CN102291313B - 虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现方法、装置及设备。方法包括：获得虚拟路由器冗余协议VRRP网络中的设备信息，所述设备信息至少包括设备的标识以及设备的地址解析协议ARP表；根据所述设备的标识以及所述设备的地址解析协议表确定所述VRRP网络中的设备之间的全部链路。装置包括：获得模块和确定模块。设备包括上述装置。本发明提供的方案，有效克服了现有技术中无法自动发现设备间备用链路的问题。

Description

虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现方法、装置及设备

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种虚拟路由器冗余协议(Virtual Router Redundancy Protocol，简称为：VRRP)网络拓扑的发现方法、装置及设备。

背景技术

随着计算机网络技术的快速发展，人们越来越依赖于网络进行日常的工作和生活。网络的恢复性、冗余性以及负载均衡能力已成为当今网络的关键特性。为此，VRRP协议便应运而生。该协议应用于作为静态配置缺省网关上的第三层交换机和路由器上，为依赖缺省网关进行广域网接入或访问其他局域网网域的终端系统提供了更快、更有效的冗余容错能力以及负载均衡能力。VRRP设计采用主备模式，以保证当主路由设备发生故障时，备路由设备可以在不影响内外数据通信的前提下进行功能切换，且不需要再修改内部网络的参数。VRRP组内多个路由设备都映射为一个虚拟的路由设备，VRRP保证同时有且只有一个路由设备在代表虚拟路由设备进行数据包的发送，而主机则是把数据包发向该虚拟路由设备，这个转发数据包的路由设备被选择成为主路由设备。如果这个主路由设备在某个时候由于某种原因而无法工作的话，则处于备用状态的路由设备将被选择来代替原来的主路由设备。VRRP使得局域网内的主机看上去只使用了一个路由设备，并且即使在当前所使用的首跳路由设备失败的情况下仍能够保持路由的连通性。

网络拓扑的自动发现过程主要是基于介质访问控制(Media AccessControl，简称为：MAC)地址转发表实现的。该方法的特点是依赖于交换机的MAC地址转发表信息的完整性。但是，在VRRP网络拓扑中，存在主、备用链路，备用链路在使用之前，是没有数据交换的，使得MAC地址转发表也就没有备用端口的相关记录，导致通过MAC地址转发表的发现方法无法正确发现备用链路。而备用链路对于拓扑网络管理而言是非常重要的，可以在网络出现异常时作为可使用的链路帮助缓解网络异常。

发明内容

本发明实施例提供一种VRRP网络拓扑的发现方法、装置及设备，用以解决现有技术中存在的问题。

本发明实施例提供一种虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现方法，包括：

获得虚拟路由器冗余协议VRRP网络中的设备信息，所述设备信息至少包括设备的标识以及设备的地址解析协议ARP表；

根据所述设备的标识以及所述设备的ARP表确定所述VRRP网络中的设备之间的全部链路。

本发明实施例提供一种虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现装置，包括：

获得模块，用于获得虚拟路由器冗余协议VRRP网络中的设备信息，所述设备信息至少包括设备的标识以及设备的地址解析协议ARP表；

确定模块，用于根据所述设备的标识以及所述设备的ARP表确定所述VRRP网络中的设备之间的全部链路。

本发明实施例提供一种虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现设备，包括上述虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现装置。

本发明实施例的虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现方法、装置及设备，通过获得VRRP网络中的设备标识以及设备的ARP表，根据设备的标识以及ARP表确定VRRP网络中的设备之间存在的链路。该链路既包括设备之间的主用链路，也包括设备之间的备用链路，有效克服了现有技术中无法自动发现设备间备用链路的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现方法流程图；

图2为本发明又一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现方法流程图

图3为本发明还一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现方法流程图；

图4a为本发明一个实施例提供的VRRP网络拓扑示意图；

图4b为基于MAC地址转发表进行VRRP网络拓扑发现时的拓扑示意图；

图4c为通过本发明提供的方法进行VRRP网络拓扑发现时的拓扑示意图；

图5a为本发明又一个实施例提供的VRRP网络拓扑示意图；

图5b为基于MAC地址转发表进行VRRP网络拓扑发现时的拓扑示意图；

图5c为通过本发明提供的方法进行VRRP网络拓扑发现时的拓扑示意图；

图6a为本发明一个实施例提供的步骤102的流程图；

图6b为本发明又一个实施例提供的步骤102的流程图；

图7为本发明再一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现方法流程图；

图8为本发明一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现装置结构示意图；

图9为本发明又一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现装置结构示意图；

图10为本发明还一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现装置结构示意图；

图11为本发明再一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现装置结构示意图；

图12为本发明实施例提供的VRRP网络拓扑的发现设备结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现方法流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤100、获得VRRP网络中的设备信息，该设备信息至少包括设备的标识以及设备的ARP表；

