CN103516824B - 基于ip层的网络拓扑识别方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基于IP层的网络拓扑识别方法和设备。该方法应用在链型网络中，该方法包括第一通信设备获取第二通信设备的IP地址，并对应所述IP地址来自的端口，建立所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表；获取所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表；根据所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表，以及所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表，建立链路的综合信息；根据所述链路的综合信息，确定网络拓扑关系和所述第一通信设备和所述第二通信设备在网络中的位置。本发明实施例可以完成对分布式监控管理系统的网络拓扑识别。

Description

基于IP层的网络拓扑识别方法和设备

技术领域

本发明涉及网络通信技术，尤其涉及一种基于IP层的网络拓扑识别方法和设备。

背景技术

在当前的监控管理系统中，通常包括一个主机和多个监控设备，可以采用的管理方式包括集中式管理和分布式管理。集中式管理中，整个网络一般为星型结构，整个网络的通信和管理依赖于中心的主机。分布式管理中，主机与多个监控设备组合成链型网络，共同完成网络的通信和管理。在目前的分布式管理系统中，如何实现网络拓扑识别是亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例是提供一种基于IP层的网络拓扑识别方法和设备，用以实现分布式监控管理系统中网络拓扑的识别。

一方面，提供了一种基于IP层的网络拓扑识别方法，应用在链型网络中，包括：

第一通信设备获取第二通信设备的IP地址，并对应所述IP地址来自的端口，建立所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表；

第一通信设备获取所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表；

第一通信设备根据所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表，以及所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表，建立链路的综合信息；

第一通信设备根据所述链路的综合信息，确定网络拓扑关系和所述第一通信设备和所述第二通信设备在网络中的位置。

另一方面，提供了一种基于IP层的网络拓扑识别设备，应用在链型网络中，所述设备具体为第一通信设备，所述设备包括：

第一建立模块，用于获取第二通信设备的IP地址，并对应所述IP地址来自的端口，建立所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表；

获取模块，用于获取所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表；

第二建立模块，用于根据所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表，以及所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表，建立链路的综合信息；

确定模块，用于根据所述链路的综合信息，确定网络拓扑关系和所述第一通信设备和所述第二通信设备在网络中的位置。

由上述技术方案可知，本发明实施例通过一设备获取其它设备的IP地址并建立IP地址列表，以及获取其它设备建立的IP地址列表，根据自身建立的IP地址列表和其它设备建立的IP地址列表建立综合信息，并根据综合信息确定网络拓扑关系和位置的识别，可以实现分布式监控管理系统中网络拓扑的识别。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中链型网络的一种组网示意图；

图2为本发明基于IP层的网络拓扑识别方法一实施例的流程示意图；

图3为本发明基于IP层的网络拓扑识别方法另一实施例的流程示意图；

图4为本发明中生成IP地址的一种示意图；

图5为本发明中三个监控设备组成链型网络的一种示意图；

图6为本发明基于IP层的网络拓扑识别方法另一实施例的流程示意图；

图7为本发明基于IP层的网络拓扑识别设备一实施例的结构示意图；

图8为本发明基于IP层的网络拓扑识别设备另一实施例的结构示意图；

图9为本发明基于IP层的网络拓扑识别设备另一实施例的结构示意图；

图10为本发明基于IP层的网络拓扑识别设备另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例主要是针对链型网络，在链型网络中各通信单元采用级联关系连接。以级联的通信单元为监控设备为例，参见图1，每个监控设备都存在至少2个的快速以太网（Fast Ethernet，FE）端口，分别为接入端口和接出端口，每个监控设备上的接入端口和接出端口的IP地址相同且两个端口之间为2层互通。链首单元的接入端口和链尾单元的接出端口总是悬空。上行单元（如监控设备_1）的接出端口总是连接下行单元（如监控设备_2）的接入端口，依次级联组成链型网络。该链型网络可以应用在机房场景下，该场景下，机房中的多个监控设备组成链型网络。

系统启动后，每个FE的接入端口和接出端口在固定网段（图例为169.254网段）初始化IP地址，不同的监控设备初始化得到的IP地址互不相同。初始化IP地址后，每个监控设备通过3层的IP报文交互机制和基于端口的IP学习方法，遵从下述实施例所示的网络拓扑识别流程，确定自身在网络拓扑中的位置和对整个网络拓扑的识别。

图2为本发明基于IP层的网络拓扑识别方法一实施例的流程示意图，包括：

步骤21：第一通信设备获取第二通信设备的IP地址，并对应所述IP地址来自的端口，建立所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表；

其中，所述第一通信设备和第二通信设备为链型网络中的设备，第一通信设备为该链型网络中任一通信设备，第二通信设备是该链型网络中与该第一通信设备不同的任一通信设备；

步骤22：第一通信设备获取第二通信设备的每个端口的IP地址列表；

步骤23：第一通信设备根据所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表，以及所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表，建立链路的综合信息；

