CN103414586B - 一种全新的网络视图生成与更新方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于SDN网络构建技术领域，公开了一种全新的网络视图生成与更新方法。本发明包括如下步骤：步骤(1)划分网络拓扑矩阵M*N中连接关系位置等级；步骤(2)全新网络视图的生成；步骤(3)更新生成的全新网络视图。本发明生成的全新网络视图中，网络拓扑矩阵以十字链表的存储形式二维数组的呈现形态连续存放各个节点及邻接节点的形式，除了能反映网络中各节点之间的邻接关系，又能连续的标示若干个SDN服务承载网内部连续多条链路的连接关系，能从全局上反映出网络的部署状况。通过对该网络拓扑矩阵进行标识，网络管控策略将很容易计算和部署。

Description

一种全新的网络视图生成与更新方法

技术领域

本发明属于SDN网络构建技术领域，提供一种全新的网络视图生成与更新方法。该方法能连续的标示若干个SDN服务承载网内部连续多条链路的连接关系，从全局上反映出网络的部署状况，从而使我们的网络管控策略将很容易计算和部署。

背景技术

对SDN网络的管控应该是一种对网络资源全局把握的基础上的有效管控，传统网络对资源的描述主要基于RFC3444指出信息模型（Information Model，IM）和数据模型（Data Model，DM），该传统资源表述形式呈现出来的海量信息往往无法对管控带来直接指导意义，使得对网络的管理和控制难以有效进行。SDN体系下的网络视图旨在同时反映目前网络的拓扑和感知资源，并可以直观的扩展为不同SDN服务承载网的业务运行情况，无论对于SDN服务承载网构建，资源感知、业务流量预测的策略形成都有直接的指导意义，并很大程度上避免了盲目和大范围的感知探测。众所周知，网络拓扑的经典表示形式邻接矩阵能清晰地反映出离散的单个节点与相邻节点之间的连接关系，矩阵中的行能反映一个节点的出度, 矩阵中的列则能对称地反映一个节点的入度, 邻接矩阵十分适用于目前路由算法如OSPF最短路径算法，但是最短路径算法并不适用于SDN网络构建承载网的度量方法，因为各种类型的SDN承载网络需要考虑资源状况，即网络的资源和面向业务的需求，而且邻接矩阵表示方法在网络中不能反映出若干条链路组成的网络之间的连接关系。因此我们提出一种全新的网络拓扑矩阵形式，以十字链表的存储形式二维数组的呈现形态连续存放各个节点及邻接节点的形式。

发明内容

本发明的目的是针对性现有技术的不足，提供一种全新的网络视图生成与更新方法。本发明生成的全新网络视图中，网络拓扑矩阵以十字链表的存储形式二维数组的呈现形态连续存放各个节点及邻接节点的形式，除了能反映网络中各节点之间的邻接关系，又能连续的标示若干个SDN服务承载网内部连续多条链路的连接关系，能从全局上反映出网络的部署状况。通过对该网络拓扑矩阵进行标识，我们的网络管控策略将很容易计算和部署。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

步骤(1)划分网络拓扑矩阵M*N中连接关系位置等级。

1-1 位置等级三级则连接关系为二，即网络拓扑矩阵中四个顶点所处的位置，分别为[]、[]、[]、[];

1-2位置等级二级则连接关系为三，即网络拓扑矩阵的外围四边除去四个顶点以外的位置为 [],其中；

1-3位置等级一级是指在网络拓扑矩阵中连接关系为四的位置,即网络拓扑矩阵中除去步骤1-2和1-1所述位置后，剩余的所有位置。

步骤(2) 全新网络视图的生成。

2-1 对网络拓扑进行预处理，统计该网络拓扑中节点的个数和各个节点的度数。

2-2 选择初始节点a，选择步骤2-1中节点度数最大的节点中的任意一个节点作为初始节点。

2-3 确认初始节点a的位置。

2-3-1如果初始节点a的度数，则存放在矩阵中位置等级为一的位置，即位置；否则将根据初始节点a的度数，以每度数3扩展一个初始节点a的内容，即向四个方向上、下、左、右复制该初始节点a以便适应上述位置存放。

2-4 确认其他节点位置。

2-4-1从第一个节点开始，按照广度优先搜索算法读取邻接链表内各节点内容，并填写节点连接关系；根据下一节点b的度数，确认其对应位置连接关系的等级并选择该节点b相应位置存放；若目前的拓扑矩阵状况无法满足位置存放，则扩展节点b的内容，即向右或向下复制该节点b以便适应上述位置存放。