其中，设备的标识可以为设备的IP地址或者MAC地址。获得VRRP网络中的设备信息的方法，可以先获取网管服务器的网关IP地址，以网关IP地址作为设备自动发现的起始IP地址，遍历VRRP网络中的设备，获得各设备的设备信息，该设备信息还可以包括设备之间的路由信息。

步骤102、根据获得的设备的标识以及设备的ARP表确定该VRRP网络中的设备之间的全部链路。

其中，对于VRRP网络中的设备，如交换机、路由器、服务器、终端等，由于会包括VRRP路由设备，即作为主用或者备用的路由器，所以，设备之间的全部链路可能会既有主用链路，又有备用链路。备用链路不仅可以包括VRRP网络中的设备与VRRP路由设备之间的备用链路，还可以包括VRRP路由设备之间的心跳链路。

需要说明的是，虽然步骤102中可以获得VRRP网络中的设备之间的全部链路，但是无法区分哪些链路是主用链路，哪些链路是备用链路。为了区分主用链路和备用链路，在图1提供的实施例的基础上，图2为本发明又一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现方法流程图，如图2所示，在步骤102之前，该方法还可以包括：

步骤101、基于MAC地址转发表确定VRRP网络中的设备之间的主用链路。

其中，基于MAC地址转发表确定VRRP网络中的设备之间的主用链路可以通过目前已知的方法实现，此处不做赘述。

相应的，确定了VRRP网络的设备之间的主用链路之后，便可以确定VRRP网络的设备之间的备用链路。在上述图2所示的实施方式的基础上，图3为本发明还一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现方法流程图，如图3所示，步骤102之后，该方法还可以包括：

步骤103、根据步骤102中确定的设备之间的全部链路以及步骤101中确定的设备之间的主用链路，确定设备之间的备用链路。

下面结合两个具体的实例对上述VRRP网络拓扑的发现方法进行说明。

如图4a所示的VRRP网络拓扑示意图，两台开启了VRRP功能的路由设备：设备E和设备F，其中设备F为主用设备、E为备用设备。一台接入交换机设备G和一台路由设备(或者三层交换机)H，PC机的缺省网关为VRRP的虚拟IP。图4b为基于MAC地址转发表进行VRRP网络拓扑发现时的拓扑示意图，图4c为通过本发明提供的方法进行VRRP网络拓扑发现时的拓扑示意图，由图4b与图4c之间的比较可以看出，本发明实施例可以有效发现VRRP网络拓扑中的备份链路。

随着交换机的第三层交互能力的不断提高，VRRP技术已不再仅仅局限在路由器的使用上，而是逐步被引入到大规模的交互网，以实现可靠性高的第三层交互的冗余备份。如5a所示的VRRP网络拓扑示意图，两台三层交换机：设备A和设备B。两台接入交换机：设备C和设备D，全网共有两个业务虚拟局域网(Virtual Local Area Network，简称为：VLAN)，分别为VLAN10和VLAN20。设备A和设备B都分别对两个业务VLAN启用两个VRRP组，实现两组业务的负载分担和备份，设备A和设备B通过端口汇聚(trunk)进行双链路连接。设备A、设备B、设备C和设备D都启用多生成树协议(Multiple Spanning Tree Protocol，简称为：MSTP)，并且所有设备都属于同一个多生成树(Multiple Spanning Tree，简称为：MST)域，且实例映射一致(VLAN10映射实例1，VLAN20映射实例2，其他VLAN映射默认实例0)。VLAN10业务以设备A为根桥，VLAN20业务以设备B为根桥，实现阻断网络环路，并能实现不同VLAN数据流负载分担功能。设备C和设备D双链路接入设备A和设备B。图5b为基于MAC地址转发表进行VRRP网络拓扑发现时的拓扑示意图，图5c为通过本发明提供的方法进行VRRP网络拓扑发现时的拓扑示意图，由图5b与图5c之间的比较可以看出，本发明实施例可以有效发现VRRP网络拓扑中的备份链路(含心跳链路)。