步骤24：第一通信设备根据所述链路的综合信息，确定网络拓扑关系和所述第一通信设备和所述第二通信设备在网络中的位置。

其中，以通信设备为监控设备为例，第一监控设备为链型网络中的任意一个监控设备，第二监控设备为该链型网络中与第一监控设备不同的任意一个监控设备。

本发明实施例以监控设备为例，可选的，也可以为链型网络中的其余类型的通信设备。

链型网络中的每个监控设备在启动后，可以初始化生成互不相同的IP地址，之后通知给其它的监控设备，使得其它的监控设备可以获知自身的IP地址，同时，自身也可以获知其它监控设备的IP地址，根据获知的IP地址建立IP地址列表。在建立IP地址列表后可以再通知给其它的监控设备，并获知其它监控设备的IP地址列表，根据自身的IP地址列表和其它监控设备的IP地址列表就可以确定网络拓扑关系和自身所处的位置。

图3为本发明基于IP层的网络拓扑识别方法另一实施例的流程示意图，包括：

步骤31：链型网络中的监控设备启动后，每个监控设备生成一个IP地址，不同的监控设备生成不同的IP地址。

其中，每个监控设备的接入端口和接出端口的IP地址相同，IP地址可以根据设备唯一标识码或者随机数生成。

参见图4，以设备唯一标识码为例，可以采用哈希算法等将设备唯一标识码映射为IP地址的后16位，不同的设备唯一标识码映射为不同的IP地址的后16位。以要生成B类IP地址为例，B类IP地址中网络位为前16位，主机位为后16位，其中网络位是相同的，假设为169.254，主机位可以是：根据上述设备唯一识别码通过哈希算法得到的16比特的数据。

可选的，如果没有或者获取不到设备唯一标识码，也可以根据随机数生成上述的IP地址的主机位。

步骤32：一监控设备向其它监控设备广播第一命令，该第一命令用于指示其它监控设备返回其它监控设备对应的IP地址。

同时，每个监控设备也会收到来自其它监控设备广播的第一命令。

步骤33：该监控设备接收其它监控设备发送的与第一命令对应的响应，该响应中包含其它监控设备的IP地址。

同时，每个监控设备在收到其它监控设备发送的第一命令后，也会将自身的IP地址携带在响应中发送给其它的监控设备。

步骤34：该监控设备根据接收的响应中包含的IP地址，建立每个端口的IP地址列表。

例如，参见图5，以三个监控设备组成链型网络为例，三个监控设备生成的IP地址分别为IP1、IP2和IP3。对于IP2对应的监控设备，其会从左端口接收到IP1，从右端口接收到IP3，因此，建立的左端口的IP地址列表为IP1，右端口的IP地址列表为IP3。

另外，如果某个端口是悬空的，如IP1的左端口，可以对应该端口建立的IP地址列表为空（NULL）。

步骤35：该监控设备向其它监控设备发送第二命令，该第二命令用于指示其它监控设备返回其它监控设备建立的每个端口的IP地址列表。

同时，该监控设备也会收到来自其它监控设备的第二命令。

步骤36：该建立设备接收其它监控设备发送的与第二命令对应的响应，该响应中包含其它监控设备的每个端口的IP地址列表。

其中，对于某个监控设备，当获取到其它监控设备的IP地址后，可以将获取的IP地址作为目的IP地址发送上述的第二命令，以获取其它监控设备的IP地址列表。例如，IP1对应的监控设备，在右端口获取IP2、IP3后，可以分别以IP2为目的地址向IP2对应的监控设备发送第二命令，以及以IP3为目的地址向IP3对应的监控设备发送第二命令，IP2对应的监控设备收到第二命令后，将自身建立的IP地址列表（左端口为IP1，右端口为IP2）携带在第二命令对应的响应中发送给IP1对应的监控设备。

步骤37：该监控设备根据自身的IP地址列表以及获取的其它监控设备的IP地址列表，建立链路的综合信息。

依然以图5所示的结构为例，每个监控设备可以建立的综合信息可以如表1所示：

表1

序号	自身IP	左端口IP地址列表	右端口IP地址列表
				0	IP1	NULL	IP2，IP3
1	IP2	IP1	IP3
				2	IP3	IP1，IP2	NULL

步骤38：监控设备根据综合信息确定网络拓扑关系以及自身在网络中的位置，完成网络拓扑关系识别。

例如，IP1的左端口IP地址列表为空，则可以确定IP1对应的设备为链首；IP2的左端口IP地址列表只有IP1，可以确定为连接IP1的下一级设备；IP3的左端口IP地址列表包含IP1和IP2，且右端口为空，可以确定为链尾。

