CN110166284A - 一种基于分段洪泛法的网络拓扑发现方法 - Google Patents

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徐名海
杨溪
陈靖怡
杜帆
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Abstract

本发明提出了网络拓扑领域内的一种基于分段洪泛法的网络拓扑发现方法，包括以下步骤：1）在网络中选定一个源节点Vj，2）利用洪泛法向周围节点发送查询信息；3）在查询信息的探测包头部加入TTL字段，令TTL=N，每经过一个节点，该字段的值减1，如果某个节点发现该值递减为0，则将这条链路的信息返回给源节点，如有多条链路从源节点指向同一节点，只取跳数最短的那条路径；4）如此继续下去，可得到一个以源节点为根节点的树形网路拓扑结构，在消除或部分消除网络冗余查询包的情况下，对网络中节点连接关系和节点状态信息进行收集整理，形成更为全面准确的网络拓扑结构。

Description

一种基于分段洪泛法的网络拓扑发现方法
技术领域
本发明涉及一种网络拓扑结构，具体的说是一种基于分段洪泛法的网络拓扑发现方法，属于网络拓扑发现技术领域。
背景技术
随着网络技术的高速发展，网络规模不断扩大，网络结构也越来越复杂，要通过网络管理系统记录网络资源的使用情况并监测网路运行状态，保证网络正常运行，改善网络性能，就必须首先得到网络拓扑信息。另外网络拓扑信息还可以帮助用户定位网路中节点的位置，从而选择更合理的网络服务提供商，以最大可能降低时延，对网络服务提供商来说，他们则可以掌握各种类型的服务内容被访问的程度，以便做出进一步的决策。
因此，网络拓扑发现在整个网路系统中有着举足轻重的地位。国内外关于拓扑发现方法的研究有很多，但都是基于某一局部范围或某一协议的拓扑发现方法，只是针对对网络节点之间的连接关系进行收集，而没有关注网络节点自身的状态信息，所以不具有整体性和全面性。
如在CCN网络中中，节点同时具有了转发与缓存的功能，当被请求的内容经过某个缓存节点时，该节点可以将此内容存储下来，通过有存储功能的节点将缓存内容资源高效共享给更多的用户，缓解网路带宽压力，故对于CCN网络，完整准确的拓扑信息不仅应该包含网络节点连接关系，还应该包含缓存大小和缓存内容等节点状态信息。
洪泛法作为一种传统的可以探测网络拓扑结构的搜索算法，是一种简单的路由算法，将收到的封包，往所有的可能连结路径上递送，直到封包到达为止。因为实际网络中存在环状结构，会导致产生过多冗余信息，大量冗余的查询数据包会过度消耗网络的资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于分段洪泛法的网络拓扑发现方法，在消除或部分消除网络冗余查询包的情况下，对网络中节点连接关系和节点状态信息进行收集整理，形成更为全面准确的网络拓扑结构。
本发明的目的是这样实现的：一种基于分段洪泛法的网络拓扑发现方法，包括以下步骤：
1）在网络中选定一个源节点Vj，
2）利用洪泛法向周围节点发送查询信息，即将探测包数据传送给源节点的每个邻居节点，每个邻居节点再将数据传送给各自的除发送数据来的节点之外的其他节点；
3）在查询信息的探测包头部加入TTL字段，令TTL=N，每经过一个节点，该字段的值减1，如果某个节点发现该值递减为0，则将这条链路的信息返回给源节点，如有多条链路从源节点指向同一节点，只取跳数最短的那条路径；
4）如此继续下去，可得到一个以源节点为根节点的树形网路拓扑结构。
作为本发明的进一步限定，步骤4中的树形网路拓扑结构定义为Vj=（L，E，S），其中L表示层集，E表示边集，S表示状态集：
L定义为，其中Ln表示距离源节点最短距离N跳的节点的集合，称为N层集，；
E定义为，其中En表示Ln-1和Ln层集之间的连接关系，称为层集，E，x的值取0和1，当与有连接关系时，则取，否则取值为0；
