息收集方法和网络设备，避免网络拓扑信息收集和发现过程中VLAN或者三层网络设备的限制。 

一种树状网络拓扑信息收集方法，包括： 

所述树状网络中的第二设备通过上联接口接收到上一级第一设备发送的拓扑信息请求时，从拓扑信息请求中获得第一设备地址信息，将拓扑信息请求的源地址修改为第二设备地址信息后继续通过下联接口下发给下一级第三设备，生成包含第二设备信息的拓扑信息回应并通过上联接口发送给第一设备，所述设备信息包括：生成拓扑信息回应的设备的地址信息，向该设备发送拓扑信息请求的上一级设备地址信息和接收拓扑信息请求的上联接口信息； 

所述第二设备通过下联接口接收到来自所述第三设备并携带设备信息的拓扑信息回应时，将拓扑信息请求的目的地址修改为第一设备地址信息后，通过上联接口发送给第一设备，拓扑信息回应最终被发送至初始发送拓扑信息请求的拓扑信息收集设备，拓扑信息回应中携带的设备信息用于确定树状网络的网络拓扑；以及 

所述第二设备接收到第三设备的拓扑信息回应时，还从拓扑信息回应中获得第三设备地址信息，并对应记录第三设备地址信息和接收拓扑信息回应的下联接口信息；以及 

所述第二设备发现第三设备从下联接口断开连接时，通过上联接口向第一设备发送拓扑更新请求，并删除对应记录的第三设备地址信息和下联接口信息，所述拓扑更新请求中携带断开的对应记录的第三设备的地址信息和下联接口信息；以及 

所述第二设备在接收到来自第三设备的拓扑更新请求时，将拓扑更新请求的目的地址修改为第一设备的地址信息后，通过上联接口发送给第一设备，直至拓扑更新请求被发送给拓扑信息收集设备，由拓扑信息收集设备根据接收到的拓扑更新请求中携带地址信息和下联接口信息，在树状网络的网络拓扑中删除断开连接的设备以及该断开连接的设备通过下联接口连接的所有设备。 

其中，所述第二设备发现第三设备从下联接口断开连接的具体方法包括： 

所述第二设备监测下联接口的接口状态，当下联接口的接口状态由连接状态变为断开状态时，确定第三设备断开连接；或者 

所述第二设备监测下联接口的接口状态，当下联接口的接口状态由连接状态变为断开状态，并在断开状态持续时间达到设定阈值时，确定第三设备断开连接；或者 

所述第二设备周期性向通过下联接口请求第三设备返回拓扑信息回应，并在没有接收到对应返回的拓扑信息回应时，确定第三设备断开连接；或者 

所述第三设备周期性通过上联接口向第二设备发送拓扑信息回应，第二设备在周期到达时没有接收到该周期的拓扑信息回应时，确定第三设备断开连接。 

更进一步，所述返回拓扑信息回应中携带第三设备的地址信息，以及所述方法还包括： 

所述第二设备每一次收到第三设备返回的拓扑信息回应时，根据其中携带的设备信息，以及之前对应记录的第三设备地址信息和下联接口信息，确定下联接口连接的第三设备地址信息发生变化时，再将拓扑信息请求的目的地址修改为第一设备地址信息后，通过上联接口发送给第一设备并更新对应记录的第三设备地址信息和下联接口信息，否则丢弃接收到的拓扑信息回应。 

更进一步，所述设备信息还包括：生成拓扑信息回应的设备所有处于连接状态的接口信息；以及 

所述方法还包括：所述拓扑信息收集设备根据拓扑信息回应中携带的设备信息，确定设备处于连接状态的特定接口并没有接收到所连接的设备在对应上联接口上返回的拓扑信息回应时，在所述网络拓扑中标识该指定下联接口连接有边缘设备；或者所述拓扑信息收集设备根据拓扑信息回应中携带的设备信息，确定设备处于连接状态的特定接口并没有接收到所连接的设备在对应上联接口上返回的拓扑信息回应，并进一步在设定次数通过特定接口请求其所连接 的设备回复拓扑信息回应失败后，在所述网络拓扑中标识该特定接口连接有边缘设备。 

