CN102404159B - 一种基于事件触发的认知网络拓扑发现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于事件触发的认知网络拓扑发现方法，首先数据采集器采集其管辖域内网络设备的配置信息、警告信息和设备变更信息；其次事件触发模块根据数据采集器采集的配置信息，警告信息和设备变更信息来限定拓扑发现范围；最后根据拓扑发现范围完成拓扑发现过程。在实行效率方面，大大的提高了执行效率，在数据采集时采用并行采集，大大减少了数据采集时间；同时在拓扑发现时，相较于逐跳深度遍历的方式，利用已经采集好的全网数据，能迅速的构造网络拓扑。

Description

一种基于事件触发的认知网络拓扑发现方法

技术领域

本发明涉及一种网络拓扑发现方法，特别是一种基于事件触发的认知网络拓扑发现方法。

背景技术

随着信息技术不断发展，当前网络结构复杂，网络信息量庞大，对日益复杂的网络进行管理是当前通信网络面临的主要挑战之一。同时，用户对于网络服务质量（QoS）的要求越来越高。

认知网络（Cognitive Network）是在认知无线电的基础上提出的，将认知的概念从无线单跳连接扩展至整个网络，是一种具有认知功能的网络。它能够感知网络状况并据此进行决策、推理、学习并采取适当行动。为了更好地管理和控制网络的复杂性，改善网络的QoS和用户的业务体验，认知网络具有自管理、自学习、自优化的能力，真正实现网络的可控制、可管理、可信任。

作为一个可自控的网络，首先就要掌握全网的情况，只有在了解全网拓扑结构的前提下，才能根据网络拓扑情况做出完整、正确的抉择。而网络是时刻变化的，当网络拓扑发生变化时，我们需要一个高效的网络拓扑发现机制来快速的反应网络拓扑的实时情况，以避免网络拓扑更新延迟而做出错误的决策。因此，一个高效、实时性好的网络拓扑发现机制对于认知网络来说十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于事件触发的认知网络拓扑发现方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于事件触发的认知网络拓扑发现方法，包括以下步骤：

步骤A  数据采集器采集其管辖域内网络设备的配置信息、警告信息和设备变更信息； 

步骤B  事件触发模块接收数据采集器采集到的配置信息、警告信息和设备变更信息来限定拓扑发现范围；

步骤C  根据拓扑发现范围完成拓扑发现过程。

进一步地，本发明基于事件触发的认知网络拓扑发现方法中，所述步骤A前还包括：建立基于事件触发的认知网络管理运行环境；建立数据库。

进一步地，本发明基于事件触发的认知网络拓扑发现方法中，所述步骤A中数据采集器包括普通数据采集器和网络拓扑自动发现数据采集器，所述普通数据采集器采集其域内网络设备的配置信息和警告信息；所述网络拓扑自动发现数据采集器采集设备变更信息。

进一步地，本发明基于事件触发的认知网络拓扑发现方法中，所述步骤B中事件触发模块包括警告信息分析器和设备变更信息分析器。

进一步地，本发明基于事件触发的认知网络拓扑发现方法中，所述步骤B包括：

B1 将普通数据采集器采集到的初始配置信息入库存储，并对配置信息进行处理，即分析初始化配置信息，得出离散的网络设备信息，设定从种子路由开始的发现深度，将范围设为全网拓扑更新后执行步骤C；

B2 当对象发生变化时，设备变更信息分析器接收设备变更信息，划分设备变化类型，判断设备变化对网络拓扑的影响等级，设定从种子路由开始的发现深度，根据设深度来限定拓扑发现范围来执行步骤C；

B3 在执行步骤B2的同时，开放监听陷阱端口，警告信息分析器接收来自普通数据采集器的警告信息，划分告警类别，判断警告信息对网络拓扑的影响等级，根据警告信息设定从种子路由开始的发现深度，随后根据发现深度来限定拓扑发现范围来执行步骤C。

进一步地，本发明基于事件触发的认知网络拓扑发现方法中，所述B2中所述的变化类别包括IP对应设备发生变化、交换设备的配置发生变化和网络中设备的增加与减少。

进一步地，本发明基于事件触发的认知网络拓扑发现方法中，所述B3中所述的告警类别包括设备警告信息和链路不通警告。

进一步地，本发明基于事件触发的认知网络拓扑发现方法中，所述步骤C中拓扑发现过程采用基于SNMP的路由表拓扑发现算法。

本发明与现有技术相比，具有显著的优点：

（l）在适应性方面，在设备种类、配置、厂商复杂以及带宽较小的网络中依然可以准确展现所有设备的拓扑关系；该拓扑发现方法都能做到很好的兼容；

（2）在完整性方面，能完整直接的构造出整个网络层的网络拓扑结构；

（3）在实行效率方面，大大的提高了执行效率，在数据采集时采用并行采集，大大减少了数据采集时间；同时在拓扑发现时，相较于逐跳深度遍历的方式，利用已经采集好的全网数据，能迅速的构造网络拓扑；

