CN110830327B - 一种过程层网络全链路监控和告警的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过程层网络全链路监控和告警的实现方法，包括：获取过程层交换机中报文的局部转发路径；对所述局部转发路径进行整合，获取实际全局路径；将所述实际全局路径与规划路径进行对比，得到异常链路并告警。本发明对过程层网络通信的监控与研究具有重要意义。

Description

一种过程层网络全链路监控和告警的实现方法

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种过程层网络全链路监控和告警的实现方法。

背景技术

当前变电站绝大多数网络管理系统中，作为被管理对象的交换机一般通过SNMPtrap或IEC61850 Report等协议直接将设备基本信息、告警信息上报到网管系统，网管系统是针对网络中的每台交换机的运行状态以及流量统计等常规功能进行监控和告警，而针对变电站过程层网络通信的监控目前更是几乎处于空白状态。过程层网络传输SV、GOOSE报文，报文的转发路径是按照SCD文件预先配置的，即过程层网络是一个确定性的网络。如果可以获取过程层网络中报文的真实转发路径，则可以对过程层网络的全局通信链路进行监控，再将实际转发路径与SCD规划路径对比，对异常链路及时告警，则可以保证过程层网络实际转发与预配置一致，保证过程层网络的确定性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种过程层网络全链路监控和告警的实现方法，以解决现有技术中存在的无法监控变电站过程层网络通信的问题。

为达到上述目的，本发明通过如下的技术方法实现：

一种过程层网络全链路监控和告警的实现方法，包括：

获取过程层交换机中报文的局部转发路径；

对所述局部转发路径进行整合，获取实际全局路径；

将所述实际全局路径与规划路径进行对比，得到异常链路并告警。

进一步的，所述规划路径的获取方法包括：

获取过程层网络的网络拓扑；

根据所述网络拓扑获取每一路报文的规划路径。

进一步的，所述局部转发路径包括APPID、组播地址、当前报文进出的端口号。

进一步的，所述局部转发路径的整合过程如下：

根据网络拓扑对局部转发路径中相同APPID的局部转发路径进行排序和连接，得到实际全局路径。

进一步的，所述全局路径与规划路径的对比过程如下：

判断路径是否同时存在于实际全局路径和规划路径中，若同时存在则是正确路径；

若只存在于实际全局路径而不存在于规划路径中，则是非法路径；

若只存在于规划路径而不存在于实际全局路径中，则判断路径是否与实际全局路径中某条路径存在部分重叠，若存在则为中断路径，若不存在则为缺失路径。

进一步的，所述报文包括GOOSE报文。

一种过程层网络全链路监控和告警的实现系统，所述系统包括：

获取模块：用于获取过程层交换机中报文的局部转发路径；

整合模块：用于对所述局部转发路径进行整合，获取实际全局路径；

对比模块：用于将所述实际全局路径与规划路径进行对比，得到异常链路并告警。

一种过程层网络全链路监控和告警的实现系统，所述系统包括处理器和存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行上述所述方法的步骤。

计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述所述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明通过获取报文的局部转发路径，网管系统将局部路径收集并整合为实际全局路径，再通过与规划路径对比对异常链路进行告警，实现了对过程层网络通信全局链路监控和告警，保证过程层网络的确定性，解决了变电站过程层网络通信监控目前几乎处于空白状态的问题，本发明对过程层网络通信的监控与研究具有重要意义。

附图说明

图1为本发明方法整体结构图；

图2为本发明方法中实际全局路径整合示意图；

图3为本发明方法中实际全局路径与规划路径对比流程图；

图4为本发明方法实例组网示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点表达得更加清晰明白，下面结合附图及具体实例对本发明作进一步的详细说明。

一种过程层网络全链路监控和告警的实现方法，包括以下步骤：

a、获取过程层交换机中报文的局部转发路径；

过程层交换机中的FPGA模块从进出两个方向的GOOSE报文中获取APPID以及组播地址，进一步获取当前报文进出的端口号，形成一条局部转发路径[APPID、Multicast、InPort、OutPort]并存储在FPGA内部存储区域。如果表中存在相同的记录，则不再存储。过程层交换机软件周期性的读取局部转发路径并通过GOOSE报文上送至网管系统。

b、对所述局部转发路径进行整合，获取实际全局路径；

将从所有过程层交换机中收到的局部转发路径的信息汇聚在一起，把同一个APPID的所有局部路径筛选出来；

根据网络拓扑将同一个APPID的所有局部转发路径进行排序和连接，得到实际全局路径；

对于同一个交换机上同一个APPID有多个出端口的情况，根据出端口个数将上行链路复制成对应数量的链路；若在根据网络拓扑对局部路径转发进行连接的过程中，发现存在网络拓扑中不存在的连接，则说明网络中存在接线与SCD规划不一致，上报接线错误告警。