图6a为本发明一个实施例提供的步骤102的流程图，如图6a所示，当设备的标识为设备的IP地址时，该步骤102具体可以包括：

步骤102a、获得VRRP网络中的第一设备的ARP表中的第一记录，该第一记录中至少包括第一IP地址和第一接口；

其中，第一设备为泛指，可以指代VRRP网络中的任一设备，优选指代VRRP路由设备。第一记录为泛指，可以指代第一设备的ARP表中的任一记录，优选指代记录中ipNetToMediaType项为动态(dynamic)的记录，即动态创建的记录，这里需要说明的是，之所以选择动态创建的记录，其原因在于：虽然备份链路在未使用前是没有数据交换的，但是链路是存在的，而且会被动态创建在ARP表中。

具体的，ARP表的记录中ipNetToMediaNetAddress项代表IP地址，ipNetToMediaIfIndex项代表接口。

步骤102b、根据步骤100中获得的IP地址，查找该第一IP地址属于哪个设备。

需要说明的是，一般情况下，一个设备可以有多个IP地址，但一个IP地址仅属于一个设备。

步骤102c、假设第一IP地址属于VRRP网络中的第二设备，则获得第二设备的ARP表，在ARP表中的记录中寻找IP地址为第一设备的IP地址的第二记录，该第二记录中包括第二IP地址以及第二接口；

如果存在，即第二IP地址为第一设备的IP地址，则说明第一设备的第一接口与第二设备的第二接口之间存在链路。第二记录为泛指，可以指代第二设备的ARP表中的任一记录，优选指代记录中ipNetToMediaType项为动态(dynamic)的记录，即动态创建的记录。

其中，第一设备的第一接口与第二设备的第二接口之间存在的链路可以表示为：LINK1，srcDevice＝第一设备IP地址，srcIfIndex＝第一设备接口索引，tarDevice＝第二设备IP地址，tarIfIndex＝第二设备接口索引。

图6b为本发明又一个实施例提供的步骤102的流程图，如图6b所示，当设备的标识为设备的MAC地址时，该步骤102具体可以包括：

步骤102a’、获得VRRP网络中的第三设备的ARP表中的第三记录，该第三记录中至少包括第三MAC地址和第三接口；

其中，第三设备为泛指，可以指代VRRP网络中的任一设备，优选指代VRRP路由设备。第三记录为泛指，可以指代第三设备的ARP表中的任一记录，优选指代动态创建的记录，这里需要说明的是，之所以选择动态创建的记录，其原因在于：虽然备份链路在未使用前是没有数据交换的，但是链路是存在的，而且会被动态创建在ARP表中。

步骤102b’、根据步骤100中获得的MAC地址，查找该第三MAC地址属于哪个设备。

需要说明的是，一般情况下，一个设备仅有一个MAC地址。

步骤102c’、假设第三MAC地址属于VRRP网络中的第四设备，则获得第四设备的ARP表，在ARP表中的记录中寻找MAC地址为第三设备的MAC地址的第四记录，该第四记录中包括第四MAC地址以及第四接口；如果存在，即第四MAC地址为第三设备的MAC地址，则说明第三设备的第三接口与第四设备的第四接口之间存在链路。

第四记录为泛指，可以指代第四设备的ARP表中的任一记录，优选指代动态创建的记录。

在上述实施方式的基础上，VRRP路由设备在运行过程中，如果主用设备发生故障，备用设备会接收到MASTER_DOWN这个定时器事件，从而转换为MASTER状态，这时，可以根据这个定时器事件，及时更新VRRP网络中的链路信息。图7为本发明再一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现方法流程图，如图7所示，在步骤102或者步骤103之后，还可以包括：

步骤104、如果检测到主用设备当机(MASTER_DOWN)事件，将连接在该当机的主用设备的主用链路变更为备用链路；将连接在切换为主用设备的原备用设备的备用链路变更为主用链路。

