CN114422374A - 一种靶场场景拓扑解析、初始化、回收方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种靶场场景拓扑解析、初始化、回收方法及系统。拓扑解析过程中，首先从核心节点开始找出所有的核心网络实例加入第一队列，然后获取所有中继节点以及核心网络实例对应的子网加入第二队列，并记录中继实例、子网、端口实例及IP之间的并行与依赖关系；接着获取终端网络实例加入第三队列；再获取所有终端节点以及终端网络实例对应的子网加入第四队列，并记录终端实例、子网、端口实例及IP、磁盘之间的并行与依赖关系；最后获取中继节点与终端节点相连的端口实例加入第五队列。本发明能够根据用户定义的拓扑结构，识别出场景实例化过程中串行和并行的关键路径以及组件依赖关系，有效提供场景实例化速度、场景资源回收速度。

Description

一种靶场场景拓扑解析、初始化、回收方法及系统

技术领域

本发明涉及一种靶场场景拓扑解析、初始化、回收方法及系统，属于计算机网络领域。

背景技术

网络靶场是通过虚拟化技术，模拟仿真出真实网络空间攻防作战环境，能够支撑作战能力研究和武器装备验证的试验平台。为了达到上述目的，实际使用过程中需要通过虚拟化平台实例化用户自定义的网络拓扑，在靶场中，该拓扑称之为场景。场景在用户使用完成后会被回收，从而实现物理资源的复用。

典型的场景拓扑结构如图1所示，至少包括用来信息交互的网络通道、信息交换设备、实际使用过程中需要的终端节点。用户构建拓扑涉及的工作如下：1、根据业务需要，绘制网络拓扑结构；2、根据使用场景，确定网络中各节点的规模。如采用4核12G内存的终端设备、采用具有12个端口的路由器；3、每个网络信息交换设备（路由器、交换机）的端口对应一个网络结构（如192.168.0.1/24），根据业务需要，根据拓扑进行合理的网络规划；4、从核心节点开始，逐层构建网络结构。网络构建过程中，需要为网络分配合理的网关地址；5、在网络总体结构构建完成后，搭建对应的终端节点。实际搭建过程中需要根据业务规模搭建终端对应的实例、磁盘、网络并分配合理的IP。

上述网络的构建过程需要使用者有较高的网络水平，如对虚拟化、网络知识的了解，门槛较高；并且在实际的搭建过程中涉及的组件很多，容易出现组件依赖关系冲突，这时候会有工作量的反复。因此有必要针对靶场场景的快速构建和回收进行研究，提供靶场场景拓扑的自动解析方法，从而实现场景拓扑的快速实例化与资源回收。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题，本发明目的在于提供一种靶场场景拓扑解析方案，能够自动识别拓扑中的关键路径以及组件依赖关系，从而实现场景拓扑的快速实例化。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种靶场场景拓扑解析方法，包括如下步骤：

步骤1：选择拓扑图中的核心节点，以核心节点为起点，按广度优先算法遍历拓扑图中除终端节点以外的节点，获取遍历到的所有边；

步骤2：将获取的每条边对应的核心网络实例加入第一队列；第一队列中记录的核心网络实例为并行关系；

步骤3：获取拓扑图中的所有中继节点以及核心网络实例对应的子网，加入第二队列；第二队列包括并列的记录各个中继实例的子队列、记录各个核心网络实例子网的子队列和记录各个中继端口实例的子队列，以及位于子网和端口实例子队列之后的记录各个中继节点端口IP的子队列；其中，中继节点包括路由器和交换机，各个子队列内不同记录间为并行关系；

步骤4：扫描拓扑图中所有和终端相连的中继节点，获取终端网络实例加入第三队列；第三队列中记录的终端网络实例为并行关系；

步骤5：获取所有终端节点以及终端网络实例对应的子网，加入第四队列；第四队列包括并列的记录各个终端实例的子队列、记录各个终端网络实例子网的子队列和记录各个终端端口实例的子队列，以及位于子网和端口实例子队列之后的记录各个终端端口IP的子队列，位于终端实例的子队列之后的记录各个终端磁盘的子队列；各个子队列内不同记录间为并行关系；