网管系统整合已排序连接的局部转发路径，得到实际全局路径，实际全局路径的每条记录表示为[APPID1,SW1(Import1、Export1)，SW2(Import2、Export2),SW3(Import3、Export3)……]。

c、将所述实际全局路径与规划路径进行对比，得到异常链路并告警。

网管系统将判断实际全局路径和规划路径去重合并后的每条路径的正确性；若同时存在于实际全局路径和规划路径中，则是正确路径；若只存在于实际全局路径而不存在于规划路径中，则是非法路径；若只存在于规划路径而不存在于实际全局路径中，再次判断这条路径是否与实际全局路径中某条路径存在部分重叠，若存在则为中断路径，若不存在则为缺失路径。

如上步骤为周期性执行，保证对网络通信链路监控的实时性。

上述规划路径的获取方法包括：

根据SCD文件提取出过程层网络的网络拓扑即装置与交换机、交换机与交换机间的连接关系。

根据a步骤的网络拓扑关系获取每一路GOOSE的规划路径。

针对本发明中对全局路径监控和告警的实现方法中，共有四种告警类型，分别可以采用如下异常排查方法：

(1)接线错误告警，主要对错误处的端口接线(多接)进行排查；

(2)中断路径告警，主要对中断处的端口接线(少接)和配置进行排查；

(3)非法路径告警，主要对非法路径中的每台交换机的配置和与其连接的装置进行排查；

(4)缺失路径告警，主要对发布报文的装置和与装置直连的交换机进行排查。

参见图1所示，过程层交换机的FPGA模块处理报文，获取报文的APPID、入端口、出端口，周期性将局部路径信息通过GOOSE报文发送到网管服务器。网管系统将局部路径信息处理整合成全局路径，如图2所示。网管系统将整合后的报文全局转发路径与SCD规划的路径比对，对比不一致的路径进行异常路径告警，对比流程如图3所示。

参见图4所示，以图示的实例组网进一步说明全局路径的整合以及异常链路告警的详细过程。

前置条件：假设网管系统已经根据SCD解析出网络拓扑和规划路径，如下。

网络拓扑：

Switch1	Port1	DEV1	Port1
				Switch1	Port3	Switch2	Port1
Switch1	Port2	DEV2	Port1
				Switch2	Port2	DEV3	Port1
Switch2	Port4	DEV5	Port1
				Switch3	Port2	DEV4	Port1

规划路径(DEV1发布APPID1的报文，DEV2、DEV3、DEV5订阅APPID1)：

[APPID1,Switch1,Port1,Port2]、

[APPID1,Switch1,Port1,Port3,Switch2,Port1,Port2]、

[APPID1,Switch1,Port1,Port3,Switch2,Port1,Port4]

步骤1：3台交换机分别将各自的局部路径表发送到网管系统。

Switch1：[APPID1,Switch1,Port1,Port2]、[APPID1,Switch1,Port1,Port3]

Switch2：[APPID1,Switch2,Port1,Port2]、[APPID1,Switch2,Port2,Port3]、[APPID2,Switch2,Port4,Port2]

Switch3：[APPID1,Switch3,Port1,Port2]

步骤2：网管系统根据网络拓扑整合局部路径成为全局路径：

[APPID1,Switch1,Port1,Port2]、

[APPID1,Switch1,Port1,Port3,Switch2,Port1,Port2]、

[APPID2,Switch2,Port4,Port2]

其中Switch2的局部路径[APPID1,Switch2,Port2,Port3]和Switch3的局部路径[APPID1,Switch3,Port1,Port2]在网络拓扑中找不到，因为网络拓扑中没有描述Switch2的Port3口和Switch3的Port1口，说明Switch2的Port3口和Switch3的Port1口接线错误，上报接线错误告警。