2-4-2并根据步骤2-4-1遍历所有节点，当拓扑矩阵无法满足位置存放时，逐一增加行和列的数目。

2-5优化节点位置，调节拓扑矩阵大小规模。

2-5-1在拓扑矩阵的外围行列中寻找节点个数最少的行或列。

2-5-2检查该行或列中节点与邻接节点的连接关系是否在其他行列中存在。

2-5-3重复步骤2-5-2，若直至该行或列所有节点上下左右的连接关系均能在其他行列中找到则删除该行或列，否者进入步骤2-5-4。

2-5-4重复2-5-1，直到外围没有可删除的行或列，则优化结束。

步骤(3) 更新生成的全新网络视图，更新分为链路断开、节点加入和节点失效几种情况。

3-1链路断开的更新

3-1-1查找更新链路所关联的节点在拓扑矩阵中所对应的位置。

3-1-2判断两个节点对应的拓扑矩阵中位置的连接关系，若为纵向，则两个节点之间添加一行空白；并将两个节点所在的行中，节点数目较少的除断开节点之外的一行复制到新添加的空白行；若为横向，则两个节点之间添加一列空白；并将两个节点所在的列中，节点数目较少的除断开节点之外的一列复制到新添加的空白列；

3-2加入节点d的更新

3-2-1查找更新链路所关联的节点在拓扑矩阵中所对应的位置。

3-2-2判断影响的节点邻接关系是否有空域，并查看空域四周是否存在其他节点会对该节点的加入有影响。

若有空域且无影响，则空域中填入加入节点d；若不满足上述条件，则具体如下：

若影响节点的位置等级为二级或三级，则在该影响节点的外侧增加一空白行或列，并在空白行或列中与影响节点相连的位置加入节点d。

若影响节点的位置等级为一级，则在影响节点的下方或右方增加两空白行或列，并在第二空白行或列中复制影响节点行或列的内容，然后在第一行与影响节点相连的位置加入节点d。

3-2-3优化合并节点的位置及拓扑矩阵大小规模的调整，方法与步骤2-5相同。

3-3节点失效的更新

3-3-1查找失效的节点在矩阵中所对应的位置。

3-3-2删除该节点。

3-3-3优化合并节点的位置及拓扑矩阵大小规模的调整，方法与步骤2-5相同。

本发明有益效果如下：

1、本发明作为一种新型的网络视图方法，与网络拓扑的经典表示形式邻接矩阵相比有很大的改进。从形式上网络拓扑矩阵是邻接矩阵的排序变形版，而从空间规模上网络拓扑矩阵是邻接矩阵的压缩版，缩小了空间复杂度。

2、本发明的突出优点是对节点间离散的信息采用集中式变换处理，便于后续从全网的角度进行管控决策处理。

附图说明

图1为网络拓扑矩阵生成实例图；

图2为网络拓扑矩阵节点加入更新实例图；

图3为网络拓扑矩阵断链失效更新实例图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

一种全新的网络视图生成与更新方法，具体包括如下步骤：

步骤(1)划分网络拓扑矩阵M*N中连接关系位置等级。

1-1 位置等级三级则连接关系为二，即网络拓扑矩阵中四个顶点所处的位置，分别为[]、[]、[]、[];

1-2位置等级二级则连接关系为三，即网络拓扑矩阵的外围四边除去四个顶点以外的位置为 [],其中；

1-3位置等级一级是指在网络拓扑矩阵中连接关系为四的位置,即网络拓扑矩阵中除去步骤1-2和1-1所述位置后，剩余的所有位置。

步骤(2) 全新网络视图的生成。

2-1 对网络拓扑进行预处理，统计该网络拓扑中节点的个数和各个节点的度数。

2-2 选择初始节点a，选择步骤2-1中节点度数最大的节点中的任意一个节点作为初始节点。

2-3 确认初始节点a的位置。

2-3-1如果初始节点a的度数，则存放在矩阵中位置等级为一的位置，即位置；否则将根据初始节点a的度数，以每度数3扩展一个初始节点a的内容，即向四个方向上、下、左、右复制该初始节点a以便适应上述位置存放。

2-4 确认其他节点位置。

2-4-1从第一个节点开始，按照广度优先搜索算法读取邻接链表内各节点内容，并填写节点连接关系；根据下一节点b的度数，确认其对应位置连接关系的等级并选择该节点b相应位置存放；若目前的拓扑矩阵状况无法满足位置存放，则扩展节点b的内容，即向右或向下复制该节点b以便适应上述位置存放。