更进一步，所述设备信息还包括：生成拓扑信息回应的设备所有处于断开状态的接口信息；以及 

所述方法还包括：所述拓扑信息收集设备根据设备信息中处于断开状态的接口信息，在所述网络拓扑中标识各设备处于断开状态的接口。 

更进一步，所述设备信息还包括：生成拓扑信息回应的设备的设备类型；以及 

所述方法还包括：所述拓扑信息收集设备根据对应存储的设备类型和接口信息，以及设备信息中携带的所有处于连接状态的接口信息，确定设备中处于断开状态的接口信息，并在所述网络拓扑中标识各设备处于断开状态的接口。 

一种树状网络中的网络设备，包括： 

上联接口，用于连接上一级设备； 

下联接口，用于连接下一级设备； 

拓扑收集控制单元，用于在所述上联接口接收到上一级第一设备发送的拓扑信息请求时，从拓扑信息请求中获得第一设备地址信息，将拓扑信息请求的源地址修改为第二设备地址信息后继续通过下联接口下发给下一级第三设备，生成包含第二设备信息的拓扑信息回应并通过上联接口发送给第一设备，所述设备信息包括：生成拓扑信息回应的设备的地址信息，向该设备发送拓扑信息请求的上一级设备地址信息和接收拓扑信息请求的上联接口信息；以及在所述下联接口接收到来自所述第三设备并携带设备信息的拓扑信息回应时，将拓扑信息请求的目的地址修改为第一设备地址信息后，通过上联接口发送给第一设备，拓扑信息回应最终被发送至初始发送拓扑信息请求的拓扑信息收集设备，拓扑信息回应中携带的设备信息用于确定树状网络的网络拓扑；以及在下联接口接收到第三设备的拓扑信息回应时，从拓扑信息回应中获得第三设备地址信息，并对应记录第三设备地址信息和接收拓扑信息回应的下联接口信息；以及 发现第三设备从下联接口断开连接时，通过上联接口向第一设备发送拓扑更新请求，并删除对应记录的第三设备地址信息和下联接口信息，所述拓扑更新请求中携带断开的对应记录的第三设备的地址信息和下联接口信息；以及在下联接口接收到来自第三设备的拓扑更新请求时，将拓扑更新请求的目的地址修改为第一设备的地址信息后，通过上联接口发送给第一设备，直至拓扑更新请求被发送给拓扑信息收集设备，由拓扑信息收集设备根据接收到的拓扑更新请求中携带地址信息和下联接口信息，在树状网络的网络拓扑中删除断开连接的设备以及该断开连接的设备通过下联接口连接的所有设备。 

本发明实施例以拓扑收集设备为起始节点，通过往下联接口发送拓扑请求，层层向下发现，然后向上联接口传送拓扑信息回应报文，逐层收敛拓扑，由于每一个网络设备接收到的拓扑信息回应报文和拓扑更新报文都来自于下联设备，拓扑信息回应报文经过这样的层层传递，可以不受网络中VLAN或者三层网络设备的限制，最终将此报文送到拓扑收集设备，在拓扑发现的同时完成拓扑收集的工作。并进一步在网络的拓扑发生改变时，能够及时可靠的更新整个网络的拓扑结构，保持网络拓扑与实际网络结构的同步。 

附图说明

图1为本发明实施例提供的树状网络拓扑信息收集方法原理示意图； 

图2为本发明实施例提供的树状网络拓扑信息收集方法应用的具体网络架构示意图； 

图3为本发明实施例提供的一种树状网络中的网络设备结构示意图。 

具体实施方式

本发明实施例为避免三层网络结构或VLAN对拓扑信息收集的影响，提供 一种树状网络的拓扑信息收集方法，为方便描述，参见图1所示，首先给出如下概念： 

拓扑收集设备，指定用来发起拓扑信息收集并根据收集的信息获得网络拓扑结构的设备，例如图1中的设备11； 

待发现设备，除拓扑收集设备以外的其它网络设备，例如图1中的设备12～设备16； 

上联设备、上联接口、下联设备和下联接口，以拓扑收集设备为根节点，每一个叶节点设备连接上一级父节点设备的接口为上联接口，每一个叶节点连接下一级子节点设备的接口为下联接口。拓扑收集设备仅有连接下联设备的下联接口，网络边缘设备仅有连接上联设备的上联接口。并且在树状网络结构中，每一个设备只有一个上联接口，但可能有一个或多个下联接口。例如图1所示，设备11为指定的拓扑收集设备，仅有下联接口连接下联设备12，设备12具有两个下联接口，分别连接其下联设备13和设备16，设备14～设备16为处于网络边缘的设备，仅有上联接口； 

