CN104168143B - 多vlan以太城域网拓扑发现方法和系统 - Google Patents

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Abstract

多VLAN以太城域网拓扑发现方法和系统，不仅能够在网络拓扑发现方面提高效率，而且还能够利用VLAN减少计算拓扑发现的计算量，其特征在于，包括以下步骤：①在拓扑发现算法中利用VLAN信息得到一个交换机的端口与另一个交换机的端口之间的候选连接，排除不可能连接；②仅仅从所述候选连接中确定真实连接，并通过真实连接得到网络拓扑。

Description

多VLAN以太城域网拓扑发现方法和系统
技术领域
本发明涉及网络管理技术，特别是一种多VLAN以太城域网拓扑发现方法和系统，不仅能够在网络拓扑发现方面提高效率，而且还能够利用VLAN减少计算拓扑发现的计算量。
背景技术
网络拓扑发现，即发现设备端口之间的连接关系。快速、自动、准确的拓扑发现在网管领域非常有意义。在以太城域网里，网络规模很大，一般包含数千交换机，更为复杂的是存在着数量更大的VLAN。以太网的拓扑发现一般都是通过转发表计算，交换机依赖转发表转发帧报文，交换机每收到一个帧报文就在转发表中记录下这个帧报文的源地址和进入该交换机的端口号，当交换机需要发送帧报文时，交换机在转发表中用目的地址查找与其对应的端口号，通过对应的端口进行帧报文转发。而在多VLAN的交换机里，每一个VLAN也存在这样一个转发表。目前的多VLAN以太城域网拓扑发现方法将普通以太网络的拓扑发现方法直接应用于多VLAN的以太网络里，把每一个VLAN都看作一个物理网络进行计算，由于一个VLAN不可能包含所有的连接关系，所以需要计算所有的VLAN才能得到所有的连接关系。
本发明人认为，在以太城域网里，VLAN的数量多达数千个，如果每一个VLAN都单独计算，计算量太大，效率低下。或者说，如果每个VLAN都作为物理网络进行拓扑发现，计算量同VLAN的数量成正比，在具有大量VLAN的城域网里，这种方法很难奏效。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提出一种多VLAN以太城域网拓扑发现方法和系统，不仅能够在网络拓扑发现方面提高效率，而且还能够利用VLAN减少拓扑发现的计算量。
本发明技术方案如下：
多VLAN以太城域网拓扑发现方法，其特征在于，包括以下步骤：①在拓扑发现算法中利用VLAN信息得到一个交换机的端口与另一个交换机的端口之间的候选连接，排除不可能连接；②仅仅从所述候选连接中确定真实连接，并通过真实连接得到网络拓扑。
所述候选连接通过以下方式得到：
检查交换机的所有端口，跳过没有采集到转发表的端口，如果从某端口采集到转发表，则将转发表信息的VLAN集合定义为V，任选两个交换机端口记为i和j，其中i和j分别在不同的交换机上，设交换机端口i上的VLAN集合为Vi，交换机端口j上的VLAN集合为Vj，如果Vi＝Vj，则端口i和端口j可能相连，即将i和j放到候选可能连接中。
由于不同交换机的转发表要定期更新，即“转发表中的条目”在一定时间后有可能被老化清除，所以造成不同交换机转发表的vlan并不完全一致，即在真实环境中，Vi＝Vj的判断条件过于严格，所以提出了一个符合度阈值，即：即两个集合的相同元素个数，和所有元素的个数的比值大于这个阈值，则端口i和端口j可能相连，即将i和j放到候选连接中。形式化描述如下：
如果Count(Vi∩Vj)/Count(Vi∪Vj)>Threshold，其中Count为数量，Threshold为此符合度阈值，则端口i和端口j可能相连，即将i和j放到候选连接中。
符合度阈值的选择原则是兼顾计算量和精度：如果过小，会造成一些本来不相连的端口也加到了候选连接中，虽然在下一步处理中会被排除掉，但是增大了下一步的计算量；如果过大，则会筛掉一些本来正确的结果，但是下一步的计算量会减少。
实践中，所述符合度阈值在0.5-0.7之间定。
从候选连接得到真实连接的方法，其特征在于，所述真实连接通过以下方式得到：对于一对端口(i，j)，设集合Miv为i端口中VLAN为v的mac地址集合，设Njv为j所在设备中，除j端口外的VLAN为v的mac地址集合，设Si为i上的VLAN的个数，则i端口上平均每一个VLAN的比例值也即K为针对i端口上的所有VLAN所计算的在交换机中i端口上所学习到、且不在j端口所在交换机上的mac地址数与i端口上所学习的所有mac地址数的比值的平均值。这个平均值越小，越可能是真实的连接，平均值最小的两个端口之间的连接被确定为真实连接。
