CN103532746A - 工业系统的业务拓扑生成方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种工业系统的业务拓扑生成方法，包括如下步骤：获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；根据所述物理拓扑和每台设备的网络地址，得到所述工业系统的网络拓扑；获取所述工业系统中已安装的业务系统，根据每台设备所属的业务系统，将所述网络拓扑划分为多个业务网络，生成所述工业系统的业务拓扑。本发明还提供对应的系统，能自动快速地生成工业系统的业务拓扑，该拓扑结构能全面展现系统中各个业务应用的状态。
Description
技术领域
本发明涉及网络拓扑技术领域，特别是涉及一种工业系统的业务拓扑生成方法，以及一种工业系统的业务拓扑生成系统。
背景技术
如今，对于网络的管理已经发展到了智能化、可视化的管理时代。但是，在很多工业系统中，对于网络的管理，还是使用着以人工管理为主的传统的网络管理模式。网络的管理和维护都是靠人工去进行的，对于网络拓扑，是没有图形展现的。这种管理模式只是适合结构简单、设备数量较少的网络环境。而现代的工业系统的网络环境一般都是规模比较大，设备数量多种多样，网络结构比较复杂的。当出现网络故障的时候很难找到故障点，工作相当被动而且效率很低，导致运维人员的工作压力和工作量急剧增加。
而在一些比较先进的工业系统中，对于网络拓扑是有展现的。但是这种拓扑图是手工拼接的一种物理拓扑图，是根据当前的网络的物理连接结构，通过手工的方式把这种结构绘画拼接出来的一张网络拓扑图。这种方式展现的拓扑图只是方便运维人员了解一下网络设备之间的简单连接关系，复杂一点的还可以看得到设备的一些静态属性，如设备名称和管理IP，对于像每台设备的运行状态和网络流量这些实时状态的信息是展现不出来的。而且，由于网络拓扑具有动态的特性，随着网络节点及连接的增加和撤销，网络拓扑不断的发生着变化，通过手工的方式跟踪维护网络拓扑的变化是一件非常困难和繁琐的工作。特别是在规模比较大、结构比较复杂的网络环境中，这种方式效率较低；由于工业系统中涉及到多个业务应用，每个业务系统又涉及到较多设备，传统的拓扑结构单一，无法展现工业系统中各个业务系统的状态。
发明内容
基于此，本发明提供一种工业系统的业务拓扑生成方法和系统，能自动快速地生成工业系统的业务拓扑，该拓扑结构能全面展现系统中各个业务应用的状态。
一种工业系统的业务拓扑生成方法，包括如下步骤：
获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；
根据所述物理拓扑和每台设备的网络地址，得到所述工业系统的网络拓扑；
获取所述工业系统中已安装的业务系统，根据每台设备所属的业务系统，将所述网络拓扑划分为多个业务网络，生成所述工业系统的业务拓扑。
一种工业系统的业务拓扑生成系统，包括：
物理拓扑模块，用于获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；
网络拓扑模块，用于根据所述物理拓扑和每台设备的网络地址，得到所述工业系统的网络拓扑；
业务拓扑模块，用于获取所述工业系统中已安装的业务系统，根据每台设备所属的业务系统，将所述网络拓扑划分为多个业务网络，生成所述工业系统的业务拓扑。
上述工业系统的业务拓扑生成方法和系统，通过获取工业系统中包含的所有设备，生成工业系统的物理拓扑结构；再分析每台设备的网络地址，基于物理拓扑得到工业系统的拓扑；获取工业系统中涉及的各个业务系统，根据每台所属的业务系统，将所述网络拓扑划分为多个业务网络，生成所述工业系统的业务拓扑；本发明根据网络拓扑中各个设备的网络逻辑关系，结合业务系统的数据流向生成的业务拓扑，能全面展现系统中各个业务应用的状态。
附图说明
图1为本发明工业系统的业务拓扑生成方法在一实施例中的流程示意图。
图2为图1中生成的网络拓扑示意图。
图3为图1中生成的业务拓扑示意图。
图4为本发明工业系统的业务拓扑生成系统在一实施例中的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，是本发明一种工业系统的网络拓扑生成方法，包括如下步骤：
S11、获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；