设备信息表，用于记录网络设备基本信息，包括：设备名、设备型号、设备的MAC地址、设备的接口信息，根据需要还可能包括：其上联设备的MAC地址以及对应的上联接口、其下联设备的MAC地址以及对应的下联接口。 

接口状态，当设备接口连接有其它设备时，处于连接(UP)状态，否则处于断开(DOWN)状态。当接口上连接的设备断开时，接口状态由UP状态变为DOWN状态，当之前未连接设备的接口连接上设备时，接口状态由DOWN状态变为UP状态。 

仍参见图1所示，本发明实施例提供的树状网络拓扑信息收集方法包括如下步骤： 

步骤S101、树状网络中的拓扑收集设备，在需要进行拓扑信息收集时，通过处于UP状态的每个接口发送拓扑信息请求报文，对于拓扑收集设备，每一个处于UP状态的接口都是下联接口，拓扑信息请求报文的初始源地址为拓扑 收集设备的MAC地址。 

步骤S102、拓扑收集设备11的下联设备12在接收到拓扑信息请求报文后，将拓扑信息请求报文的源地址修改为自己的MAC地址，并按照同样的方法，继续向其接口状态为UP的下联接口(图1中连接下联设备13和16)发送拓扑信息请求报文； 

设备12在收到拓扑信息请求报文后，对应记录接收拓扑信息请求报文的接口信息以及拓扑信息请求报文的源地址，接收拓扑信息请求报文的接口即为上联接口，拓扑信息请求报文的源地址即为上联设备11的地址信息； 

另外，设备12还生成包含自己设备信息的拓扑信息回应报文，通过上联接口发送给自己的上联设备11，拓扑信息回应报文的目的地址为已经记录的上联设备11的地址信息，即设备11的MAC地址。 

步骤S103、设备13在接收到来自设备12拓扑信息请求报文后，将拓扑信息请求报文的源地址修改为自己的MAC地址，并按照同样的方法，继续向其下联设备14和15发送拓扑信息请求报文； 

设备13在收到拓扑信息请求报文后，对应记录接收拓扑信息请求报文的接口信息以及拓扑信息请求报文的源地址，接收拓扑信息请求报文的接口即为上联接口，拓扑信息请求报文的源地址即为上联设备12的地址信息。 

步骤S104、设备13生成包含自己设备信息的拓扑信息回应报文，通过上联接口发送给自己的上联设备12，拓扑信息回应报文的目的地址为已经记录的上联设备12的地址信息，即设备12的MAC地址； 

拓扑信息回应报文中包含的设备信息至少包括：生成拓扑信息回应的设备的地址信息，向该设备发送拓扑信息请求的上一级设备的地址信息和接收拓扑信息请求的上联接口信息； 

步骤S105、设备12接收到下联设备13发送的拓扑信息回应报文时，将报文的目的地址修改为自己上联设备11的地址信息后，通过上联接口继续发送给设备11。

通过同样的处理，设备104、设备105和设备106的设备信息携带在拓扑信息回应报文中发送到拓扑收集设备11上，拓扑收集设备11根据各设备上报的设备信息确定基本的树状网络的网络拓扑。 

至此，通过步骤S101～S105逐层收敛，所有的设备信息反馈到拓扑收集设备11上，形成一张完整的网络设备信息表，通过分析设备信息表中各设备上联以及下联设备之间关系，可得出树状网络的拓扑图，并且拓扑收集设备11可以定期触发步骤S101～S105，以根据网络架构变化更新树状网络的网络拓扑。 