步骤6：扫描所有和终端相连的中继节点，获取中继节点与终端节点相连的端口实例，加入第五队列，第五队列包括记录各个中继-终端端口实例的子队列，以及其后记录端口IP的子队列，各个子队列内不同记录间为并行关系。

作为优选，所述核心节点根据如下方法确定：去除靶场场景拓扑图中的终端节点，选择拓扑图中边条数最多的一个节点作为核心节点。

一种靶场场景初始化方法，采用所述的靶场场景拓扑解析方法得到第一队列至第五队列，按照第一队列至第五队列的顺序初始化靶场场景，其中并行关系的子队列或记录间并行初始化。

一种靶场场景回收方法，采用所述的靶场场景拓扑解析方法得到第一队列至第五队列，按照第五队列至第一队列的顺序回收靶场场景，其中并行关系的子队列或记录间并行回收。

一种靶场场景拓扑解析系统，包括：

核心网络遍历单元，用于选择拓扑图中的核心节点，以核心节点为起点，按广度优先算法遍历拓扑图中除终端节点以外的节点，获取遍历到的所有边；

第一队列生成单元，用于将核心网络遍历单元获取的每条边对应的核心网络实例加入第一队列；第一队列中记录的核心网络实例为并行关系；

第二队列生成单元，用于获取拓扑图中的所有中继节点以及核心网络实例对应的子网，加入第二队列；第二队列包括并列的记录各个中继实例的子队列、记录各个核心网络实例子网的子队列和记录各个中继端口实例的子队列，以及位于子网和端口实例子队列之后的记录各个中继节点端口IP的子队列；其中，中继节点包括路由器和交换机，各个子队列内不同记录间为并行关系；

第三队列生成单元，用于扫描拓扑图中所有和终端相连的中继节点，获取终端网络实例加入第三队列；第三队列中记录的终端网络实例为并行关系；

第四队列生成单元，用于获取所有终端节点以及终端网络实例对应的子网，加入第四队列；第四队列包括并列的记录各个终端实例的子队列、记录各个终端网络实例子网的子队列和记录各个终端端口实例的子队列，以及位于子网和端口实例子队列之后的记录各个终端端口IP的子队列，位于终端实例的子队列之后的记录各个终端磁盘的子队列；各个子队列内不同记录间为并行关系；

以及，第五队列生成单元，用于扫描所有和终端相连的中继节点，获取中继节点与终端节点相连的端口实例，加入第五队列，第五队列包括记录各个中继-终端端口实例的子队列，以及其后记录端口IP的子队列，各个子队列内不同记录间为并行关系。

一种靶场场景初始化系统，包括所述的靶场场景拓扑解析系统中的各个单元，以及初始化单元，用于按照第一队列至第五队列的顺序初始化靶场场景，其中并行关系的子队列或记录间并行初始化。

一种靶场场景回收系统，包括所述的靶场场景拓扑解析系统中的各个单元，以及回收单元，用于按照第五队列至第一队列的顺序回收靶场场景，其中并行关系的子队列或记录间并行回收。

一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现靶场场景拓扑解析、初始化或回收方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现靶场场景拓扑解析、初始化或回收方法的步骤。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明能够根据用户定义的拓扑结构，进行自动化解析，识别出场景实例化过程中串行和并行的关键路径，有效提供场景实例化速度、场景资源回收速度。并且本发明自动实例化过程中的组件依赖关系，确保不会因为组件依赖冲突导致实例化失败，或资源泄露，整个过程不需要用户有专业的网络知识；有效提高了网络拓扑构建的便捷性和可拓展性。

附图说明

图1为典型的网络靶场场景拓扑图。

图2为本发明实施例的方法流程图。

图3为图1中去除终端节点的简化拓扑示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图2所示，本发明实施例公开的一种靶场场景拓扑解析方法，主要包括如下步骤：