S定义为，其中Sn表示层集Ln中各节点的状态信息，称为状态集，S，每个节点根据实际网络情况和需要可以设置多个属性,若 节点具有某个属性，则取，否则取值为0。
作为本发明的进一步限定，具体包括以下步骤：
1）在网络中选取一个源节点j，并在其查询信息的探测包头部加入TTL字段，首先令TTL=1，这里将探测包数据发给源节点的每个邻居节点后，即将节点信息返回的源节点，并将所有节点信息归入集合Vj（L1，E1，S1）当中；
2）再令TTL=2，这里将探测包数据发给集合Vj（L1，E1，S1）中的节点后，此时TTL=1；集合Vj（L1，E1，S1）中的节点再将数据发送给除集合Vj（L1，E1，S1）和源节点之外的其他节点，如此继续下去，在TTL=0后将信息返回给源节点，将所有节点信息归入集合Vj（L2，E2，S2）当中；
3）再令TTL=3，这里将探测包数据发给集合Vj（L1，E1，S1）中的节点后，此时TTL=2；集合Vj（L1，E1，S1）中的节点再将数据发送给除集合Vj（L1，E1，S1）和源节点之外的节点，此时当TTL=1。集合Vj（L2，E2，S2）中的节点再将数据发送给除集合Vj（L1，E2，S2）和集合Vj（L2，E2，S2）中之外的其他节点，如此继续下去，在TTL=0后将信息返回给源节点，将所有节点信息归入集合Vj（L3，E3，S3）当中；
4）依次在增加TTL的值后，如果未出现新的节点，则停止网络拓扑搜索，将集合Vj（L，E，S）所有内容记录到源节点j的转发表当中；至此，获得了以节点j为源节点的相对网络拓扑信息；
5）依次在网络其他节点重复1-4步骤，即可收集到全网络所有节点完整的拓扑信息。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明可以收集到网络中节点之间的连接关系和各节点的状态信息，并对传统的洪泛法进行了改进，消除或部分消除了冗余查询包，减轻了网络资源的消耗和浪费，可以得到最全面完整的网络拓扑信息。
附图说明
图1为本发明所提供的一种CCN网络。
图2为本发明所提供的CCN网络中以节点1为源节点的相对网络拓扑结构表示。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，为一个CCN网络，我们将要通过本发明提出的一种基于分段洪泛法的网络拓扑发现方法来获取它的拓扑信息。
首先我们在网络中选择一个源节点，标记为1，如果我们要通过该节点发送信息给网络中其他节点，就必须知道网络中其他节点相对源节点的拓扑结构。
结合本发明提出的分段洪泛法网络拓扑发现方法，具体实施步骤如下：
1. 在查询信息的探测包头部加入TTL字段，首先令TTL=1，这里将探测包数据发给源节点的每个邻居节点后，即将节点信息返回的源节点，并将所有节点信息归入集合V1（L1，E1，S1）当中。
2. 再令TTL=2，这里将探测包数据发给集合V1（L1，E1，S1）中的节点后，此时TTL=1。集合V1（L1，E1，S1）中的节点再将数据发送给除集合集合V1（L1，E1，S1）和源节点之外的其他节点，如此继续下去，在TTL=0后将信息返回给源节点，将所有节点信息归入集合V1（L2，E2，S2）当中。
3. 再令TTL=3，这里将探测包数据发给集合V1（L1，E1，S1）中的节点后，此时TTL=2。集合V1（L1，E1，S1）中的节点再将数据发送给除集合V1（L2，E2，S2）中的节点，此时当TTL=1。集合V1（L2，E2，S2）中的节点再将数据发送给除集合V1（L1，E1，S1）和集合V1（L2，E2，S2）中之外的其他节点，如此继续下去，在TTL=0后将信息返回给源节点，将所有节点信息归入集合V1（L3，E3，S3）当中。
4. 再令TTL=3，这里将探测包数据发给集合V1（L1，E1，S1）中的节点后，此时TTL=2。集合V1（L1，E1，S1）中的节点再将数据发送给除集合V1（L2，E2，S2）中的节点，此时当TTL=1。集合V1（L2，E2，S2）中的节点再将数据发送给除集合V1（L1，E1，S1）和集合V1（L2，E2，S2）中之外的其他节点，此时TTL=1。集合V1（L3，E3，S3）中的节点再将数据发送给除集合V1（L2，E2，S2）和集合V1（L3，E3，S3）中之外的其他节点，如此继续下去，在TTL=0后将信息返回给源节点，将所有节点信息归入集合V1（L4，E4，S4）当中。