可以理解的是，图3只示出了一个监控设备的执行流程，其它监控设备可以参照执行。

进一步的，当确定网络拓扑关系后，还可以进行复核和维护。参见图6，包括：

步骤61：确定出网络拓扑关系。

具体内容可以参见步骤31~38。

步骤62：进行网络拓扑关系的维护和更新。之后，可以重复执行步骤61及其后续步骤。

其中，可以采用下述的方式进行维护和更新：

方式一：心跳机制。

网络拓扑识别完成后，通过循环心跳定时检测网络拓扑是否有变化，即每个监控设备总能定时收到上一级监控设备的心跳报文，链首监控单元的心跳报文由链尾的监控单元发送。

例如，在图5所示的结构下，如果IP2对应的监控设备可以定时收到IP1对应的监控设备的包含IP1的心跳报文，那么IP2对应的监控设备就可以确定其上一级的网络拓扑未发生变化；反之，如果IP2对应的监控设备没有按照设定的时间收到来自IP1对应的监控设备的心跳报文，那么IP2对应的监控设备可以确定出网络拓扑发生变化，之后可以重启识别网络拓扑的流程，也就是重复执行上述的步骤31~38。

方式二：复核机制。

网络拓扑识别完成后，每个监控设备定时在链路上广播自身学习到的网络拓扑关系，其它监控单元收到此广播后与自身校验，校验错误则重启网络拓扑识别流程。

方式三：报文校验机制

监控设备之间的交互报文中均带有此交互报文的源IP地址，接收端口收到交互报文后总是检测此交互报文中包含的IP地址是否与保存的该接收端口对应的IP地址一致，以检测拓扑连线错误等异常。

例如，IP1对应的监控设备向IP2对应的监控设备发送的交互报文中包含IP1，并且该交互报文会从左端口进入IP2对应的监控设备，那么IP2对应的监控设备将比较IP1与左端口IP地址列表，如果IP1属于该左端口IP地址列表，如参见表1，左端口IP地址列表中保存的也是IP1，那么表明拓扑连续正确，反之，如果两者不一致，则重启网络拓扑识别流程。

本实施例通过更新可以更好适应网络变化，提高网络拓扑识别准确性。

图7为本发明基于IP层的网络拓扑识别设备一实施例的结构示意图，应用在链型网络中，所述设备具体为第一通信设备，该设备包括第一建立模块71、获取模块72、第二建立模块73和确定模块74；第一建立模块71用于获取第二通信设备的IP地址，并对应所述IP地址来自的端口，建立所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表；获取模块72用于获取所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表；第二建立模块73用于根据所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表，以及所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表，建立链路的综合信息；确定模块74用于根据所述链路的综合信息，确定网络拓扑关系和所述第一通信设备和所述第二通信设备在网络中的位置。

可选的，所述建立模块具体用于：

向第二通信设备发送第一命令，并接收与所述第一命令对应的响应，所述第一命令对应的响应中包含所述第二通信设备的IP地址，所述第二通信设备的IP地址是所述第二通信设备在启动后生成的。

可选的，所述获取模块具体用于：

向第二通信设备发送第二命令，并接收与所述第二命令对应的响应，所述第二命令对应的响应中包含所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表，所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表是所述第二通信设备根据获取的IP地址建立的。

可选的，参见图8，该设备还可以包括：

生成模块81，用于在启动后生成第一通信设备的IP地址，并在接收到第二通信设备广播的第一命令后，将所述第一通信设备的IP地址携带在所述第一命令对应的响应中发送给所述第二通信设备。

可选的，所述生成模块具体用于：

根据设备唯一标识码或者随机数，生成IP地址，不同的通信设备生成不同的IP地址。

可选的，参见图9，该设备还可以包括：

发送模块91，用于在接收到第二通信设备的第二命令后，将所述IP地址列表携带在所述第二命令的响应中发送给所述第二通信设备。

可选的，参见图10，该设备还可以包括：

更新模块101，所述更新模块101用于：

如果未在设定的时间内接收到上一级通信设备的心跳报文，重启网络拓扑识别流程；或者，

比较自身确定的网络拓扑关系与第二通信设备确定的网络拓扑关系，如果两者不同，重启网络拓扑识别流程；或者，

接收第二通信设备的交互报文，所述交互报文中包含源IP地址，如果所述源IP地址与第一通信设备确定的网络拓扑关系中所述交互报文来自的端口对应的IP地址不一致，重启网络拓扑识别流程。