步骤1：选择拓扑图中的核心节点，以核心节点为起点，按广度优先算法遍历拓扑图中除终端节点以外的节点，获取遍历到的所有边；

步骤2：将获取的每条边对应的核心网络实例加入第一队列；第一队列中记录的核心网络实例为并行关系；

步骤3：获取拓扑图中的所有中继节点以及核心网络实例对应的子网，加入第二队列；第二队列包括并列的记录各个中继实例的子队列、记录各个核心网络实例子网的子队列和记录各个中继端口实例的子队列，以及位于子网和端口实例子队列之后的记录各个中继节点端口IP的子队列；其中，中继节点包括路由器和交换机，各个子队列内不同记录间为并行关系；

步骤4：扫描拓扑图中所有和终端相连的中继节点，获取终端网络实例加入第三队列；第三队列中记录的终端网络实例为并行关系；

步骤5：获取所有终端节点以及终端网络实例对应的子网，加入第四队列；第四队列包括并列的记录各个终端实例的子队列、记录各个终端网络实例子网的子队列和记录各个终端端口实例的子队列，以及位于子网和端口实例子队列之后的记录各个终端端口IP的子队列，位于终端实例的子队列之后的记录各个终端磁盘的子队列；各个子队列内不同记录间为并行关系；

步骤6：扫描所有和终端相连的中继节点，获取中继节点与终端节点相连的端口实例，加入第五队列，第五队列包括记录各个中继-终端端口实例的子队列，以及其后记录端口IP的子队列，各个子队列内不同记录间为并行关系。

基于上述实施例拓扑解析得到的队列，一种靶场场景初始化方法，即可按照第一队列至第五队列的顺序初始化靶场场景，其中并行关系的子队列或记录间并行初始化。一种靶场场景回收方法，即可按照第五队列至第一队列的顺序回收靶场场景，其中并行关系的子队列或记录间并行回收。

下面结合图1所示的网络靶场场景拓扑，详细说明本发明实施例的具体实施过程。为方便表示，原始拓扑中的交换机用S表示，交换机A简写为SA；路由器用R表示，路由器A简写为RA；终端节点用T表示，终端A简写为TA。在去除终端节点后，网络拓扑如图3所示。路由器、交换机统一称为中继节点。

拓扑解析和场景实例化步骤如下。

1、去除原始拓扑中的终端节点。

2、获取网络中的核心节点，核心节点为网拓扑中边条数最多的节点，如果多个节点出现的次数相同，任选一个节点作为核心节点。对于上述示例，RA为核心节点。这里步骤1和2依据边连接最多的规则选取了核心节点，在具体实施例时，也可以采用其他规则，如选择任意一个连接3条以上边的路由器节点、由用户选定核心节点等。

3、分解网络路径。以核心节点为起点，按广度算法递归遍历整个拓扑图，获取拓扑图中的所有边。上述示例中，遍历结果为[RA,SA], [RA,SB], [RA,SC], [SC,RB], [RB,SD]。

4、计算核心网络初始化方案。步骤3中的每条边对应一个待初始化的核心网络实例。

5、将核心网络实例加入第一队列中。实际初始化过程中，并行初始化网络实例。队列中记录实例名称，或者创建/回收指令，或者调用虚拟机管理平台接口相关参数。

6、获取网络的中继节点以及步骤5中网络实例对应的子网，加入第二队列。实际初始化过程中，子网和中继节点可部分并行初始化。

中继节点包含路由器和交换机两类，每个中继节点由路由器或交换机实例、多个端口实例以及每个端口对应的IP组成，中继的端口数等于中继在拓扑图（排除终端节点）的边个数；其中IP依赖对应子网及端口实例的初始化。子网、中继实例、端口实例并行初始化。在子网和端口实例初始化完成后，并行初始化端口对应的IP。