进一步，为实现网络拓扑的及时更新，本发明实施例提供如下更新机制，仍参见图1所示，每一个网络设备在接收到其下联设备的拓扑回应报文时，还根据拓扑回应报文的源地址获得下联设备的地址信息，并对应记录每一个下联设备的地址信息和下联接口信息，这样当发现某个下联接口连接的下联设备断开时，触发网络拓扑更新。例如设备13发现下联设备14断开连接时，根据记录的上联接口信息和下联设备： 

步骤S107、设备13发现下联设备14断开连接时，生成拓扑更新请求报文，通过上联接口发送给设备12，拓扑更新请求报文中携带断开的下联设备14的地址信息； 

步骤S108、设备12接收到拓扑更新请求报文后，将目的地址修改为设备11的地址信息后继续发送给设备11，设备11收到后，根据其中携带的断开设备14的地址信息，在网络拓扑中删除设备14及其所有的下联设备。 

在步骤S107中，设备13发现下联设备14断开连接的方法有很多，例如设备13监测下联接口状态，当发现下联设备14连接的下联接口的状态由UP变为DOWN时，确定设备14断开，或者设备13周期性请求设备14回复拓扑回应报文，设备13如果没有收到某个请求的拓扑回应报文时确定设备14断开，再或者设备14周期性主动向设备13发送拓扑回应报文，设备13如果没有从连接设备14的下联接口收到预定周期的拓扑回应报文时确定设备14断开等。 基于此，本发明实施例还可以在下联接口连接的设备发生变化，或者新增下联设备时，生成拓扑回应报文并向上联设备发送，直至发送至拓扑收集设备11上。 

参阅图1所示，例如设备16为新增网络设备，和设备12连接后，设备12检测到与设备16连接的下联接口由Down变为UP，触发网络拓扑更新，具体包括： 

步骤S109、设备16根据设备12的请求生成拓扑回应报文并发送给设备12，或者主动生成拓扑回应报文并发送给设备12，其中携带设备16的设备信息； 

步骤S110、设备12接收到设备16发送的拓扑回应报文时，根据其中携带的设备信息，以及对应记录的下联接口和下联设备地址信息，可以判定设备16为新增网络设备，则将拓扑回应报文的目的地址修改为设备11的目的地址后继续发送给设备11。 

设备11根据收到的拓扑回应报文中的设备信息，在网络拓扑中添加设备16。当设备16被其它设备替代后，网络拓扑更新过程完全相同，这里不在详细描述。 

本发明实施例中，通过上联设备周期性请求下联设备回复拓扑信息回应报文，或者下联设备周期性主动发送拓扑回应报文，还可以防止步骤S101～S105中传送的拓扑回应报文丢失造成的网络拓扑不完整问题。 

如果拓扑收集设备通过分析设备信息表，对于某台设备存在状态为UP的下联接口但在设备信息表里找不到其下联设备，则表明其下联设备为边缘设备，边缘设备一般为无法构造拓扑信息回应报文的设备，如HUB、PC、其他办公设备等。本发明实施例为进一步防止拓扑回应报文的丢失造成假边缘设备，进一步根据设定门限次数，通过边缘设备的上联设备中连接边缘设备的下联接口，请求边缘设备回复拓扑信息回应报文，例如重新请求三次，如果全部失败则确定为边缘设备，并在网络拓扑中标注确定出的边缘设备。

进一步，设备信息中还可以携带设备名称、设备类型等其它信息，这些信息在网络拓扑中的作用为本领域技术人员所熟知，并且，本领域技术人员还可以根据应用场景灵活修改设备信息包括的具体信息，这里不再一一进行详细说明。 

根据上述实现原理，设树状网络包括三级设备，其中：第一设备为第二设备的上联设备，第三设备为第二设备的下联设备，则对于第一设备，在拓扑发现和收集过程中的处理包括： 

第二设备通过上联接口接收到上一级第一设备发送的拓扑信息请求时，从拓扑信息请求中获得第一设备地址信息，将拓扑信息请求的源地址修改为第二设备地址信息后继续通过下联接口下发给下一级第三设备，生成包含第二设备信息的拓扑信息回应并通过上联接口发送给第一设备，设备信息包括：生成拓扑信息回应的设备的地址信息，向该设备发送拓扑信息请求的上一级设备地址信息和接收拓扑信息请求的上联接口信息； 