本实施例通过一设备获取其它设备的IP地址并建立IP地址列表，以及获取其它设备建立的IP地址列表，根据自身建立的IP地址列表和其它设备建立的IP地址列表建立综合信息，并根据综合信息确定网络拓扑关系和位置的识别，可以实现分布式监控管理系统中网络拓扑的识别。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各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，执行包括上述各方法实施例的步骤；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：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (14)

1.一种基于IP层的网络拓扑识别方法，应用在链型网络中，其特征在于，包括：

第一通信设备获取第二通信设备的IP地址，并对应所述IP地址来自的端口，建立所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表；

第一通信设备获取所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表；

第一通信设备根据所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表，以及所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表，建立链路的综合信息；

第一通信设备根据所述链路的综合信息，确定网络拓扑关系和所述第一通信设备和所述第二通信设备在网络中的位置；

所述第一通信设备为链型网络中的任意一个通信设备，所述第二通信设备为所述链型网络中与所述第一通信设备不同的任意一个通信设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一通信设备获取第二通信设备的IP地址，包括：

第一通信设备向第二通信设备发送第一命令，并接收与所述第一命令对应的响应，所述第一命令对应的响应中包含所述第二通信设备的IP地址，所述第二通信设备的IP地址是所述第二通信设备在启动后生成的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一通信设备获取所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表，包括：

第一通信设备向第二通信设备发送第二命令，并接收与所述第二命令对应的响应，所述第二命令对应的响应中包含所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表，所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表是所述第二通信设备根据获取的IP地址建立的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

第一通信设备在启动后生成第一通信设备的IP地址，并在接收到第二通信设备广播的第一命令后，将所述第一通信设备的IP地址携带在所述第一命令对应的响应中发送给所述第二通信设备。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在接收到第二通信设备的第二命令后，将所述IP地址列表携带在所述第二命令的响应中发送给所述第二通信设备。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

第一通信设备如果未在设定的时间内接收到上一级通信设备的心跳报文，重启网络拓扑识别流程；或者，

第一通信设备比较自身确定的网络拓扑关系与第二通信设备确定的网络拓扑关系，如果两者不同，重启网络拓扑识别流程；或者，

第一通信设备接收第二通信设备的交互报文，所述交互报文中包含源IP地址，如果所述源IP地址与第一通信设备确定的网络拓扑关系中所述交互报文来自的端口对应的IP地址不一致，重启网络拓扑识别流程。

7.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述生成IP地址，包括：

根据设备唯一标识码或者随机数，生成IP地址，不同的通信设备生成不同的IP地址。

8.一种基于IP层的网络拓扑识别设备，应用在链型网络中，其特征在于，所述设备具体为第一通信设备，所述设备包括：

第一建立模块，用于获取第二通信设备的IP地址，并对应所述IP地址来自的端口，建立所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表；

获取模块，用于获取所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表；

第二建立模块，用于根据所述第一通信设备的每个端口的IP地址列表，以及所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表，建立链路的综合信息；

确定模块，用于根据所述链路的综合信息，确定网络拓扑关系和所述第一通信设备和所述第二通信设备在网络中的位置；

所述第一通信设备为链型网络中的任意一个通信设备，所述第二通信设备为所述链型网络中与所述第一通信设备不同的任意一个通信设备。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第一建立模块具体用于：

向第二通信设备发送第一命令，并接收与所述第一命令对应的响应，所述第一命令对应的响应中包含所述第二通信设备的IP地址，所述第二通信设备的IP地址是所述第二通信设备在启动后生成的。

10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述获取模块具体用于：

向第二通信设备发送第二命令，并接收与所述第二命令对应的响应，所述第二命令对应的响应中包含所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表，所述第二通信设备的每个端口的IP地址列表是所述第二通信设备根据获取的IP地址建立的。

11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括：

生成模块，用于在启动后生成第一通信设备的IP地址，并在接收到第二通信设备广播的第一命令后，将所述第一通信设备的IP地址携带在所述第一命令对应的响应中发送给所述第二通信设备。

12.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括：

发送模块，用于在接收到第二通信设备的第二命令后，将所述IP地址列表携带在所述第二命令的响应中发送给所述第二通信设备。

13.根据权利要求8-12任一项所述的设备，其特征在于，还包括更新模块，所述更新模块用于：

如果未在设定的时间内接收到上一级通信设备的心跳报文，重启网络拓扑识别流程；或者，

比较自身确定的网络拓扑关系与第二通信设备确定的网络拓扑关系，如果两者不同，重启网络拓扑识别流程；或者，

接收第二通信设备的交互报文，所述交互报文中包含源IP地址，如果所述源IP地址与第一通信设备确定的网络拓扑关系中所述交互报文来自的端口对应的IP地址不一致，重启网络拓扑识别流程。

14.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述生成模块具体用于：

根据设备唯一标识码或者随机数，生成IP地址，不同的通信设备生成不同的IP地址。