具体的：当主用设备发生故障，会产生MASTER_DOWN事件，备用设备会接收到这个MASTER_DOWN事件；备用设备接收到MASTER_DOWN事件后，会根据备用设备的优先级选出新的主用设备，其中，优先级最高的备用设备切换为主用设备；当设备属性发生变更时，与该切换为主用设备的原备用设备连接的备用链路会相应的变更为主链路。即，当某一备用设备变更为主用设备后，与该备用设备相连的备用链路变更为主用链路；发生故障的原主用设备，此时状态为故障，与其相连的原主用链路也会改变链路属性为备用链路，且为有故障的链路。

本发明实施例的虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现方法，通过获得VRRP网络中的设备的标识以及ARP表，根据设备的标识以及ARP表确定VRRP网络中的设备之间存在的链路。该链路既包括设备之间的主用链路，也包括设备之间的备用链路，有效克服了现有技术中无法自动发现设备间备用链路的问题。

图8为本发明一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现装置结构示意图，如图8所示，该装置包括：获得模块801和确定模块802。其中，获得模块801用于获得虚拟路由器冗余协议VRRP网络中的设备信息，设备信息至少包括设备的标识以及设备的ARP表；确定模块802用于根据设备的标识以及设备的ARP表确定VRRP网络中的设备之间的全部链路。

图9为本发明又一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现装置结构示意图，如图9所示，在图8所示的实施例的基础上，该装置还包括：主用链路确定模块803，用于基于介质访问控制MAC地址转发表，确定设备之间的主用链路。

图10为本发明还一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现装置结构示意图，如图10所示，在图9所示的实施例的基础上，该装置还包括：备用链路确定模块804，用于将已确定的设备之间的全部链路与设备之间的主用链路相比较，确定设备之间的备用链路。

图11为本发明再一个实施例提供的VRRP网络拓扑的发现装置结构示意图，如图11所示，在图10所示的实施例的基础上，该装置还包括：变更模块805，用于如果检测到主用设备当机事件，将连接在当机的主用设备的主用链路变更为备用链路；将连接在切换为主用设备的备用设备的备用链路变更为主用链路。

在上述实施方式的基础上，确定模块802可以包括：第一获得单元和第一确定单元。其中，第一获得单元用于获得VRRP网络中的第一设备的ARP表中的第一记录，该第一记录中至少包括第一IP地址和第一接口。第一确定单元用于如果第一IP地址为VRRP网络中的第二设备的IP地址，且第二设备的ARP表中存在IP地址为第一设备的IP地址的第二记录，则确定第一设备的第一接口与第二设备的第二接口之间存在链路，第二接口为第二记录中的接口。

或者，确定模块802包括：第二获得单元和第二确定单元。其中，第二获得单元用于获得VRRP网络中的第三设备的ARP表中的第三记录，该第三记录中至少包括第三MAC地址和第三接口。第二确定单元用于如果第三MAC地址为VRRP网络中的第四设备的MAC地址，且第四设备的ARP表中存在第三设备的MAC地址的第四记录，则确定第三设备的第三接口与第四设备的第四接口之间存在链路，第四接口为第四记录中的接口。

本发明实施例的虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现装置，既可以是独立存在的硬件设备，该硬件设备中包含上述各模块，也可以是软件功能模块，存在于计算机、手机、网络交换机、路由器、服务器等网络设备之中。通过获得VRRP网络中的标识以及ARP表，根据设备的标识以及ARP表确定VRRP网络中的设备之间存在的链路。该链路既包括设备之间的主用链路，也包括设备之间的备用链路，有效克服了现有技术中无法自动发现设备间备用链路的问题。

图12为本发明实施例提供的VRRP网络拓扑的发现设备结构示意图，如图12所示，包括：VRRP网络拓扑的发现装置1201。该VRRP网络拓扑的发现装置1201可以参考上述VRRP网络拓扑的发现装置的具体实施方式，此处不做赘述。

该VRRP网络拓扑的发现装置1201可以作为VRRP网络拓扑的发现设备的硬件组成存在于VRRP网络拓扑的发现设备中，也可以作为运行在VRRP网络拓扑的发现设备的软件功能模块存在于VRRP网络拓扑的发现设备中，本实施例中所提到的VRRP网络拓扑的发现设备指代一种实体设备，如计算机、手机、网络交换机、路由器、服务器等。需要说明的是，其中的服务器可以但不限于为网管服务器。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现方法，其特征在于，包括：