5. 令TTL=5时，未出现新的节点，则停止网络拓扑搜索，将集合
所有信息记录进节点1的转发表中。至此，获得了以节点1为源节点 的相对网络拓扑信息。
6. 依次在网络中其他节点重复1-4步骤，即可收集到全网络所有节点完整的拓扑信息。
如图2所示，即为上述步骤中所得到节点1的相对网络拓扑结构；其中，层集表示为，
边集E表示为，
，
，
，
状态集表示为，每个节点的状态属性可设为缓存大小y1,剩余缓存大小y2,节 点度y3,是否与用户直接相连y4,缓存甲内容y5,缓存乙内容为y6。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于分段洪泛法的网络拓扑发现方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在网络中选定一个源节点Vj，
2）利用洪泛法向周围节点发送查询信息，即将探测包数据传送给源节点的每个邻居节点，每个邻居节点再将数据传送给各自的除发送数据来的节点之外的其他节点；
3）在查询信息的探测包头部加入TTL字段，令TTL=N，每经过一个节点，该字段的值减1，如果某个节点发现该值递减为0，则将这条链路的信息返回给源节点，如有多条链路从源节点指向同一节点，只取跳数最短的那条路径；
4）如此继续下去，可得到一个以源节点为根节点的树形网路拓扑结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于分段洪泛法的网络拓扑发现方法，其特征在于，步骤4中的树形网路拓扑结构定义为Vj=（L，E，S），其中L表示层集，E表示边集，S表示状态集：
L定义为，其中Ln表示距离源节点最短距离N跳的节点的集合，称为N层集，；
E定义为，其中En表示Ln-1和Ln层集之间的连接关系，称为层集，E，x的值取0和1，当与有连接关系时，则取，否则取值为0；
S定义为，其中Sn表示层集Ln中各节点的状态信息，称为状态集，S，每个节点根据实际网络情况和需要可以设置多个属性,若 节点具有某个属性，则取，否则取值为0。
3.根据权利要求1所述的一种基于分段洪泛法的网络拓扑发现方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）在网络中选取一个源节点j，并在其查询信息的探测包头部加入TTL字段，首先令TTL=1，这里将探测包数据发给源节点的每个邻居节点后， 即将节点信息返回的源节点，并将所有节点信息归入集合Vj（L1，E1，S1）当中；
2）再令TTL=2，这里将探测包数据发给集合Vj（L1，E1，S1）中的节点后，此时TTL=1；集合Vj（L1，E1，S1）中的节点再将数据发送给除集合Vj（L1，E1，S1）和源节点之外的其他节点，如此继续下去，在TTL=0后将信息返回给源节点，将所有节点信息归入集合Vj（L2，E2，S2）当中；
3）再令TTL=3，这里将探测包数据发给集合Vj（L1，E1，S1）中的节点后，此时TTL=2；集合Vj（L1，E1，S1）中的节点再将数据发送给除集合Vj（L1，E1，S1）和源节点之外的节点，此时当TTL=1；
4）集合Vj（L2，E2，S2）中的节点再将数据发送给除集合Vj（L1，E2，S2）和集合Vj（L2，E2，S2）中之外的其他节点，如此继续下去，在TTL=0后将信息返回给源节点，将所有节点信息归入集合Vj（L3，E3，S3）当中；
5）依次在增加TTL的值后，如果未出现新的节点，则停止网络拓扑搜索，将集合Vj（L，E，S）所有内容记录到源节点j的转发表当中；至此，获得了以节点j为源节点的相对网络拓扑信息；
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