多VLAN以太城域网拓扑发现系统，其特征在于，采用上述多VLAN以太城域网拓扑发现方法构建而成。
多VLAN以太城域网管理系统，其特征在于，包括上述多VLAN以太城域网拓扑发现系统。
本发明的技术效果如下：本发明多VLAN以太城域网拓扑发现方法和系统通过利用交换机端口上的VLAN配置信息简化了拓扑发现过程的计算量。首先，利用VLAN配置信息找到可能相连的端口，由于VLAN的数量大大少于MAC地址的数量，所以通过VLAN配置信息形成拓扑连接的计算量大大小于通过MAC地址形成拓扑连接的计算量。然后，再通过转发表中的mac地址判断两个端口是否相连。由于只在第一步计算的结果集合中进一步通过mac地址计算拓扑连接，而参与计算的mac地址的数量也不大，减少了拓扑发现的计算量，使得拓扑发现算法的整体效率得到了提高。
由此可见，由于本发明具有以下特点，所以能大大减少拓扑连接的计算量：1)算法的复杂度不受VLAN个数的影响。即使存在大量的VLAN，计算量也不会增加，能在可接受的时间内完成拓扑发现。2)利用VLAN减少计算拓扑发现的计算量。
具体实施方式
下面对本发明进行说明。
如果每个VLAN都作为物理网络进行拓扑发现，计算量同VLAN的数量成正比，在具有大量的VLAN的城域网里，这种方法是不现实的。在本文中提出了一种利用VLAN简化计算量的方法：首先，利用VLAN找到可能相连的端口，由于VLAN的数量大大少于MAC的数量，所以通过VLAN的计算量大大小于通过MAC的计算量。然后，再通过转发表中的mac地址判断两个端口是否相连。由于第二步只在第一步计算的结果基础上进行计算，且参与计算的mac地址数量也有限，提高了算法的整体效率。
多VLAN以太城域网拓扑发现方法，其特征在于，包括以下步骤：①在拓扑发现算法中利用VLAN信息得到一个交换机的端口与另一个交换机的端口之间的候选连接，排除不可能连接；②仅仅从所述候选连接中确定真实连接，并通过真实连接得到网络拓扑。
所述候选连接通过以下方式得到：
首先，检查交换机的所有端口，如果在这个端口上没有采集到转发表，则不处理此端口。如果采集到了转发表信息，则将转发表项中的VLAN集合，定义为V，任选两个交换机端口记为i和j，(i和j分别在不同的交换机上)。设交换机端口i上的VLAN集合为:Vi，交换机端口j上的VLAN集合为：Vj，如果Vi＝Vj，则端口i和端口j可能相连，即将i和j放到候选连接中。这是因为在网络中，两个端口如果相连，那么从一个口上发出的以太包，在接收端口要么属于这个VLAN，要么去掉VLAN标签不属于任何VLAN，所以一般两个VLAN的集合应该是相同的。但是在具体网络中，由于不同交换机的转发表老化时间不一致，可能造成这个两个集合稍有不同，所以，本文中对此公式稍作修改：
Count(Vi∩Vj)/Count(Vi∪Vj)>Threshold
即两个集合的相同元素个数，和所有元素的个数的比值大于某个阈值，则假定此两个端口具有连接关系。如果这个阈值选择的过小，则会造成一些本来不相连的端口也加到了候选连接中，虽然在下一步处理中会被排除掉，但是增大了下一步的计算量；如果这个值过大，则会筛掉一些本来正确的结果，但是下一步的计算量会减少。所以，这个阈值可以根据计算时间和计算精度的要求进行相应调整。实践中，所述阈值在0.5-0.7之间。
关于利用VLAN信息得到候选连接的算法伪代码如下：
所述真实连接通过以下方式得到：对于一对端口(i，j)，设集合Miv为i端口中VLAN为v的mac地址集合，设Njv为j所在设备中，除j端口外的VLAN为v的mac地址集合，设Si为i上的VLAN的个数，则i端口上平均每一个VLAN的比例值 也即K为针对i端口上的所有VLAN所计算的在交换机中i端口上所学习到、且不在j端口所在交换机上的mac地址数与i端口上所学习的所有mac地址数的比值的平均值。这个平均值越小，越可能是真实的连接，平均值最小的两个端口之间的连接被确定为真实连接。
多VLAN以太城域网拓扑发现系统，其特征在于，采用上述多VLAN以太城域网拓扑发现方法构建而成。
多VLAN以太城域网管理系统，其特征在于，包括上述多VLAN以太城域网拓扑发现系统。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (5)