第二设备通过下联接口接收到来自第三设备并携带设备信息的拓扑信息回应时，将拓扑信息请求的目的地址修改为第一设备地址信息后，通过上联接口发送给第一设备，拓扑信息回应最终被发送至拓扑信息收集设备，拓扑信息回应中携带的设备信息用于确定树状网络的网络拓扑。 

进一步，第二设备接收到第三设备的拓扑信息回应时，还从拓扑信息回应中获得第三设备地址信息，并对应记录第三设备地址信息和接收拓扑信息回应的下联接口信息；以及 

第二设备发现第三设备从下联接口断开连接时，通过上联接口向第一设备发送拓扑更新请求，并删除对应记录的第三设备地址信息和下联接口信息，拓扑更新请求中携带断开的对应记录的第三设备的地址信息和下联接口信息； 

并在接收到来自第三设备的拓扑更新请求时，将拓扑更新请求的目的地址修改为第一设备的地址信息后，通过上联接口发送给第一设备，直至拓扑更新请求被发送给拓扑信息收集设备，由拓扑信息收集设备根据接收到的拓扑更新 请求中携带地址信息和下联接口信息，在树状网络的网络拓扑中删除断开连接的设备以及该断开连接的设备所连接其他所有设备。 

其中，第二设备发现第三设备从下联接口断开连接的具体方法包括： 

第二设备监测下联接口的接口状态，当下联接口的接口状态由连接状态变为断开状态时，确定第三设备断开连接；或者 

第二设备监测下联接口的接口状态，当下联接口的接口状态由连接状态变为断开状态，并在断开状态持续时间达到设定阈值时，确定第三设备断开连接；或者 

第二设备周期性向通过下联接口请求第三设备返回拓扑信息回应，并在没有接收到对应返回的拓扑信息回应时，确定第三设备断开连接；或者 

第三设备周期性通过上联接口向第二设备发送拓扑信息回应，第二设备在周期到达时没有接收到该周期的拓扑信息回应时，确定第三设备断开连接。 

更进一步，返回拓扑信息回应中携带第三设备的地址信息，并且 

第二设备每一次收到第三设备返回的拓扑信息回应时，根据其中携带的设备信息，以及之前对应记录的第三设备地址信息和下联接口信息，确定下联接口连接的第三设备地址信息发生变化时，再将拓扑信息请求的目的地址修改为第一设备地址信息后，通过上联接口发送给第一设备并更新对应记录的第三设备地址信息和下联接口信息，否则丢弃接收到的拓扑信息回应。 

进而为确定边缘设备的存在，设备信息中还包括生成拓扑信息回应的设备所有处于连接状态的接口信息；以及 

拓扑信息收集设备根据拓扑信息回应中携带的设备信息，确定设备处于连接状态的特定接口并没有接收到所连接的设备在对应上联接口上返回的拓扑信息回应时，在网络拓扑中标识该指定下联接口连接有边缘设备；或者拓扑信息收集设备根据拓扑信息回应中携带的设备信息，确定设备处于连接状态的特定接口并没有接收到所连接的设备在对应上联接口上返回的拓扑信息回应，并进一步在设定次数通过特定接口请求其所连接的设备回复拓扑信息回应失败 后，在网络拓扑中标识该特定接口连接有边缘设备。 

或者，生成拓扑信息回应的设备所有处于断开状态的接口信息；以及 

方法还包括：拓扑信息收集设备根据设备信息中处于断开状态的接口信息，在网络拓扑中标识各设备处于断开状态的接口。 

进而为发现没有连接下联设备的下联接口，设备信息中还包括生成拓扑信息回应的设备的设备类型；以及 

方法还包括：拓扑信息收集设备根据对应存储的设备类型和接口信息，以及设备信息中携带的所有处于连接状态的接口信息，确定设备中处于断开状态的接口信息，并在网络拓扑中标识各设备处于断开状态的接口。 