7、扫描拓扑中所有和终端相连的中继节点，每个该类型中继节点对应一个最终的终端网络；如[SA,T1],[SA,T2]对应一个终端网络实例。

8、将终端网络实例加入第三队列；实际初始化过程中，并行初始化各终端网络实例。

9、获取终端节点以及步骤8中终端网络实例对应的子网，加入第四队列。实际初始化过程中，终端和子网可部分并行初始化。

终端节点由实例、多个端口实例以及每个端口对应的IP、多块磁盘组成；其中IP依赖端口实例及子网初始化，磁盘依赖终端实例初始化。并行初始化终端实例、终端端口实例、子网。在子网和端口实例初始化完成后，并行初始化端口对应的IP。在终端实例初始化完成后、并行初始化并挂载实例对应的磁盘。

10、扫描拓扑中所有和终端相连的中继节点，根据中继连接的实际终端数量，为其添加多个端口实例及其对应的IP，加入第五队列；其中IP依赖对应端口的初始化，多个端口实例可并行初始化。

对于openstack 虚拟机管理平台，上述核心或终端网络实例的具体执行可采用openstack network相关指令，子网采用openstack subnet 相关指令，中继实例采用openstack router 之类的相关指令，端口实例采用openstack port 相关指令，端口IP采用openstack floating ip 之类的相关指令，终端实例采用nova baremetal-node-create之类的相关指令，磁盘采用openstack volume 之类的相关指令。对于场景管理，通常直接调用资源调度层封装的接口即可。

场景实例化过程，按照第一队列至第五队列的顺序执行初始化即可；场景实例回收时，执行顺序和场景实例化相反，保证有依赖关系的组件按照既定顺序回收。

基于相同的发明构思，本发明实施例公开的一种靶场场景拓扑解析系统，包括：

核心网络遍历单元，用于选择拓扑图中的核心节点，以核心节点为起点，按广度优先算法遍历拓扑图中除终端节点以外的节点，获取遍历到的所有边；

第一队列生成单元，用于将核心网络遍历单元获取的每条边对应的核心网络实例加入第一队列；第一队列中记录的核心网络实例为并行关系；

第二队列生成单元，用于获取拓扑图中的所有中继节点以及核心网络实例对应的子网，加入第二队列；第二队列包括并列的记录各个中继实例的子队列、记录各个核心网络实例子网的子队列和记录各个中继端口实例的子队列，以及位于子网和端口实例子队列之后的记录各个中继节点端口IP的子队列；其中，中继节点包括路由器和交换机，各个子队列内不同记录间为并行关系；

第三队列生成单元，用于扫描拓扑图中所有和终端相连的中继节点，获取终端网络实例加入第三队列；第三队列中记录的终端网络实例为并行关系；

第四队列生成单元，用于获取所有终端节点以及终端网络实例对应的子网，加入第四队列；第四队列包括并列的记录各个终端实例的子队列、记录各个终端网络实例子网的子队列和记录各个终端端口实例的子队列，以及位于子网和端口实例子队列之后的记录各个终端端口IP的子队列，位于终端实例的子队列之后的记录各个终端磁盘的子队列；各个子队列内不同记录间为并行关系；

以及，第五队列生成单元，用于扫描所有和终端相连的中继节点，获取中继节点与终端节点相连的端口实例，加入第五队列，第五队列包括记录各个中继-终端端口实例的子队列，以及其后记录端口IP的子队列，各个子队列内不同记录间为并行关系。

基于相同的发明构思，本发明实施例公开的一种靶场场景初始化系统，包括所述的靶场场景拓扑解析系统中的各个单元，以及初始化单元，用于按照第一队列至第五队列的顺序初始化靶场场景，其中并行关系的子队列或记录间并行初始化。

基于相同的发明构思，本发明实施例公开的一种靶场场景回收系统，包括所述的靶场场景拓扑解析系统中的各个单元，以及回收单元，用于按照第五队列至第一队列的顺序回收靶场场景，其中并行关系的子队列或记录间并行回收。

上述描述的系统的各单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。所述单元的划分仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可以结合或者可以集成到另一个系统。

基于相同的发明构思，本发明实施例公开的一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现靶场场景拓扑解析、初始化或回收方法的步骤。

基于相同的发明构思，本发明实施例公开的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现靶场场景拓扑解析、初始化或回收方法的步骤。

