CN113612646B - 一种基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法，包括以下步骤：步骤1，获取园区网络交换机登录信息和登录权限；步骤2，根据所述交换机登录信息和所述登录权限，采用邻居发现协议获取在线网络设备信息和网络设备互联关系；步骤3，根据所述在线网络设备信息和所述网络设备互联关系，绘制园区网络拓扑，并标注网络设备类型；步骤4，在所述园区网络拓扑中标注网络设备的可达状态，并将所述可达状态反馈给网络运维人员；步骤5，当所述园区网络拓扑发生变化时，重复步骤3～步骤4，重新绘制园区网络拓扑，并反馈网络运维人员。

Description

一种基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法

技术领域

本发明涉及园区网络管理领域，具体涉及一种基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法。

背景技术

随着网络规模的扩大，网络设备和互联链路数量众多、关系复杂，使网络运维管理工作面临巨大挑战。详细、实时、可视化的网络拓扑，便于运维人员了解网络中用户流量的传输路径，在出现网络失效时，也可快速定位故障原因。因此，构建自动化、可视化的网络拓扑是园区网络自动化运维的重要组成部分。

由于园区扩建和网络服务需求变动等原因，园区网络往往采取分批建设，会带来网络设备品牌/型号不一、信息难以统计和网络拓扑变动频繁等问题。传统的网络拓扑管理方法难以自动化、实时地获取在线网络设备和链路的变更，需要在每次变更以后人工进行配置、容易出错，在园区网络规模很大时，给运维管理带来不少工作量。具体说来，当前网络设备运维管理和网络拓扑可视化存在如下挑战。

首先，传统的人工管理网络拓扑方法，难以高效的获取在线设备信息，采用自动化的网络拓扑可视化方法，可实时、准确的获取新添加的网络设备信息，从而保证绘制的网络拓扑可以准确反应当前网络设备的物理连接关系。

其次，园区网络中的网络设备存在层次结构和逻辑控制关系，为了能让网络运维人员快速了解各个网络设备的功能、相互之间的关联和用户流量的走向，生成的网络拓扑需要能充分表现园区网络中网络设备的层次关系。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法。

本发明提供了一种基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法，具有这样的特征，包括以下步骤：

步骤1，获取园区网络交换机登录信息和登录权限。

步骤2，根据交换机登录信息和登录权限，采用邻居发现协议获取在线网络设备信息和网络设备互联关系。

步骤3，根据在线网络设备信息和网络设备互联关系，绘制园区网络拓扑，并标注网络设备类型。

步骤4，在园区网络拓扑中标注网络设备的可达状态，并将可达状态反馈给网络运维人员。

步骤5，当园区网络拓扑发生变化时，重复步骤3～步骤4，重新绘制园区网络拓扑，并反馈网络运维人员。

在本发明提供的基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤1中，获取园区网络交换机登录信息和权限的具体操作为：选择核心交换机作为搜索园区网络拓扑的初始节点，给出登录网络设备所需的互联网协议(IP)地址、用户名和密码。

在本发明提供的基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，使用链路层发现协议(LLDP)自动发现交换机连接的邻居网络设备，并收集网络设备的详细信息和互联关系，在网络设备搜索过程，添加一个已搜索网络设备集合，并逐步添加在线的网络设备，直至所有的网络设备都被添加到已搜索设备集合，再根据收集到的网络设备信息，将网络设备分类保存到本地存储空间，具体过程包括：

步骤2-1，选择核心交换机作为已搜索网络设备集合的初始节点，给出网络设备所需的用户名和密码。

步骤2-2，查找已搜索网络设备集合中尚未获取邻居信息的核心交换机，输入IP地址、用户名和密码登录交换机控制界面。

步骤2-3，采用LLDP，找到交换机连接的邻居网络设备，加入到已搜索网络设备集合，保存互联关系，并采用邻居发现协议，自上往下地获取交换机的邻居信息，包括相邻交换机的网络设备名称和交换机媒体访问控制地址。