需要说明的是，当生成拓扑信息回应的设备具有多个地址时，设备信息还包括：生成拓扑信息回应的设备每一个地址信息。 

本发明实施例以拓扑收集设备为起始节点，通过往下联接口发送拓扑请求，层层向下发现，然后向上联接口传送拓扑信息回应报文，逐层收敛拓扑，在拓扑发现的同时完成拓扑收集的工作。并进一步在网络的拓扑发生改变时，能够及时可靠的更新整个网络的拓扑结构，保持网络拓扑与实际网络结构的同步。 

发明实施例中，由于每一个网络设备接收到的拓扑信息回应报文和拓扑更新报文都来自于下联设备，待发现设备只用获取其中的设备信息来对本地设备信息表进行更新，然后将其目的MAC地址换为上联设备的MAC地址，通过上联接口进行发送即可，拓扑信息回应报文经过这样的层层传递，可以不受网络中VLAN或者三层网络设备的限制，最终将此报文送到拓扑收集设备。本发明所提供的网络拓扑发现及收集的方法，对于全部由支持此方法的以太网设备组成的网络，能够做到不受网络拓扑限制，如三层网络或跨VLAN的限制，快速收集整个网络中的所有设备的基本信息，并根据各设备之间的连接关系来准确的分析出整个网络的拓扑结构。 

在上述实施例中，每一个设备还可以根据接收到拓扑信息回应报文和拓扑 更新请求报文，将其下联的所有设备的设备信息记录到本地。 

需要说明的是，本领域技术人员可以根据情况制定拓扑信息请求报文、拓扑信息回应报文和和更新报文的具体格式，这里不再详细说明。 

下面再以图2所示一个具体实施例进行说明，如图2所示，包括如下步骤： 

1、设备A为指定的拓扑收集设备，设备A上创建设备信息表，并将设备A的设备信息添加到设备信息表； 

2、设备A构造拓扑信息请求报文依次发往每个状态为UP的接口； 

3、设备B收到设备A的拓扑信息请求报文后，将获取该报文的接口设定为上联接口，同时获取报文中的设备A的MAC地址； 

4、设备B根据自身设备信息构造拓扑信息回应报文，发往上联接口，目的地址为设备A的MAC地址； 

5、设备B继续构造拓扑信息请求报文依次发往每个状态为UP的接口，上联接口除外； 

6、设备C和设备D会收到设备B的拓扑信息请求报文，其处理流程如同步骤3-5之中设备B的处理一样； 

7、设备E会收到设备C的拓扑信息请求报文，其处理流程也如同步骤3-5之中设备B的处理一样。 

8、设备D和设备E不会收到拓扑信息回应报文，因为其下接的设备为边缘设备。 

9、经过步骤7后，设备C会收到设备E发送回来的拓扑信息回应报文，设备C对拓扑信息回应报文进行解析，获取到设备E的设备信息，并添加到设备C上的设备信息表。 

10、设备C将设备E的拓扑信息回应报文继续往上联接口进行发送，修改其目的地址为上联设备B的MAC地址。 

11、设备B会收到设备C、D、E的拓扑信息回应报文，解析这些报文，将设备C、D、E的设备信息添加到设备信息表。然后修改其目的地址为上联 设备A的MAC地址，发往上联接口。 

12、设备A会收到设备B、C、D、E的拓扑信息回应报文，解析这些报文，将设备B、C、D、E的设备信息添加到设备信息表，从而形成了一张完整的设备信息表。 

13、分析设备信息表，以A为起始节点，依次查找其已经UP的接口下所接的设备，可以找到设备B。然后采用同样的方法往下查找，直到发现设备E和设备D都存在两个已经UP的接口，但在设备信息表中找不到其下接设备，故认为该接口下接的设备为边缘设备。 

14、对于边缘设备，拓扑收集设备会指定拓扑信息请求报文，发往边缘设备的上联设备，重新进行三次拓扑请求。如果某台设备的拓扑信息回应报文在传输过程中有丢失，则有机会再次将拓扑信息回应报文传送到拓扑收集设备。 