2-4-2并根据步骤2-4-1遍历所有节点，当拓扑矩阵无法满足位置存放时，逐一增加行和列的数目。

2-5优化节点位置，调节拓扑矩阵大小规模。

2-5-1在拓扑矩阵的外围行列中寻找节点个数最少的行或列。

2-5-2检查该行或列中节点与邻接节点的连接关系是否在其他行列中存在。

2-5-3重复步骤2-5-2，若直至该行或列所有节点上下左右的连接关系均能在其他行列中找到则删除该行或列，否者进入步骤2-5-4。

2-5-4重复2-5-1，直到外围没有可删除的行或列，则优化结束。

步骤(3) 更新生成的全新网络视图，更新分为链路断开、节点加入和节点失效几种情况。

3-1链路断开的更新

3-1-1查找更新链路所关联的节点在拓扑矩阵中所对应的位置。

3-1-2判断两个节点对应的拓扑矩阵中位置的连接关系，若为纵向，则两个节点之间添加一行空白，并将两个节点所在的的行中，节点数目较少的除断开节点之外的一行复制到新添加的空白行；若为横向，则两个节点之间添加一列空白，并将两个节点所在的的列中，节点数目较少的除断开节点之外的一列复制到新添加的空白列；

3-2加入节点d的更新

3-2-1查找更新链路所关联的节点在拓扑矩阵中所对应的位置。

3-2-2判断影响的节点邻接关系是否有空域，并查看空域四周是否存在其他节点会对该节点的加入有影响。

若有空域且无影响，则空域中填入加入节点d；若不满足上述条件，则具体如下：

若影响节点的位置等级为二级或三级，则在该影响节点的外侧增加一空白行或列，并在空白行或列中与影响节点相连的位置加入节点d。

若影响节点的位置等级为一级，则在影响节点的下方或右方增加两空白行或列，并在第二空白行或列中复制影响节点行或列的内容，然后在第一行与影响节点相连的位置加入节点d。

3-2-3优化合并节点的位置及拓扑矩阵大小规模的调整，方法与步骤2-5相同。

3-3节点失效的更新

3-3-1查找失效的节点在矩阵中所对应的位置。

3-3-2删除该节点。

3-3-3优化合并节点的位置及拓扑矩阵大小规模的调整，方法与步骤2-5相同。

实施例一：

网络拓扑矩阵生成，参见图1。

a．根据图1中的网络拓扑图可以看出，网络中有A、B、C、D、E、F共六个节点，其中A的度数为3，B的度数为2，C的度数为5，D的度数为2，E的度数为2，F的度数为2。

b．从以上节点中选择度数最大的节点C作为初始节点并首先确定它的位置。由于C的度数大于4且不大于7，因此在矩阵的位置（即矩阵的中间位置）存入C节点，并在其上、下、左、右中的任意位置复制该节点以便适应其它节点的存放（本例中选择了中心节点C的上方进行复制）。

c.根据其它节点的度数对应位置连接关系等级开始确定其它节点在网络拓扑矩阵中的位置。位置等级为二的位置数目为2*（M+N）-8，在本例中为2*（3+3）-8=4（它们分别是初始节点C的上、下、左、右四个位置）。位置等级为三的位置数目总是为4（它们分别为矩阵的四个顶点）。在本例中，除C外的其它节点度数均小于4，可以把B、D、F三个节点放在位置等级为二的三个位置（另一个位置被复制节点C占用）。然后根据网络拓扑的连接关系确定位置等级为三的节点位置，本例中将节点A填充至矩阵左侧两个顶点位置，将节点E填充至矩阵右侧上方顶点位置（多余位置用“/”填充）。值得注意的是网络拓扑矩阵的具体形式并不唯一，只要在保证空间复杂度最小的情况下，一个网络拓扑可能有多个网络拓扑矩阵表现形式。

实施例二：

网络拓扑矩阵更新，参见图2~3。

d.节点加入更新：参见图2。

d-1.通过观察可以看出，在原有网络拓扑的基础上增加了节点G，且节点G的度数为1，直接与节点A相连。

d-2.观察A节点在拓扑矩阵中的位置等级可以看出，节点A为三级节点。通过观察得出，关联的节点A邻接关系并没有空域，无法直接插入节点G。因此在关联节点A的外侧增加一空白行或列，再填入该节点。在本例中增加了一行空白行之后，再填入的节点G。

e.链路断开更新，参见图3。

e-1.网络拓扑中的节点A与节点D断链，

e-2.通过观察节点A与节点D在拓扑矩阵中的连接位置关系，它们是横向连接的。因此在节点A与节点D之间添加一空白列，并根据并复制除该节点元素外节点个数较少的一行或一列元素至新的空白行列。

e-3.观察节点A与节点D的所在列，得出节点A的所在列除节点A外还存在B、H、H三个剩余节点，节点D的所在列除节点D外还存在C、E、F、G四个剩余节点。因此将剩余节点个数较少的一列中的剩余元素位置一一对应的复制到新添加的空白列，从而完成断链更新。

f.节点失效更新：

f-1.观察失效的节点在网络拓扑矩阵中所对应的位置等级关系。

f-2.直接删除该节点，并用“/”代替。

f-3.若删除节点后的网络拓扑矩阵出现矩阵四周某一行或列全为“/”的情况，则删除该行或列以达到优化矩阵的目的。

Claims (1)

