CN104184624A - 一种网络拓扑搜索系统及其搜索方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络拓扑搜索系统及其搜索方法，该系统包含：主交换机、多个第一交换机及多个第二交换机。其中，多个第一交换机与主交换机连接，每个第二交换机分别与对应的第一交换机连接。一种网络拓扑搜索方法包含如下步骤：主交换机发送广播报文；多个第一交换机分别接收广播报文；每个第一交换机将接收到的广播报文转发至与其连接的多个第二交换机；第二交换机将自身信息封装为第一单播报文，并发送至与其连接的第一交换机，该第一交换机将接收到的第一单播报文进行处理后发送至主交换机。本发明公开的网络拓扑搜索方法，是基于二层网络的拓扑搜集方案，对网络拓扑搜索系统资源的消耗低，且不依赖于其他模块，具有良好的可移植性及稳定性。

Description

一种网络拓扑搜索系统及其搜索方法

技术领域

本发明涉及网络维护领域，具体涉及一种网络拓扑搜索系统及其搜索方法。 

背景技术

随着技术的发展，网络变得越来越普及，也变得越来越复杂，网络维护成为一项非常重要的工作。当网络中有设备或者链路发生异常时，第一时间发现问题才能在第一时间解决问题。现有技术的方法之一是利用数据结构搜集网络拓扑的方案，在网络设备较少的情况下，该数据结构不会太大，但是当网络设备很多的时候，该数据结构就会变得很大，为了描述完整的网络拓扑，必须将数据分为多个报文，在同步的时候会造成网络流量瞬间增大。现有技术的方法之二，提出了利用MAC地址转发表或ARP表来构建网络拓扑的方案，但是当遇到网络中的地址解析协议（Address Resolution Protocol，简称ARP）攻击时，运用该方案的设备很难正常工作了。而且该方案依赖于其它模块，其移植性能会下降。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种网络拓扑搜索系统及其搜索方法，该网络拓扑搜索系统包含：主交换机、分别与主交换机连接的多个第一交换机、与对应的第一交换机连接的多个第二交换机。本发明提供的网络拓扑搜索系统，不依赖于系统平台的其他模块，具有良好的可移植性与稳定性；报文结构简单，发送的报文没有冗余，减轻了网络的拥堵。同时本发明提供的网络拓扑搜索系统及其搜索方法，运用二层的网络报文，减轻了系统负担，同时没有降低系统的稳定性。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种网络拓扑搜索系统，其特点是，该系统包含：

主交换机，所述主交换机设有第一交换端口；

多个第一交换机，每个所述第一交换机指定接收广播报文的端口为上联端口，每个所述第一交换机通过所述上联端口与所述主交换机的交换端口连接进行通讯；每个所述第一交换机还设有第二交换端口；

多个第二交换机，每个所述第二交换机设有第三交换端口，每个所述第二交换机通过所述第三交换端口分别与对应的所述第一交换机的第二交换端口连接进行通讯。

S1，所述主交换机通过第一交换端口发送广播报文；

S2，所述多个第一交换机通过上联端口分别接收广播报文；

S3，每个所述第一交换机通过第二交换端口将接收到的广播报文转发至与其连接的多个所述第二交换机；

S4，所述第二交换机将自身信息封装为第一单播报文，并通过第三交换端口发送至与其连接的所述第一交换机，该第一交换机将接收到的第一单播报文进行处理后发送至所述主交换机。

优选地，所述步骤S1包含如下步骤：

所述主交换机设定私有报文协议号，将该私有报文协议号设置在广播报文内通过第一交换端口发送至所述多个第一交换机的上联端口；

所述私有报文协议号为搜集网络拓扑命令信息。

优选地，所述步骤S2包含如下步骤：

每个所述第一交换机将上联端口进行初始化；

每个所述第一交换机记录其上联主交换机10的MAC地址；

每个所述第一交换机接收含有私有报文协议号的广播报文。

优选地，所述步骤S3包含如下步骤：

所述第一交换机将广播报文的源地址更改为该第一交换机的MAC地址，并将处理后的广播报文通过第二交换端口转发至与其连接的多个所述第二交换机。

优选地，所述步骤S4包含如下步骤：

所述第二交换机通过第三交换端口接收到与其连接的所述第一交换机处理后的广播报文；

该第二交换机设定与所述主交换机相同的私有报文协议号，同时将自身的设备信息、自身的MAC地址一并封装为第一单播报文，通过第三交换端口将该第一单播报文发送至所述第一交换机；