工业系统中包含的所有设备，可通过SNMP（简单网络管理协议，SimpleNetwork Management Protocol）方式探测，获得所有设备信息。
在一较佳实施例中，所述获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑的步骤为：
将每台设备作为节点，读取每台设备的端口；
从每台设备的各个端口判断与其他设备的连接关系，获得工业系统中各个设备之间的物理连接关系；
根据所述物理连接关系，生成每个节点与其他节点的连线，得到所述物理拓扑；
工业系统中各个设备之间具有连接关系，将获取到的所有设备作为网络中的节点；有的设备可能具有多个数据端口，同时与多个设备连接；需读取每台设备的端口信息，判断该设备与哪些设备具有连接关系，从而获得工业系统中各个设备之间的链路关系；根据链路关系以及各个设备对应的节点，生成设备之间的连线，最终构成工业系统的物理拓扑结构，该物理拓扑结构体现了每台设备的接口数量、实际的物理连接关系；以及设备类型、接口数量、连接关系、MAC地址等信息；通过实时的探测，还能发现系统中设备的新接入、退出和互联变化等动态信息。
S12、根据所述物理拓扑和每台设备的网络地址，得到所述工业系统的网络拓扑；
在一较佳实施例中，所述根据所述物理拓扑和每台设备的网络地址，得到工业系统的网络拓扑的步骤为：
读取工业系统的子网掩码列表，根据子网掩码列表得到所述工业系统中多个不同的网段；
获取每台设备的IP地址，根据所述IP地址，将每台设备分配至不同的网段；
根据所述物理拓扑结构和每台设备所属的网段，生成所述工业系统的网络拓扑。
工业系统在建设时，会规划系统的网络结构，在本实施例中，需获取到系统的子网掩码列表，子网掩码是一个32位地址，是与IP地址结合使用的一种技术，能用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，还可将一个大的IP网络划分为若干小的子网络；
通过子网掩码，能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，通过子网掩码列表，能得到工业系统中的多个子网；再通过获取设备的IP地址，将设备分配至不同的网段中，从而将系统中的设备进行分类。
在物理拓扑连接信息的基础上，如果两个设备完全没有物理连接，包括经过其他设备中转的物理连接，那么即使IP在同一网段，两个设备也不是同一个网络；
通过获取网内设备的IP地址和子网掩码列表，其中，子网掩码列表用于标识一个网络中，子网络的划分情况（如划分为多少个，每个子网络有哪些地址等）；而IP地址则可标识这个设备位于哪个网络之中；而网关地址则是有特殊意义的IP地址，它标识了一个子网与其他子网连接的设备。有了以上三类信息，结合物理连接信息，就能够获得设备的网络逻辑关系，每个网段包含多个设备，可在物理拓扑结构中进行网格式布局，每个网段分行规划，生成工业系统的网络拓扑。
在一较佳实施例中，还可包括步骤：
通过简单网络协议访问每台设备的MIB数据库，得到每台设备的类型及名称；
在生成所述工业系统的网络拓扑时，根据预设的设备类型图元集，对每个所述节点加载每台设备类型对应的图元，同时标注所述设备名称。
如图2所为本实施例生成的网络拓扑示意图，即网络逻辑图，图中不同类型的设备以不同的图元加载显示，同个网段下的设备分行规划，连接至同一个主机中。
S13、获取所述工业系统中已安装的业务系统，根据每台设备所属的业务系统，将所述网络拓扑划分为多个业务网络，生成所述工业系统的业务拓扑；
在物理拓扑和网络拓扑的基础上，从工业系统中的业务角度出发，生成工业系统的业务拓扑；
物理拓扑图提供了设备的物理连接信息，能用于判断两个设备是否有网络连接，或者是否有业务上的关联；生成业务拓扑时，需要共同参考物理拓扑和网络拓扑信息；
首先需将设备与业务相关联，可通过接收工作人员输入的设备业务属性，获得每个设备的业务信息，然后再根据网络拓扑生成，将属于同一业务的设备合并起来；
一般不同业务会有自己的IP地址段，或者有自己的子网。因此可以在网络拓扑的基础上，根据业务与IP地址的对应关系，将网络逻辑图上的设备进行整合形成业务拓扑，同时，也可根据设备的主机名等信息进行整合。通过分析工业系统中涉及的各个业务系统，将网络拓扑划分为多个业务网络；分析各个业务系统的数据流向，确定每台设备所属的业务网络，从而生成工业的业务拓扑，得到工业系统的业务框架图，如图3所示，示出了本实施例中业务拓扑的示意图；通过业务拓扑，能体现设备名、归属业务系统、核心网络设备，更加直观的展现工业系统的业务状态。