步骤3：对比实际的全局路径和规划的全局路径，

[APPID1,Switch1,Port1,Port2]、[APPID1,Switch1,Port1,Port3,Swi tch2,Port1,Port2]两条路径在实际路径和规划路径中都有，属于转发正确的路径；规划路径中有[APPID1,Switch1,Port1,Port3,Switch2,Port1,Port4]，但是实际转发路径中没有，进一步对比可以得到报文是从S witch1中少转发了，上报中断路径告警；实际路径中有[APPID2,Swit ch2,Port4,Port2]，但是规划路径汇中没有，上报非法路径告警。

一种过程层网络全链路监控和告警的实现系统，所述系统包括：

获取模块：用于获取过程层交换机中报文的局部转发路径；

整合模块：用于对所述局部转发路径进行整合，获取实际全局路径；

对比模块：用于将所述实际全局路径与规划路径进行对比，得到异常链路并告警。

一种过程层网络全链路监控和告警的实现系统，所述系统包括处理器和存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行上述所述方法的步骤。

计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述所述方法的步骤。

本发明的一种过程层网络全链路监控和告警的实现方法，通过过程层交换机的FPGA模块获取GOOSE\SV报文的局部转发路径，网管系统将局部路径收集并整合为全局路径，再通过与SCD规划路径对比对异常链路进行告警，实现了对过程层网络通信全局链路监控和告警，保证过程层网络的确定性，变电站过程层网络通信监控目前几乎处于空白状态，本发明对过程层网络的监控与研究具有重要意义。

变电站过程层网络传输SV、GOOSE报文，报文的转发路径是按照SCD文件预先规划配置的，即过程层网络是一个确定性的网络。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种过程层网络全链路监控和告警的实现方法，其特征在于，包括：

获取过程层交换机中报文的局部转发路径；

对所述局部转发路径进行整合，获取实际全局路径；其中，所述局部转发路径的整合过程如下：根据网络拓扑对局部转发路径中相同APPID的局部转发路径进行排序和连接，得到实际全局路径；

将所述实际全局路径与规划路径进行对比，得到异常链路并告警；

所述规划路径的获取方法包括：

获取过程层网络的网络拓扑；

根据所述网络拓扑获取每一路报文的规划路径；

所述全局路径与规划路径的对比过程如下：

判断路径是否同时存在于实际全局路径和规划路径中，若同时存在则是正确路径；

若只存在于实际全局路径而不存在于规划路径中，则是非法路径；

若只存在于规划路径而不存在于实际全局路径中，则判断路径是否与实际全局路径中某条路径存在部分重叠，若存在则为中断路径，若不存在则为缺失路径。

2.根据权利要求1所述的一种过程层网络全链路监控和告警的实现方法，其特征在于，所述局部转发路径包括APPID、组播地址、当前报文进出的端口号。

3.根据权利要求1所述的一种过程层网络全链路监控和告警的实现方法，其特征在于，所述报文包括GOOSE报文。

4.一种过程层网络全链路监控和告警的实现系统，其特征在于，所述系统包括：

获取模块：用于获取过程层交换机中报文的局部转发路径；

整合模块：用于对所述局部转发路径进行整合，获取实际全局路径；其中，所述局部转发路径的整合过程如下：根据网络拓扑对局部转发路径中相同APPID的局部转发路径进行排序和连接，得到实际全局路径；

对比模块：用于将所述实际全局路径与规划路径进行对比，得到异常链路并告警；

其中，所述规划路径的获取方法包括：获取过程层网络的网络拓扑；根据所述网络拓扑获取每一路报文的规划路径；

其中，所述全局路径与规划路径的对比过程如下：判断路径是否同时存在于实际全局路径和规划路径中，若同时存在则是正确路径；若只存在于实际全局路径而不存在于规划路径中，则是非法路径；若只存在于规划路径而不存在于实际全局路径中，则判断路径是否与实际全局路径中某条路径存在部分重叠，若存在则为中断路径，若不存在则为缺失路径。

5.一种过程层网络全链路监控和告警的实现系统，其特征在于，所述系统包括处理器和存储介质；

所述存储介质用于存储指令；

所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1-3任一项所述方法的步骤。

6.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-3任一项所述方法的步骤。

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