该第一交换机通过第二交换端口接收到所述第一单播报文，并将自身的设备信息、自身的MAC地址封装至该第一单播报文中，形成第二单播报文；

该第一交换机通过上联端口将所述第二单播报文发送至所述主交换机中。

优选地，当该网络拓扑搜索系统中，有一个或多个所述第二交换机从该系统中删除时，与其连接的所述第一交换机向所述主交换机发送更新拓扑请求报文。

优选地，当该网络拓扑搜索系统中，有一个或多个所述第二交换机加入该系统中，与其连接的所述第一交换机向所述主交换机发送更新拓扑请求报文。

优选地，所述第一交换机查看所述上联端口的状态；

当该上联端口为“下行”时，该第一交换机将更新拓扑请求报文发送至所述主交换机中；

当该上联端口为“上行”时，所述主交换机发送广播报文至所述多个第一交换机进行网络拓扑搜索。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明提供一种网络拓扑搜索系统及其搜索方法，是基于二层网络的拓扑搜集方案，对网络拓扑搜索系统资源的消耗低，而且不依赖于其他模块，具有良好的可移植性及稳定性。能够避免在同步时造成网络流量瞬间增大，并且能够避免网络中的ARP攻击。

附图说明

图1为本发明一种网络拓扑搜索系统的整体结构示意图。

图2为本发明一种网络拓扑搜索方法的整体流程图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种网络拓扑搜索系统，该系统包含：主交换机10、多个第一交换机20及多个第二交换机30。其中，多个第一交换机20分别与主交换机10连接，每个第二交换机30分别与对应的第一交换机20连接。

其中，主交换机10设有第一交换端口；每个第一交换机20指定接收广播报文的端口为上联端口，每个第一交换机20还设有第二交换端口；每个第二交换机30设有第三交换端口。

每个第一交换机20通过上联端口与主交换机10的第一交换端口连接进行通讯； 每个第二交换机30通过第三交换端口分别与对应的第一交换机20的第二交换端口连接进行通讯。

本实施例中，采用型号为FS3600-26的交换机作为主交换机10、第一交换机20及第二交换机30。

如图2所示，一种网络拓扑搜索方法，该方法包含如下步骤：

S1，主交换机10发送广播报文。该步骤S1包含如下步骤：

主交换机10设定私有报文协议号，将该私有报文协议号设置在广播报文内通过第一交换端口发送至多个第一交换机20。

本实施例中，私有报文协议号为搜集网络拓扑命令信息。

如图1所示，本实施例中设主交换机10为A交换机；设多个第一交换机20分别为B交换机、C交换机；设第二交换机30为D交换机、E交换机、F交换机、G交换机。

S2，多个第一交换机20分别接收广播报文；该步骤S2包含如下步骤：

每个第一交换机20指定接收广播报文的端口为上联端口，并将该上联端口进行初始化。

每个第一交换机20记录其上联主交换机10的MAC地址。

每个第一交换机20接收含有私有报文协议号的广播报文。

本实施例中，B交换机的端口PortX与A交换机相连，则B交换机的端口PortX将收到A交换机发出的广播报文，此时，B交换机设定端口PortX为上联端口。

S3，每个第一交换机20将接收到的广播报文转发至与其连接的多个第二交换机30；该步骤S3包含如下步骤：

第一交换机20将广播报文的源地址更改为该第一交换机20的MAC地址，并将处理后的广播报文通过第二交换端口转发至与其连接的多个第二交换机30。

本实施例中，B交换机将广播报文的源地址更改为B交换机的MAC地址，并将处理后的广播报文转发至D交换机、E交换机。

S4，第二交换机30将自身信息封装为第一单播报文，并发送至与其连接的第一交换机20，该第一交换机20将接收到的第一单播报文进行处理后发送至主交换机10。该步骤S4包含如下步骤：

第二交换机30通过第三交换端口接收到与其连接的第一交换机20处理后的广播报文；

该第二交换机30设定与主交换机10相同的私有报文协议号，同时将自身的设备信息、自身的MAC地址一并封装为第一单播报文，通过第三交换端口将该第一单播报文发送至第一交换机20。

该第一交换机20通过第二交换端口接收到第一单播报文，并将自身的设备信息、自身的MAC地址封装至该第一单播报文中，形成第二单播报文。

该第一交换机20通过上联端口将第二单播报文发送至主交换机10中。

本实施例中，D交换机生成的第一单播报文格式为：“报文头+D交换机的设备名称+ D交换机的设备名称的MAC地址+报文尾”。同样，E交换机的第一单播报文格式为：“报文头+E交换机的设备名称+ E交换机的设备名称的MAC地址+报文尾”。

本实施例中，D交换机将第一单播报文发送至B交换机，则B交换机生成的第二单播报文格式为：“报文头+D交换机的设备名称+ D交换机的设备名称的MAC地址+ B交换机的设备名称+ B交换机的设备名称的MAC地址+报文尾”；并将该报文发送至A交换机。

E交换机将第一单播报文发送至B交换机，则B交换机生成的第二单播报文格式为：“报文头+E交换机的设备名称+ E交换机的设备名称的MAC地址+ B交换机的设备名称+ B交换机的设备名称的MAC地址+报文尾”；并将该报文发送至A交换机。

A交换机收到B交换机发送的两次第二单播报文后，能够得知A交换机的下联设备有B交换机，B交换机的下联设备分别有D交换机和E交换机。则A交换机完成了对B交换机、D交换机和E交换机的拓扑搜集过程。