如图4所示，是本发明一种工业系统的业务拓扑生成系统的结构示意图，包括：
物理拓扑模块41，用于获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；
工业系统中包含的所有设备，可通过SNMP（简单网络管理协议，SimpleNetwork Management Protocol）方式探测，获得所有设备信息。
在一较佳实施例中，所述物理拓扑模块41还用于：
将每台设备作为节点，读取每台设备的端口；
从每台设备的各个端口判断与其他设备的连接关系，获得工业系统中各个设备之间的物理连接关系；
根据所述物理连接关系，生成每个节点与其他节点的连线，得到所述物理拓扑。
工业系统中各个设备之间具有连接关系，将获取到的所有设备作为网络中的节点；有的设备可能具有多个数据端口，同时与多个设备连接；需读取每台设备的端口信息，判断该设备与哪些设备具有连接关系，从而获得工业系统中各个设备之间的链路关系；根据链路关系以及各个设备对应的节点，生成设备之间的连线，最终构成工业系统的物理拓扑结构，该物理拓扑结构体现了每台设备的接口数量、实际的物理连接关系；以及设备类型、接口数量、连接关系、MAC地址等信息；通过实时的探测，还能发现系统中设备的新接入、退出和互联变化等动态信息。
网络拓扑模块42，用于根据所述物理拓扑和每台设备的网络地址，得到所述工业系统的网络拓扑；
在一较佳实施例中，所述网络拓扑模块42还用于：
读取工业系统的子网掩码列表，根据子网掩码列表得到所述工业系统中多个不同的网段；
获取每台设备的IP地址，根据所述IP地址，将每台设备分配至不同的网段；
根据所述物理拓扑结构和每台设备所属的网段，生成所述工业系统的网络拓扑。
工业系统在建设时，会规划系统的网络结构，在本实施例中，需获取到系统的子网掩码列表，子网掩码是一个32位地址，是与IP地址结合使用的一种技术，能用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，还可将一个大的IP网络划分为若干小的子网络；
通过子网掩码，能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，通过子网掩码列表，能得到工业系统中的多个子网；再通过获取设备的IP地址，将设备分配至不同的网段中，从而将系统中的设备进行分类。
在物理拓扑连接信息的基础上，如果两个设备完全没有物理连接，包括经过其他设备中转的物理连接，那么即使IP在同一网段，两个设备也不是同一个网络；
通过获取网内设备的IP地址和子网掩码列表，其中，子网掩码列表用于标识一个网络中，子网络的划分情况（如划分为多少个，每个子网络有哪些地址等）；而IP地址则可标识这个设备位于哪个网络之中；而网关地址则是有特殊意义的IP地址，它标识了一个子网与其他子网连接的设备。有了以上三类信息，结合物理连接信息，就能够获得设备的网络逻辑关系，每个网段包含多个设备，可在物理拓扑结构中进行网格式布局，每个网段分行规划，生成工业系统的网络拓扑。
在一较佳实施例中，还包括：
访问模块，用于通过简单网络协议访问每台设备的MIB数据库，得到每台设备的类型及名称；
所述网络拓扑模块42还用于在生成所述工业系统的网络拓扑时，根据预设的设备类型图元集，对每个所述节点加载每台设备类型对应的图元，同时标注所述设备名称。
如图2所为本实施例生成的网络拓扑示意图，即网络逻辑图，图中不同类型的设备以不同的图元加载显示，同个网段下的设备分行规划，连接至同一个主机中。
业务拓扑模块43，用于获取所述工业系统中已安装的业务系统，根据每台设备所属的业务系统，将所述网络拓扑划分为多个业务网络，生成所述工业系统的业务拓扑；
在物理拓扑和网络拓扑的基础上，从工业系统中的业务角度出发，生成工业系统的业务拓扑；
物理拓扑图提供了设备的物理连接信息，能用于判断两个设备是否有网络连接，或者是否有业务上的关联；生成业务拓扑时，需要共同参考物理拓扑和网络拓扑信息；
首先需将设备与业务相关联，可通过接收工作人员输入的设备业务属性，获得每个设备的业务信息，然后再根据网络拓扑生成，将属于同一业务的设备合并起来；