获得虚拟路由器冗余协议VRRP网络中的设备信息，所述设备信息至少包括设备的标识以及设备的地址解析协议ARP表；

根据所述设备的标识以及所述设备的ARP表确定所述VRRP网络中的设备之间的全部链路；

所述设备的标识为设备的互联网协议IP地址或者设备的介质访问控制MAC地址，则所述根据所述设备的标识以及所述设备的ARP表确定所述VRRP网络中的设备之间的全部链路，包括：

获得所述VRRP网络中的第一设备的ARP表中的第一记录，所述第一记录中至少包括第一IP地址和第一接口；如果所述第一IP地址为所述VRRP网络中的第二设备的IP地址，且所述第二设备的ARP表中存在IP地址为所述第一设备的IP地址的第二记录，则确定所述第一设备的第一接口与所述第二设备的第二接口之间存在链路，所述第二接口为所述第二记录中的接口；

或者，

获得所述VRRP网络中的第三设备的ARP表中的第三记录，所述第三记录中至少包括第三MAC地址和第三接口；如果所述第三MAC地址为所述VRRP网络中的第四设备的MAC地址，且所述第四设备的ARP表中存在MAC地址为所述第三设备的MAC地址的第四记录，则确定所述第三设备的第三接口与所述第四设备的第四接口之间存在链路，所述第四接口为所述第四记录中的接口。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设备之间的全部链路包括主用链路和备用链路，则根据所述设备的标识以及所述设备的ARP表确定所述VRRP网络中的设备之间的全部链路之前，所述方法还包括：

基于介质访问控制MAC地址转发表，确定所述设备之间的主用链路。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述设备的标识以及所述设备的ARP表确定所述VRRP网络中的设备之间的全部链路之后，所述方法还包括：

根据所述设备之间的全部链路以及所述设备之间的主用链路，确定所述设备之间的备用链路。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述设备之间的备用链路之后，所述方法还包括：

如果检测到主用设备当机事件，将连接在所述当机的主用设备的主用链路变更为备用链路；

将连接在切换为主用设备的备用设备的备用链路变更为主用链路。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一记录、第二记录、第三记录以及第四记录均为动态创建的记录。

6.一种虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现装置，其特征在于，包括：

获得模块，用于获得虚拟路由器冗余协议VRRP网络中的设备信息，所述设备信息至少包括设备的标识以及设备的地址解析协议ARP表；

确定模块，用于根据所述设备的标识以及所述设备的ARP表确定所述VRRP网络中的设备之间的全部链路；

所述设备的标识为设备的互联网协议IP地址或者介质访问控制MAC地址，则所述确定模块包括：

第一获得单元，用于获得所述VRRP网络中的第一设备的ARP表中的第一记录，所述第一记录中至少包括第一IP地址和第一接口；和，第一确定单元，用于如果所述第一IP地址为所述VRRP网络中的第二设备的IP地址，且所述第二设备的ARP表中存在IP地址为所述第一设备的IP地址的第二记录，则确定所述第一设备的第一接口与所述第二设备的第二接口之间存在链路，所述第二接口为所述第二记录中的接口；

或者，

第二获得单元，用于获得所述VRRP网络中的第三设备的ARP表中的第三记录，所述第三记录中至少包括第三MAC地址和第三接口；和，第二确定单元，用于如果所述第三MAC地址为所述VRRP网络中的第四设备的MAC地址，且所述第四设备的ARP表中存在MAC地址为所述第三设备的MAC地址的第四记录，则确定所述第三设备的第三接口与所述第四设备的第四接口之间存在链路，所述第四接口为所述第四记录中的接口。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

主用链路确定模块，用于基于介质访问控制MAC地址转发表，确定所述设备之间的主用链路。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

备用链路确定模块，用于将已确定的所述设备之间的全部链路与所述设备之间的主用链路相比较，确定所述设备之间的备用链路。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

变更模块，用于如果检测到主用设备当机事件，将连接在所述当机的主用设备的主用链路变更为备用链路；将连接在切换为主用设备的备用设备的备用链路变更为主用链路。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一记录、第二记录、第三记录以及第四记录均为动态创建的记录。

11.一种虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现设备，其特征在于，包括如权利要求6至10中任一项所述的虚拟路由器冗余协议网络拓扑的发现装置。

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