步骤2-4，根据网络设备名称和交换机媒体访问控制地址，在核心交换机执行地址解析协议(ARP)，获取网络设备的IP地址，将网络设备信息保存在本地设备。

步骤2-5，检测是否已经在园区内部找到所有的网络设备，若没有，则重复步骤2-2～步骤2-4，直至园区内部所有的网络设备都被添加到已搜索设备集合。

在本发明提供的基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，将网络设备信息生成为核心层、汇聚层和接入层交换机和其他网络设备的详细信息，并保存分类完成的网络设备信息和互联关系。

在本发明提供的基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，具体过程包括：

步骤3-1，输入核心层、汇聚层和接入层交换机和其他网络设备的详细信息和互联关系。

步骤3-2，根据核心交换机之间的互联关系，绘制核心层网络拓扑，在园区网络拓扑中添加核心层网络控制设备。

步骤3-3，根据核心交换机和汇聚交换机的互联关系，绘制汇聚层网络拓扑，在园区网络拓扑中添加汇聚层网络控制设备。

步骤3-4，根据汇聚交换机和接入交换机的互联关系，绘制接入层网络拓扑，在园区网络拓扑中添加接入层网络控制设备。

步骤3-5，根据网络设备信息，使用不同颜色标注园区网络拓扑中的网络设备类型和状态信息。

在本发明提供的基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤4中，重新计算园区网络拓扑的方法为基于交换机状态的网络可达性标注方法，来判断网络不可达区域的范围，具体过程包括：

步骤4-1，登录交换机获取端口状态信息，确定核心交换机之间的互联状态。

步骤4-2，以核心交换机作为园区网络拓扑根节点，检测下联网络设备的可达性。

步骤4-3，使用不同颜色标注园区网络拓扑中链路状态和网络设备的可达性。

步骤4-4，检测是否完成所有核心交换机下联设备的可达性标注，若没有完成，重复步骤4-2～步骤4-4，直到完成所有核心交换机下联设备的可达性标注。

步骤4-5，将标注的可达状态结果反馈给网络运维人员。

发明的作用与效果

据本发明所涉及的基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法，因为获取园区网络交换机登录信息和登录权限，根据交换机登录信息和登录权限，采用邻居发现协议获取在线网络设备信息和网络设备互联关系，根据在线网络设备信息和网络设备互联关系，绘制园区网络拓扑，并标注网络设备类型，在园区网络拓扑中标注网络设备的可达状态，并将可达状态反馈给网络运维人员，当园区网络拓扑发生变化时，重新绘制园区网络拓扑，并反馈网络运维人员。上述过程在仅提供交换机登录方式的前提下，采用LLDP和ARP，自动化获取在线网络设备的详细信息和互联链路的信息，传统的网络拓扑管理方法，通常需要给出所有网络设备的详细信息，再由人工在网管系统内进行配置；且本发明使用广度优先遍历算法来进行网络设备分类，根据分类结果绘制核心层、汇聚层和接入层的网络拓扑，可实时、准确的展示网络设备的层级和互联关系，提高网络运维的效率、降低人力成本。

附图说明

图1是本发明的实施例1中基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法框架示意图；

图2是本发明的实施例1中基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法流程图；

图3是本发明的实施例1中基于邻居发现的网络设备发现方法流程图；

图4是本发明的实施例1中基于广度优先搜索的网络拓扑绘制方法流程图；

图5是本发明的实施例1中基于交换机状态的网络可达性标注方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明一种基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法作具体阐述。

<实施例1>

在实施例1中，提供了一种基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法。

图1是本实施例中基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法框架示意图。

如图1所示，本实施例所涉及的基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法包括获取设备登录信息、获取网络设备互联关系、绘制园区网络拓扑和标注不可达的网络设备四个部分。

图2是本实施例中基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法流程图。

如图2所示，本实施例所涉及的基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法包括以下步骤：

步骤S1，获取园区网络交换机登录信息和登录权限。

其中，步骤S1中的获取园区网络交换机登录信息和权限的具体实施方式为：选择核心交换机作为搜索园区网络拓扑的初始节点，给出登录网络设备所需的IP地址、用户名和密码。

步骤S2，根据交换机登录信息和登录权限，采用邻居发现协议获取在线网络设备信息和网络设备互联关系。

其中，步骤S2中，使用LLDP自动发现交换机连接的邻居网络设备，并收集网络设备的详细信息和互联关系，在网络设备搜索过程，添加一个已搜索网络设备集合，并逐步添加在线的网络设备，直至所有的网络设备都被添加到已搜索设备集合，再根据收集到的网络设备信息，将网络设备分类保存到本地存储空间。