15、特别的，设备E发生故障导致网络拓扑发生了变化时，设备C与设备E相连的接口10的状态由UP转为DOWN，在等待一段时间仍没恢复后，设备C构造拓扑更新报文发往拓扑收集设备。其更新报文包括设备C的MAC地址，接口为接口10。 

16、特别的，若设备C的接口10上连接的设备断开，则在设备C的设备信息表中记录的设备E断开，设备C构造拓扑更新报文发往拓扑收集设备。其更新报文包括设备E的MAC地址，接口为空。 

17、特别的，拓扑收集设备A收到设备C的拓扑更新报文，根据拓扑更新报文中的设备MAC地址，查找对应的设备E，进行删除，如果设备E下面还连接有其他设备，则一并进行删除。 

如图3所示，本发明实施例还提供一种树状网络中的网络设备，包括：用于连接上一级设备的第一接口301、用于连接下一级设备的第二接口303，以及根据上述网络拓扑收集方法进行网络拓扑收集控制的拓扑收集控制单元302。其中第一接口301在树状网络中只有一个，第二接口303可能有一个或者多个，拓扑收集控制单元302根据第一接口301接收的拓扑请求报文，以及 第二接口303接收的拓扑回应报文和更新报文对拓扑收集进行控制，详细控制过程如前所述，这里不再赘述。 

需要说明的是，本发明实施例虽然以特定级数的树状网络为例进行了详细说明，但本领域技术人员完全可以根据本发明实施例公开的内容实现其它级数树状网络的拓扑收集。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种树状网络拓扑信息收集方法，其特征在于，包括：

所述树状网络中的第二设备通过上联接口接收到上一级第一设备发送的拓扑信息请求时，从拓扑信息请求中获得第一设备地址信息，将拓扑信息请求的源地址修改为第二设备地址信息后继续通过下联接口下发给下一级第三设备，生成包含第二设备信息的拓扑信息回应并通过上联接口发送给第一设备，所述设备信息包括：生成拓扑信息回应的设备的地址信息，向该设备发送拓扑信息请求的上一级设备地址信息和接收拓扑信息请求的上联接口信息；

所述第二设备通过下联接口接收到来自所述第三设备并携带设备信息的拓扑信息回应时，将拓扑信息请求的目的地址修改为第一设备地址信息后，通过上联接口发送给第一设备，拓扑信息回应最终被发送至初始发送拓扑信息请求的拓扑信息收集设备，拓扑信息回应中携带的设备信息用于确定树状网络的网络拓扑；以及

所述第二设备接收到第三设备的拓扑信息回应时，还从拓扑信息回应中获得第三设备地址信息，并对应记录第三设备地址信息和接收拓扑信息回应的下联接口信息；以及

所述第二设备发现第三设备从下联接口断开连接时，通过上联接口向第一设备发送拓扑更新请求，并删除对应记录的第三设备地址信息和下联接口信息，所述拓扑更新请求中携带断开的对应记录的第三设备的地址信息和下联接口信息；以及

所述第二设备在接收到来自第三设备的拓扑更新请求时，将拓扑更新请求的目的地址修改为第一设备的地址信息后，通过上联接口发送给第一设备，直至拓扑更新请求被发送给拓扑信息收集设备，由拓扑信息收集设备根据接收到的拓扑更新请求中携带地址信息和下联接口信息，在树状网络的网络拓扑中删除断开连接的设备以及该断开连接的设备通过下联接口连接的所有设备。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二设备发现第三设备从下联接口断开连接的具体方法包括：

所述第二设备监测下联接口的接口状态，当下联接口的接口状态由连接状态变为断开状态时，确定第三设备断开连接；或者

所述第二设备监测下联接口的接口状态，当下联接口的接口状态由连接状态变为断开状态，并在断开状态持续时间达到设定阈值时，确定第三设备断开连接；或者

所述第二设备周期性向通过下联接口请求第三设备返回拓扑信息回应，并在没有接收到对应返回的拓扑信息回应时，确定第三设备断开连接；或者

所述第三设备周期性通过上联接口向第二设备发送拓扑信息回应，第二设备在周期到达时没有接收到该周期的拓扑信息回应时，确定第三设备断开连接。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述返回拓扑信息回应中携带第三设备的地址信息，以及所述方法还包括：