（4）增加的事件触发模块较好的解决了拓扑发现的实时性问题，相较于全局更新网络拓扑，基于事件触发的局部更新能够更加快速正确对网络中的设备变更或者告警做出正确的响应，以更小的代价更快的速度对拓扑发现结果做正确的更新。

附图说明

图1为本发明基于事件触发的认知网络拓扑发现方法的结构框图。

图2为本发明基于事件触发的认知网络拓扑发现方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述；

如图1、图2所示，一种基于事件触发的认知网络拓扑发现方法，包括以下步骤：

步骤A  数据采集器采集包括普通数据采集器和网络拓扑自动发现数据采集器，所述普通数据采集器采集其域内网络设备的配置信息和警告信息；所述网络拓扑自动发现数据采集器采集设备变更信息；

步骤B  事件触发模块接收根据数据采集器采集的配置信息、警告信息和设备变更信息来限定拓扑发现范围，其中事件触发模块包括警告信息分析器和设备变更信息分析器，具体为：

B1 将普通数据采集器采集到的初始配置信息入库存储，并对配置信息进行处理，即分析初始化配置信息，得出离散的网络设备信息，设定从种子路由开始的发现深度，将范围设为全网拓扑更新后执行步骤C，具体为：获取网络中所有活动设备所对应的IP，将这些IP分成若干个组，针对每个分组都启动一个采集器进行数据采集，可以同时启动多个数据采集器并行采集数据，主要采集项有ifTable、IpAddrTable、IpRouteTable、IpNetToMediaTable、dotlnTpFdbTable、检查目标机器设备类型等。将所有网络设备节点的信息先读取过来，在本地形成一个个抽象的节点，用这些抽象节点构成两个队列：路由器队列routeList、终端设备队列ServerList；

B2 当对象发生变化时，设备变更信息分析器接受来自网络拓扑自动发现数据采集器设备变更信息，划分设备变化类别，判断设备变化对网络拓扑的影响等级，设定从种子路由开始的发现深度，根据深度来限定拓扑发现范围来执行步骤C，其中所述的变化类别包括IP对应设备发生变化、交换设备的配置发生变化和网络中设备的增加与减少；

B3 在执行步骤B2的同时，开放监听陷阱端口，警告信息分析器接收来自普通数据采集器的警告信息，划分警告信息所属告警类别，判断警告信息对网络拓扑的影响等级，根据设备警告信息设定从种子路由开始的发现深度，根据发现深度来限定拓扑发现范围来执行步骤C，其中，所述的告警类别包括设备警告信息和链路不通警告；

步骤C  拓扑发现模块根据拓扑发现范围完成拓扑发现过程，本发明采用基于SNMP的路由表的拓扑发现算法，利用SNMP中定义的MIB路由信息进行拓扑发现，使用一个种子路由器来发现其路由表内记录的所有可达的目的网络，以及到达该目的网络所经由的下一跳路由器的接口IP地址和相关路由，然后它将继续扩展其搜索，可逐步向下发现网络中的所有具有路由功能的结点。遍历路由器MIB的IP管理组中管理对象IpRouteDest下的所有对象，以每个目的网络号为索引，查看IpRouteType项，如果IpRouteType值为3，则IpRouteDest项所示的子网与路由器直接相连，即为路由器的子网。如果IpRoutetype值为4，表示IpRouteDest项所示的子网不是此路由器的子网。