本发明中，当该网络拓扑搜索系统中，有一个或多个第二交换机30从该系统中删除时，与其连接的第一交换机20向主交换机10发送更新拓扑请求报文。

例如，当E交换机从网络拓扑搜索系统中删除时，则与其连接的B交换机向A交换机发送更新拓扑请求报文。

本发明中，当该网络拓扑搜索系统中，有一个或多个第二交换机30加入该系统中，与其连接的第一交换机20向主交换机10发送更新拓扑请求报文。

优选地，第一交换机20查看上联端口的状态；当该上联端口为“下行”时，该第一交换机20将更新拓扑请求报文发送至主交换机10中；当该上联端口为“上行”时，主交换机10发送广播报文至多个第一交换机20进行网络拓扑搜索。

本实施例中，B交换机查看端口PortX的状态。当B交换机查询到该端口PortX为“DOWN”时，B交换机可以将更新拓扑请求报文发送至A交换机中，A交换机接收到该更新拓扑请求报文后，发送广播报文至B交换机、C交换机进行网络拓扑搜索。

当B交换机查询到该端口PortX为“UP”时，B交换机等待A交换机发送广播报文后，直至B交换机的端口PortX为“DOWN”时，将更新拓扑请求报文发送至A交换机中。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。 

Claims (10)

1.一种网络拓扑搜索系统，其特征在于，该系统包含：

主交换机（10），所述主交换机（10）设有第一交换端口；

多个第一交换机（20），每个所述第一交换机（20）指定接收广播报文的端口为上联端口，每个所述第一交换机（20）通过所述上联端口与所述主交换机（10）的第一交换端口连接进行通讯；每个所述第一交换机（20）还设有第二交换端口；

多个第二交换机（30），每个所述第二交换机（30）设有第三交换端口，每个所述第二交换机（30）通过所述第三交换端口分别与对应的所述第一交换机（20）的第二交换端口连接进行通讯。

2.一种网络拓扑搜索方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：

S1，所述主交换机（10）通过第一交换端口发送广播报文；

S2，所述多个第一交换机（20）通过上联端口分别接收广播报文；

S3，每个所述第一交换机（20）通过第二交换端口将接收到的广播报文转发至与其连接的多个所述第二交换机（30）；

S4，所述第二交换机（30）将自身信息封装为第一单播报文，并通过第三交换端口发送至与其连接的所述第一交换机（20），该第一交换机（20）将接收到的第一单播报文进行处理后发送至所述主交换机（10）。

3.如权利要求2所述的网络拓扑搜索方法，其特征在于，所述步骤S1包含如下步骤：

所述主交换机（10）设定私有报文协议号，将该私有报文协议号设置在广播报文内通过第一交换端口发送至所述多个第一交换机（20）的上联端口。

4.如权利要求3所述的网络拓扑搜索方法，其特征在于，所述私有报文协议号为搜集网络拓扑命令信息。

5.如权利要求3所述的网络拓扑搜索方法，其特征在于，所述步骤S2包含如下步骤：

每个所述第一交换机（20）将所述上联端口进行初始化；

每个所述第一交换机（20）记录其上联主交换机（10）的MAC地址；

每个所述第一交换机（20）接收含有私有报文协议号的广播报文。

6.如权利要求2所述的网络拓扑搜索方法，其特征在于，所述步骤S3包含如下步骤：

所述第一交换机（20）将广播报文的源地址更改为该第一交换机（20）的MAC地址，并将处理后的广播报文通过第二交换端口转发至与其连接的多个所述第二交换机（30）。

7.如权利要求4所述的网络拓扑搜索方法，其特征在于，所述步骤S4包含如下步骤：

所述第二交换机（30）通过第三交换端口接收到与其连接的所述第一交换机（20）处理后的广播报文；

该第二交换机（30）设定与所述主交换机（10）相同的私有报文协议号，同时将自身的设备信息、自身的MAC地址一并封装为第一单播报文，通过第三交换端口将该第一单播报文发送至所述第一交换机（20）；

该第一交换机（20）通过第二交换端口接收到所述第一单播报文，并将自身的设备信息、自身的MAC地址封装至该第一单播报文中，形成第二单播报文；

该第一交换机（20）将所述第二单播报文通过上联端口发送至所述主交换机（10）中。

8.如权利要求5所述的网络拓扑搜索方法，其特征在于，当该网络拓扑搜索系统中，有一个或多个所述第二交换机（30）从该系统中删除时，与其连接的所述第一交换机（20）向所述主交换机（10）发送更新拓扑请求报文。

9.如权利要求5所述的网络拓扑搜索方法，其特征在于，当该网络拓扑搜索系统中，有一个或多个所述第二交换机（30）加入该系统中，与其连接的所述第一交换机（20）向所述主交换机（10）发送更新拓扑请求报文。

10.如权利要求8或9所述的网络拓扑搜索方法，其特征在于，所述第一交换机（20）查看所述上联端口的状态；

当该上联端口为“下行”时，该第一交换机（20）将更新拓扑请求报文发送至所述主交换机（10）中；

当该上联端口为“上行”时，所述主交换机（10）发送广播报文至所述多个第一交换机（20）进行网络拓扑搜索。