图3是本实施例中基于邻居发现的网络设备发现方法流程图。

如图3所示，步骤S2的具体实施方式为：

步骤S2-1，选择核心交换机作为已搜索网络设备集合的初始节点，给出网络设备所需的用户名和密码。

步骤S2-2，查找已搜索网络设备集合中尚未获取邻居信息的核心交换机，输入IP地址、用户名和密码登录交换机控制界面。

步骤S2-3，采用LLDP，找到交换机连接的邻居网络设备，加入到已搜索网络设备集合，保存互联关系，并采用邻居发现协议，自上往下地获取交换机的邻居信息，包括相邻交换机的网络设备名称和交换机媒体访问控制地址。

步骤S2-4，根据网络设备名称和交换机媒体访问控制地址，在核心交换机执行ARP，获取网络设备的IP地址，将网络设备信息保存在本地设备。

步骤S2-5，检测是否已经在园区内部找到所有的网络设备，若没有，则重复步骤S2-2～步骤S2-4，直至园区内部所有的网络设备都被添加到已搜索设备集合。

另外，步骤S2中，还将网络设备信息生成为核心层、汇聚层和接入层交换机和其他网络设备的详细信息，并保存分类完成的网络设备信息和互联关系。

步骤S3，根据在线网络设备信息和网络设备互联关系，绘制园区网络拓扑，并标注网络设备类型。

图4是本实施例中基于广度优先搜索的网络拓扑绘制方法流程图。

如图4所示，步骤S3的具体实施方式为：

步骤S3-1，输入核心层、汇聚层和接入层交换机和其他网络设备的详细信息和互联关系。

步骤S3-2，根据核心交换机之间的互联关系，绘制核心层网络拓扑，在园区网络拓扑中添加核心层网络控制设备。

步骤S3-3，根据核心交换机和汇聚交换机的互联关系，绘制汇聚层网络拓扑，在园区网络拓扑中添加汇聚层网络控制设备。

步骤S3-4，根据汇聚交换机和接入交换机的互联关系，绘制接入层网络拓扑，在园区网络拓扑中添加接入层网络控制设备。

步骤S3-5，根据网络设备信息，使用不同颜色标注园区网络拓扑中的网络设备类型和状态信息。

步骤S5，当园区网络拓扑发生变化时，重复步骤S3～步骤S4，重新绘制园区网络拓扑，并反馈网络运维人员。

图5是本实施例中基于交换机状态的网络可达性标注方法流程图。

如图5所示，重新计算园区网络拓扑的方法为基于交换机状态的网络可达性标注方法，来判断网络不可达区域的范围，具体实施过程过程包括：

步骤S4-1，登录交换机获取端口状态信息，确定核心交换机之间的互联状态。

步骤S4-2，以核心交换机作为园区网络拓扑根节点，检测下联网络设备的可达性。

步骤S4-3，使用不同颜色标注园区网络拓扑中链路状态和网络设备的可达性。

步骤S4-4，检测是否完成所有核心交换机下联设备的可达性标注，若没有完成，重复步骤S4-2～步骤S4-4，直到完成所有核心交换机下联设备的可达性标注。

步骤S4-5，将标注的可达状态结果反馈给网络运维人员。

步骤S5，当所述园区网络拓扑发生变化时，重复步骤S3～步骤S4，重新绘制园区网络拓扑，并反馈网络运维人员。

<实施例2>

在实施例2中，提供了一种实施例1中步骤S1-步骤S5的具体应用。

本实施例的具体实施方式为：

步骤S1，获取园区网络交换机登录信息和登录权限。

步骤S2，根据交换机登录信息和登录权限，采用邻居发现协议获取在线网络设备信息和网络设备互联关系。

本实施例步骤S2中使用邻居发现协议和地址解析协议获取网络设备的详细信息和连接关系。基于邻居发现的网络设备信息发现方法发现的在线网络设备加入已搜索设备集合，直至集合包含园区内所有在线网络设备，具体实施方式如下：