1.多VLAN以太城域网拓扑发现方法，其特征在于，包括以下步骤：①在拓扑发现算法中利用VLAN信息得到一个交换机的端口与另一个交换机的端口之间的候选连接，排除不可能连接，得到候选连接；②仅仅从所述候选连接中确定真实连接，并通过真实连接得到网络拓扑；
所述候选连接通过以下方式得到：检查交换机的所有端口，跳过没有采集到转发表的端口，如果从某端口采集到转发表，则将转发表信息的VLAN集合定义为V，任选两个交换机端口记为i和j，其中i和j分别在不同的交换机上，设交换机端口i上的VLAN集合为Vi，交换机端口j上的VLAN集合为Vj，如果Count(Vi∩Vj)/Count(Vi∪Vj)>Threshold，其中Count为数量，Threshold为阈值，即两个集合的相同元素个数，和所有元素的个数的比值大于某个阈值，则端口i和端口j可能相连，即将i和j放到候选连接中。
2.根据权利要求1所述的多VLAN以太城域网拓扑发现方法，其特征在于，所述阈值在以下范围设定：0.5-0.7。
3.根据权利要求1所述的多VLAN以太城域网拓扑发现方法，从候选连接得到真实连接的方法，其特征在于，所述真实连接通过以下方式得到：对于一对端口(i，j)，设集合Miv为i端口中VLAN为v的mac地址集合，设Njv为j所在设备中，除j端口外的VLAN为v的mac地址集合，设Si为i上的VLAN的个数，则i端口上平均每一个VLAN的比例值 也即K为针对i端口上的所有VLAN所计算的在交换机中i端口上所学习到、且不在j端口所在交换机上的mac地址数与i端口上所学习的所有mac地址数的比值的平均值；这个平均值越小，越可能是真实的连接，平均值最小的两个端口之间的连接被确定为真实连接。
4.多VLAN以太城域网拓扑发现系统，其特征在于，采用权利要求1-3之一所述的多VLAN以太城域网拓扑发现方法构建而成。
5.多VLAN以太城域网管理系统，其特征在于，包括权利要求4所述的多VLAN以太城域网拓扑发现系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112532411B (zh) * 2019-09-18 2023-10-31 无锡江南计算技术研究所 大规模互连网络半重度扫描方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101330405A (zh) * 2008-07-02 2008-12-24 北京亿阳信通软件研究院有限公司 网络拓扑发现方法及相关设备
US8005013B2 (en) * 2007-06-12 2011-08-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Managing connectivity in a virtual network
CN102420765A (zh) * 2011-12-09 2012-04-18 福建星网锐捷网络有限公司 一种确定交换机与终端之间的物理链路的方法以及装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8005013B2 (en) * 2007-06-12 2011-08-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Managing connectivity in a virtual network
CN101330405A (zh) * 2008-07-02 2008-12-24 北京亿阳信通软件研究院有限公司 网络拓扑发现方法及相关设备
CN102420765A (zh) * 2011-12-09 2012-04-18 福建星网锐捷网络有限公司 一种确定交换机与终端之间的物理链路的方法以及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种多VLAN交换的物理拓扑发现算法;於时才 等;《兰州理工大学学报》;20121031;第38卷(第5期);摘要，正文第1、2节 *
一种支持VLAN的物理网络拓扑发现算法研究;李勤学、夏学知;《计算机与数字工程》;20070228;第35卷(第11期);摘要，正文第4、5节 *

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