下面分别针对步骤B2中各种设备配置变更信息进行相应的具体分析：

IP对应设备发生变化

（a）一台终端应用设备变成另外一台终端应用设备

 针对这类变化的处理比较简单，只需在数据库中更新该IP对应的设备配置信息即可，仍维持原有的网络拓扑结构；

（b）一台路由器变成另外一台路由器

 此类变化可能导致以该路由器为中心的网络层链路发生部分变化，需要更新以此路由器为种子路由、深度为一跳的网络层链路；

（c）一台设备变成另外一台不同种类的设备

 此类变化的影响范围最大，根据实际经验，导致此类变化的原因可能是网络的重新规划等，所以发生此类变化需要对全网拓扑进行更新。

交换设备的配置发生变化

（a）路由器各端口的开启关闭状态变化

 此类变化可能导致以该路由器为中心的网络层链路发生部分变化，需要更新以此路由为种子路由，深度为一跳的网络层链路；

（b）端口带宽划分状态变化

 此类变化比较简单，只会影响到相关链路带宽的配置信息，在数据库中做相应更新即可。

网络中设备的增加与减少

（a）增加或减少路由器

 此类变化会导致网络层网络拓扑结构的变化。另外路由器的增减意味着子网数量的增减，链路层网络拓扑结构也会发生较大变化，需要对全网拓扑进行更新；

（b）增加终端应用设备

 此类变化，要想发现出新增终端设备具体的链路关系，需要对该设备所在的交换域进行重新拓扑发现；

（c）减少终端应用设备

 此类变化对拓扑结构影响较小，在拓扑图中将该设备以及到该设备的链路删除即可。

    下面分别针对步骤B3中各种警告信息进行相应的具体分析：

·设备交换故障警告

（a）路由器故障警告

 此类变化会导致网络层网络拓扑结构的变化。另外路由器故障意味着子网数量的减少，链路层网络拓扑结构也会发生较大变化，需要对全网拓扑进行更新；

（b）端应用设备故障警告

 此类变化对拓扑结构影响较小，在拓扑图中将该设备以及到该设备的链路删除即可。

    链路不通警告

（a）网络层链路不通

    此类变化会导致网络层网络拓扑结构的变化。另外路由器故障意味着子网数量的减少，链路层网络拓扑结构也会发生较大变化，需要对全网拓扑进行更新。

下面具体描述步骤C所述的拓扑发现的执行流程。根据种子路由的发现深度所限定的范围，来局部（或全局）地运行拓扑发现算法，执行拓扑发现过程。本方法用基于SNMP的路由表的拓扑发现算法，利用SNMP中定义的MIB路由信息进行拓扑发现，先遍历网络中所有的设备，接着计算网络拓扑结构。

从routeList中的选择任意一个路由器为作为种子路由，从种子路由出发即可逐级找出所有路由器与子网。

（a）发现与本路由器直接相连的子网

如果路由器的某条路由记录中IpRoutetype为3(直接相连)，则其目的子网（IpRouteDest)与本路由器直接连接，到达它的下一网关(IpRouteNextHop)是本路由器中一个网卡的地址，接在路由器的IpRouteIfindex号接口上，此时IpRouteNextHop和IpRouteMask相与可得到目的子网地址。将子网及其连接信息加入到子网数据库中。

（b）发现与本路由器直接相连的路由器

若第一步中条件不满足，则目的子网与本路由器不是直接相连的，只能通过IpRouteNextHop所指定的下一跳路由器来到达目的子网，而此时的下一跳路由器就是与本路由器直接相连的路由器。将路由器及其连接信息加入到路由器数据库中。

（c）对于新发现的路由器

重复前两步直至找到所有的路由器和子网。

具体算法描述如下：

初始化待访问路由器队列，初始化己访问路由器二叉排序树；

把种子路由的标志IP放入待访问路由器队列中；

while(待访问路由器队列非空)

{

从待访问路由器队列中取出一个路由器，为CurrefltRouter;

if(CurrefltRouter加入到已访问路由器二叉排序树成功)

{   

    初始化本地相连路由器队列和本地相连子网队列访问CurrentRouter路由表，对每个路由表项:

{

if(IpRouteType ==indirect)

把路由表中的各IpRouteNextHop不重复地放到本地相连的路由器队列中；

if(IpRouteType==direct)

把IpRouteDest和IpRouteMask不重复地放到本地相连子网队列中；

             }

遍历本地相连路由器队列中的每个路由器，将其标志IP放入待访问路由器队列；

    }

}

Claims (5)

1.一种基于事件触发的认知网络拓扑发现方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A  数据采集器采集其管辖域内网络设备的配置信息、警告信息和设备变更信息；

其中，数据采集器包括普通数据采集器和网络拓扑自动发现数据采集器，所述普通数据采集器采集其管辖域内网络设备的配置信息和警告信息；所述网络拓扑自动发现数据采集器采集设备变更信息；

步骤B  事件触发模块接收数据采集器采集到的配置信息、警告信息和设备变更信息来限定拓扑发现范围；

其中，事件触发模块包括警告信息分析器和设备变更信息分析器；

所述步骤B具体包括以下步骤：

步骤B1 将普通数据采集器采集到的初始配置信息入库存储，并对配置信息进行处理，即分析初始化配置信息，从而得出离散的网络设备信息；设定从种子路由开始的发现深度，将范围设为全网拓扑更新后执行步骤C；

步骤B2 当设备对象发生变化时，设备变更信息分析器接收来自网络拓扑自动发现数据采集器设备变更信息，划分设备变化所属类别，判断设备变化对网络拓扑的影响等级，根据设备变更信息设定从种子路由开始的发现深度，根据设定的深度来限定拓扑发现范围后执行步骤C；

步骤B3 在执行步骤B2的同时，开放监听陷阱端口，警告信息分析器接收来自普通数据采集器采集的警告信息，划分警告信息所属告警类别，判断警告信息对网络拓扑的影响等级，根据警告信息设定从种子路由开始的发现深度，根据发现深度来限定拓扑发现范围后执行步骤C；

步骤C  拓扑发现模块根据拓扑发现范围完成拓扑发现过程。

2.根据权利要求1所述的基于事件触发的认知网络拓扑发现方法，其特征在于：所述步骤A前还包括：

建立基于事件触发的认知网络管理运行环境；

建立数据库。

3.根据权利要求1所述的基于事件触发的认知网络拓扑发现方法，其特征在于：所述步骤B2中所述变化所属类别包括IP对应设备发生变化、交换设备的配置发生变化和网络中设备的增加与减少。

4.根据权利要求1所述的基于事件触发的认知网络拓扑发现方法，其特征在于：所述步骤B3中所述的告警类别包括设备警告信息和链路不通警告。

5.根据权利要求1所述的基于事件触发的认知网络拓扑发现方法，其特征在于：所述步骤C中拓扑发现过程采用基于SNMP的路由表拓扑发现算法。

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