步骤S2-1：选择网络中核心交换机作为搜索起始点加入已搜索设备集合。

步骤S2-2：根据交换机IP地址，登录尚未获取邻居信息的交换机。

步骤S2-3：使用邻居发现协议确定已搜索设备集合连接的网络设备。

步骤S2-4：根据网络设备的MAC地址查询核心交换机ARP列表获取设备的IP地址。

步骤S2-5：将新发现的交换机信息加入搜索到设备集合，并判断是否需要继续搜索其他在线网络设备信息。

另外，步骤S2中，将网络设备信息生成为核心层、汇聚层和接入层交换机和其他网络设备的详细信息，并保存分类完成的网络设备信息和互联关系。

步骤S3，根据在线网络设备信息和网络设备互联关系，绘制园区网络拓扑，并标注网络设备类型。

本实施例中步骤S3中根据核心层、汇聚层和接入层交换机及其他网络设备的连接关系，本实施例中使用广度优先编码算法自动化绘制园区网络拓扑。基于广度优先遍历的网络拓扑绘制方法依次绘制核心层、汇聚层和接入层网络拓扑，具体实施方式如下：

步骤S3-1：绘制核心层交换机之间的核心层网络拓扑，并完善核心层拓扑中网络控制设备的的连接关系。

步骤S3-2：绘制核心交换机到汇聚交换机的汇聚层网络拓扑。

步骤S3-3：如果汇聚交换机存在级联，完善汇聚交换机的连接关系：

步骤S3-4：绘制汇聚交换机到接入交换机的网络拓扑，并完善接入交换机到终端网络设备的连接关系。

步骤S3-5：根据网络设备的类型，使用不同颜色标注网络拓扑的节点，并根据网络运维管理需求生成网络设备的详细信息列表。

步骤S4，在所述园区网络拓扑中标注网络设备的可达状态，并将所述可达状态反馈给网络运维人员。

具体实施步骤为：

步骤S4-1：在网络拓扑标注网络设备和端口状态，并根据网络拓扑确定核心层网络设备的互联关系。

步骤S4-2：获取核心交换机端口接口状态标注下联网络设备可达性。

步骤S4-3：使用不同颜色标注园区网络拓扑中链路状态和网络设备的可达性，具体实施方式为：

步骤S4-3-1，以核心交换机作为根节点检查汇聚层网络设备的互联关系。

步骤S4-3-2，获取汇聚交换机端口状态标注下联网络设备可达性。

步骤S4-3-3，检查汇聚交换机下联接入层网络设备的互联关系。

步骤S4-3-4，获取接入交换机端口状态标注下联网络设备可达性。

步骤S4-4：检测是否完成所有核心交换机下联设备的可达性标注。

步骤S4-5：将所有核心交换机下联网络可达状态反馈网络运维人员。

步骤S5，当所述园区网络拓扑发生变化时，重复步骤3～步骤4，重新绘制园区网络拓扑，并反馈网络运维人员。

其中，步骤5中，在本实施例中定期巡检网络设备的在线情况。当交换机节点出现失效时，将在网络拓扑中标注网络设备状态。根据绘制完成的网络拓扑中网络设备的互联关系，本实施例能够确定多个网络设备发生故障时，网络不可达区域的覆盖范围。

实施例的作用与效果

根据实施例1～实施例2所涉及的基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法，因为获取园区网络交换机登录信息和登录权限，根据交换机登录信息和登录权限，采用邻居发现协议获取在线网络设备信息和网络设备互联关系，根据在线网络设备信息和网络设备互联关系，绘制园区网络拓扑，并标注网络设备类型，在园区网络拓扑中标注网络设备的可达状态，并将可达状态反馈给网络运维人员，当园区网络拓扑发生变化时，重新绘制园区网络拓扑，并反馈网络运维人员。上述过程在仅提供交换机登录方式的前提下，采用LLDP和ARP，自动化获取在线网络设备的详细信息和互联链路的信息，传统的网络拓扑管理方法，通常需要给出所有网络设备的详细信息，再由人工在网管系统内进行配置；且本发明使用广度优先遍历算法来进行网络设备分类，根据分类结果绘制核心层、汇聚层和接入层的网络拓扑，可实时、准确的展示网络设备的层级和互联关系，提高网络运维的效率、降低人力成本。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取园区网络交换机登录信息和登录权限；