所述第二设备每一次收到第三设备返回的拓扑信息回应时，根据其中携带的设备信息，以及之前对应记录的第三设备地址信息和下联接口信息，确定下联接口连接的第三设备地址信息发生变化时，再将拓扑信息请求的目的地址修改为第一设备地址信息后，通过上联接口发送给第一设备并更新对应记录的第三设备地址信息和下联接口信息，否则丢弃接收到的拓扑信息回应。

4.如权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，所述设备信息还包括：生成拓扑信息回应的设备所有处于连接状态的接口信息；以及

所述方法还包括：所述拓扑信息收集设备根据拓扑信息回应中携带的设备信息，确定设备处于连接状态的特定接口并没有接收到所连接的设备在对应上联接口上返回的拓扑信息回应时，在所述网络拓扑中标识该指定下联接口连接有边缘设备；或者所述拓扑信息收集设备根据拓扑信息回应中携带的设备信息，确定设备处于连接状态的特定接口并没有接收到所连接的设备在对应上联接口上返回的拓扑信息回应，并进一步在设定次数通过特定接口请求其所连接的设备回复拓扑信息回应失败后，在所述网络拓扑中标识该特定接口连接有边缘设备。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述设备信息还包括：生成拓扑信息回应的设备所有处于断开状态的接口信息；以及

所述方法还包括：所述拓扑信息收集设备根据设备信息中处于断开状态的接口信息，在所述网络拓扑中标识各设备处于断开状态的接口。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述设备信息还包括：生成拓扑信息回应的设备的设备类型；以及

所述方法还包括：所述拓扑信息收集设备根据对应存储的设备类型和接口信息，以及设备信息中携带的所有处于连接状态的接口信息，确定设备中处于断开状态的接口信息，并在所述网络拓扑中标识各设备处于断开状态的接口。

7.如权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，当生成拓扑信息回应的设备具有多个地址时，所述设备信息还包括：生成拓扑信息回应的设备每一个地址信息。

8.一种树状网络中的网络设备，其特征在于，包括：

上联接口，用于连接上一级设备；

下联接口，用于连接下一级设备；

拓扑收集控制单元，用于在所述上联接口接收到上一级第一设备发送的拓扑信息请求时，从拓扑信息请求中获得第一设备地址信息，将拓扑信息请求的源地址修改为第二设备地址信息后继续通过下联接口下发给下一级第三设备，生成包含第二设备信息的拓扑信息回应并通过上联接口发送给第一设备，所述设备信息包括：生成拓扑信息回应的设备的地址信息，向该设备发送拓扑信息请求的上一级设备地址信息和接收拓扑信息请求的上联接口信息；以及在所述下联接口接收到来自所述第三设备并携带设备信息的拓扑信息回应时，将拓扑信息请求的目的地址修改为第一设备地址信息后，通过上联接口发送给第一设备，拓扑信息回应最终被发送至初始发送拓扑信息请求的拓扑信息收集设备，拓扑信息回应中携带的设备信息用于确定树状网络的网络拓扑，以及在下联接口接收到第三设备的拓扑信息回应时，从拓扑信息回应中获得第三设备地址信息，并对应记录第三设备地址信息和接收拓扑信息回应的下联接口信息；以及发现第三设备从下联接口断开连接时，通过上联接口向第一设备发送拓扑更新请求，并删除对应记录的第三设备地址信息和下联接口信息，所述拓扑更新请求中携带断开的对应记录的第三设备的地址信息和下联接口信息；以及在下联接口接收到来自第三设备的拓扑更新请求时，将拓扑更新请求的目的地址修改为第一设备的地址信息后，通过上联接口发送给第一设备，直至拓扑更新请求被发送给拓扑信息收集设备，由拓扑信息收集设备根据接收到的拓扑更新请求中携带地址信息和下联接口信息，在树状网络的网络拓扑中删除断开连接的设备以及该断开连接的设备通过下联接口连接的所有设备。

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