1.一种网络视图生成与更新方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤(1)划分网络拓扑矩阵M*N中连接关系位置等级；

步骤(2)全新网络视图的生成；

步骤(3)更新生成的全新网络视图；

所述的步骤(1)具体包括如下：

1-1位置等级三级则连接关系为二，即网络拓扑矩阵中四个顶点所处的位置，分别为[x₀,y₀]、[x₀,y_N-1]、[x_M-1,y₀]、[x_M-1,y_N-1]；

1-2位置等级二级则连接关系为三，即网络拓扑矩阵的外围四边除去四个顶点以外的位置为[x_i,y_j],其中{i＝0∪M-1,j∈[1,N-2]}∪{j＝0∪N-1,i∈[1,M-2]}；

1-3位置等级一级是指在网络拓扑矩阵中连接关系为四的位置,即网络拓扑矩阵中除去步骤1-2和1-1所述位置后，剩余的所有位置；

所述的步骤(2)具体包括如下：

2-1对网络拓扑进行预处理，统计该网络拓扑中节点的个数和各个节点的度数；

2-2选择初始节点a，选择步骤2-1中节点度数最大的节点中的任意一个节点作为初始节点；

2-3确认初始节点a的位置；

2-3-1如果初始节点a的度数≤4，则存放在矩阵中位置等级为一的位置，即位置；否则将根据初始节点a的度数，以每度数3扩展一个初始节点a的内容，即向四个方向上、下、左、右复制该初始节点a以便适应上述位置存放；

2-4确认其他节点位置；

2-4-1从第一个节点开始，按照广度优先搜索算法读取邻接链表内各节点内容，并填写节点连接关系；根据下一节点b的度数，确认其对应位置连接关系的等级并选择该节点b相应位置存放；若目前的拓扑矩阵状况无法满足位置存放，则扩展节点b的内容，即向右或向下复制该节点b以便适应上述位置存放；

2-4-2并根据步骤2-4-1遍历所有节点，当拓扑矩阵无法满足位置存放时，逐一增加行和列的数目；

2-5优化节点位置，调节拓扑矩阵大小规模；

2-5-1在拓扑矩阵的外围行列中寻找节点个数最少的行或列；

2-5-2检查该行或列中节点与邻接节点的连接关系是否在其他行列中存在；

2-5-3重复步骤2-5-2，若直至该行或列所有节点上下左右的连接关系均能在其他行列中找到则删除该行或列，否者进入步骤2-5-4；

2-5-4重复2-5-1，直到外围没有可删除的行或列，则优化结束；

所述的步骤(3)具体包括如下：

3-1链路断开的更新；

3-1-1查找更新链路所关联的节点在拓扑矩阵中所对应的位置；

3-1-2判断两个节点对应的拓扑矩阵中位置的连接关系，若为纵向，则两个节点之间添加一行空白；并将两个节点所在的行中，节点数目较少的除断开节点之外的一行复制到新添加的空白行；若为横向，则两个节点之间添加一列空白；并将两个节点所在的列中，节点数目较少的除断开节点之外的一列复制到新添加的空白列；

3-2加入节点d的更新；

3-2-1查找更新链路所关联的节点在拓扑矩阵中所对应的位置；

3-2-2判断影响的节点邻接关系是否有空域，并查看空域四周是否存在其他节点会对该节点的加入有影响；

若有空域且无影响，则空域中填入加入节点d；若不满足有空域且同时无影响，则具体如下：

若影响节点的位置等级为二级或三级，则在该影响节点的外侧增加一空白行或列，并在空白行或列中与影响节点相连的位置加入节点d；

若影响节点的位置等级为一级，则在影响节点的下方或右方增加两空白行或列，并在第二空白行或列中复制影响节点行或列的内容，然后在第一行与影响节点相连的位置加入节点d；

3-2-3优化合并节点的位置及拓扑矩阵大小规模的调整，方法与步骤2-5相同；

3-3节点失效的更新；

3-3-1查找失效的节点在矩阵中所对应的位置；

3-3-2删除该节点；

3-3-3优化合并节点的位置及拓扑矩阵大小规模的调整，方法与步骤2-5相同。