步骤2，根据所述交换机登录信息和所述登录权限，采用链路层发现协议获取在线网络设备信息和网络设备互联关系；

步骤3，根据所述在线网络设备信息和所述网络设备互联关系，绘制园区网络拓扑，并标注网络设备类型；

步骤4，在所述园区网络拓扑中标注网络设备的可达状态，并将所述可达状态反馈给网络运维人员；

步骤5，当所述园区网络拓扑发生变化时，重复步骤3~步骤4，重新绘制园区网络拓扑，并反馈网络运维人员，

其中，步骤2中，使用所述链路层发现协议自动发现交换机连接的邻居网络设备，并收集网络设备的详细信息和互联关系，在网络设备搜索过程，添加一个已搜索网络设备集合，并逐步添加在线的网络设备，直至所有的网络设备都被添加到所述已搜索网络设备集合，再根据收集到的网络设备信息，将网络设备分类保存到本地存储空间，具体过程包括以下子步骤：

步骤2-1，选择核心交换机作为所述已搜索网络设备集合的初始节点，给出网络设备所需的用户名和密码；

步骤2-2，查找所述已搜索网络设备集合中尚未获取邻居信息的核心交换机，输入所述互联网协议地址、用户名和密码登录交换机控制界面；

步骤2-3，采用所述链路层发现协议，找到交换机连接的邻居网络设备，加入到所述已搜索网络设备集合，保存互联关系，并采用所述链路层发现协议，自上往下地获取交换机的邻居信息，包括相邻交换机的网络设备名称和交换机媒体访问控制地址；

步骤2-4，根据所述网络设备名称和所述交换机媒体访问控制地址，在核心交换机执行地址解析协议，获取网络设备的互联网协议地址，将网络设备信息保存在本地设备；

步骤2-5，检测是否已经在园区内部找到所有的网络设备，若没有，则重复步骤2-2~步骤2-4，直至园区内部所有的网络设备都被添加到所述已搜索网络设备集合，

步骤2中，将所述网络设备信息生成为核心层、汇聚层和接入层交换机和其他网络设备的详细信息，并保存分类完成的网络设备信息和互联关系，

步骤3中，根据获取的所述在线网络设备信息和互联关系，使用广度优先遍历算法来生成可视化的园区网络拓扑结构图，分别绘制核心层、汇聚层和接入层的网络拓扑，标注所述在线网络设备的类型，

步骤3具体包括以下子步骤：

步骤3-1，输入核心层、汇聚层和接入层交换机和其他网络设备的详细信息和互联关系；

步骤3-2，根据核心交换机之间的互联关系，绘制核心层网络拓扑，在所述园区网络拓扑中添加核心层网络控制设备；

步骤3-3，根据核心交换机和汇聚交换机的互联关系，绘制汇聚层网络拓扑，在所述园区网络拓扑中添加汇聚层网络控制设备；

步骤3-4，根据汇聚交换机和接入交换机的互联关系，绘制接入层网络拓扑，在所述园区网络拓扑中添加接入层网络控制设备；

步骤3-5，根据所述网络设备信息，使用不同颜色标注所述园区网络拓扑中的网络设备类型和状态信息。

2.根据权利要求1所述的种基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法，其特征在于：

其中，步骤1中，获取园区网络交换机登录信息和权限的具体操作为：选择核心交换机作为搜索所述园区网络拓扑的初始节点，给出登录网络设备所需的互联网协议地址、用户名和密码。

3.根据权利要求1所述的种基于邻居发现的园区网络拓扑可视化方法，其特征在于：

其中，步骤4中，重新计算园区网络拓扑的方法为基于交换机状态的网络可达性标注方法，来判断网络不可达区域的范围，具体过程包括以下子步骤：

步骤4-1，登录交换机获取端口状态信息，确定核心交换机之间的互联状态；

步骤4-2，以核心交换机作为园区网络拓扑根节点，检测下联网络设备的可达性；

步骤4-3，使用不同颜色标注园区网络拓扑中链路状态和网络设备的可达性；

步骤4-4，检测是否完成所有核心交换机下联设备的可达性标注，若没有完成，重复步骤4-2~步骤4-4，直到完成所有核心交换机下联设备的可达性标注；

步骤4-5，将标注的可达状态结果反馈给网络运维人员。

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