一般不同业务会有自己的IP地址段，或者有自己的子网。因此可以在网络拓扑的基础上，根据业务与IP地址的对应关系，将网络逻辑图上的设备进行整合形成业务拓扑，同时，也可根据设备的主机名等信息进行整合。
通过分析工业系统中涉及的各个业务系统，将网络拓扑划分为多个业务网络；分析各个业务系统的数据流向，确定每台设备所属的业务网络，从而生成工业的业务拓扑，得到工业系统的业务框架图，如图3所示，示出了本实施例中业务拓扑的示意图；通过业务拓扑，能体现设备名、归属业务系统、核心网络设备，更加直观的展现工业系统的业务状态。
本发明工业系统的业务拓扑生成方法和系统，通过获取工业系统中包含的所有设备，生成工业系统的物理拓扑结构；再分析每台设备的网络地址，基于物理拓扑得到工业系统的拓扑；获取工业系统中涉及的各个业务系统，根据每台所属的业务系统，将所述网络拓扑划分为多个业务网络，生成所述工业系统的业务拓扑；本发明根据网络拓扑中各个设备的网络逻辑关系，结合业务系统的数据流向生成的业务拓扑，能全面展现系统中各个业务应用的状态。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种工业系统的业务拓扑生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；
根据所述物理拓扑和每台设备的网络地址，得到所述工业系统的网络拓扑；
获取所述工业系统中已安装的业务系统，根据每台设备所属的业务系统，将所述网络拓扑划分为多个业务网络，生成所述工业系统的业务拓扑。
2.根据权利要求1所述的工业系统的业务拓扑生成方法，其特征在于，所述获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑的步骤为：
将每台设备作为节点，读取每台设备的端口；
从每台设备的各个端口判断与其他设备的连接关系，获得工业系统中各个设备之间的物理连接关系；
根据所述物理连接关系，生成每个节点与其他节点的连线，得到所述物理拓扑。
3.根据权利要求1或2所述的工业系统的业务拓扑生成方法，其特征在于，所述根据所述物理拓扑和每台设备的网络地址，得到工业系统的网络拓扑的步骤为：
读取工业系统的子网掩码列表，根据子网掩码列表得到所述工业系统中多个不同的网段；
获取每台设备的IP地址，根据所述IP地址，将每台设备分配至不同的网段；
根据所述物理拓扑结构和每台设备所属的网段，生成所述工业系统的网络拓扑。
4.根据权利要求3所述的工业系统的业务拓扑生成方法，其特征在于，还包括步骤：
通过简单网络协议访问每台设备的MIB数据库，得到每台设备的类型及名称；
在生成所述工业系统的网络拓扑时，根据预设的设备类型图元集，对每个所述节点加载每台设备类型对应的图元，同时标注所述设备名称。
5.一种工业系统的业务拓扑生成系统，其特征在于，包括：
物理拓扑模块，用于获取工业系统中包含的所有设备，生成各个设备的物理拓扑；
网络拓扑模块，用于根据所述物理拓扑和每台设备的网络地址，得到所述工业系统的网络拓扑；
业务拓扑模块，用于获取所述工业系统中已安装的业务系统，根据每台设备所属的业务系统，将所述网络拓扑划分为多个业务网络，生成所述工业系统的业务拓扑。
6.根据权利要求5所述的工业系统的业务拓扑生成系统，其特征在于，所述物理拓扑模块还用于：
将每台设备作为节点，读取每台设备的端口；
从每台设备的各个端口判断与其他设备的连接关系，获得工业系统中各个设备之间的物理连接关系；
根据所述物理连接关系，生成每个节点与其他节点的连线，得到所述物理拓扑。
7.根据权利要求5或6所述的工业系统的业务拓扑生成系统，其特征在于，所述网络拓扑模块还用于：
读取工业系统的子网掩码列表，根据子网掩码列表得到所述工业系统中多个不同的网段；
获取每台设备的IP地址，根据所述IP地址，将每台设备分配至不同的网段；
根据所述物理拓扑结构和每台设备所属的网段，生成所述工业系统的网络拓扑。
8.根据权利要求7所述的工业系统的业务拓扑生成系统，其特征在于，还包括：
访问模块，用于通过简单网络协议访问每台设备的MIB数据库，得到每台设备的类型及名称；
所述网络拓扑模块还用于在生成所述工业系统的网络拓扑时，根据预设的设备类型图元集，对每个所述节点加载每台设备类型对应的图元，同时标注所述设备名称。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140122 |