本领域技术人员可以理解的是，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机系统(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明实施例所述方法的全部或部分步骤。存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

Claims (10)

1.一种靶场场景拓扑解析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：选择拓扑图中的核心节点，以核心节点为起点，按广度优先算法遍历拓扑图中除终端节点以外的节点，获取遍历到的所有边；

步骤2：将获取的每条边对应的核心网络实例加入第一队列；第一队列中记录的核心网络实例为并行关系；

步骤3：获取拓扑图中的所有中继节点以及核心网络实例对应的子网，加入第二队列；第二队列包括并列的记录各个中继实例的子队列、记录各个核心网络实例子网的子队列和记录各个中继端口实例的子队列，以及位于子网和端口实例子队列之后的记录各个中继节点端口IP的子队列；其中，中继节点包括路由器和交换机，各个子队列内不同记录间为并行关系；

步骤4：扫描拓扑图中所有和终端相连的中继节点，获取终端网络实例加入第三队列；第三队列中记录的终端网络实例为并行关系；

步骤5：获取所有终端节点以及终端网络实例对应的子网，加入第四队列；第四队列包括并列的记录各个终端实例的子队列、记录各个终端网络实例子网的子队列和记录各个终端端口实例的子队列，以及位于子网和端口实例子队列之后的记录各个终端端口IP的子队列，位于终端实例的子队列之后的记录各个终端磁盘的子队列；各个子队列内不同记录间为并行关系；

步骤6：扫描所有和终端相连的中继节点，获取中继节点与终端节点相连的端口实例，加入第五队列，第五队列包括记录各个中继-终端端口实例的子队列，以及其后记录端口IP的子队列，各个子队列内不同记录间为并行关系。

2.根据权利要求1所述的靶场场景拓扑解析方法，其特征在于，所述核心节点根据如下方法确定：去除靶场场景拓扑图中的终端节点，选择拓扑图中边条数最多的一个节点作为核心节点。

3.一种靶场场景初始化方法，其特征在于，采用根据权利要求1所述的靶场场景拓扑解析方法得到第一队列至第五队列，按照第一队列至第五队列的顺序初始化靶场场景，其中并行关系的子队列或记录间并行初始化。

4.一种靶场场景回收方法，其特征在于，采用根据权利要求1所述的靶场场景拓扑解析方法得到第一队列至第五队列，按照第五队列至第一队列的顺序回收靶场场景，其中并行关系的子队列或记录间并行回收。

5.一种靶场场景拓扑解析系统，其特征在于，包括：

核心网络遍历单元，用于选择拓扑图中的核心节点，以核心节点为起点，按广度优先算法遍历拓扑图中除终端节点以外的节点，获取遍历到的所有边；

第一队列生成单元，用于将核心网络遍历单元获取的每条边对应的核心网络实例加入第一队列；第一队列中记录的核心网络实例为并行关系；

第二队列生成单元，用于获取拓扑图中的所有中继节点以及核心网络实例对应的子网，加入第二队列；第二队列包括并列的记录各个中继实例的子队列、记录各个核心网络实例子网的子队列和记录各个中继端口实例的子队列，以及位于子网和端口实例子队列之后的记录各个中继节点端口IP的子队列；其中，中继节点包括路由器和交换机，各个子队列内不同记录间为并行关系；

第三队列生成单元，用于扫描拓扑图中所有和终端相连的中继节点，获取终端网络实例加入第三队列；第三队列中记录的终端网络实例为并行关系；

第四队列生成单元，用于获取所有终端节点以及终端网络实例对应的子网，加入第四队列；第四队列包括并列的记录各个终端实例的子队列、记录各个终端网络实例子网的子队列和记录各个终端端口实例的子队列，以及位于子网和端口实例子队列之后的记录各个终端端口IP的子队列，位于终端实例的子队列之后的记录各个终端磁盘的子队列；各个子队列内不同记录间为并行关系；

以及，第五队列生成单元，用于扫描所有和终端相连的中继节点，获取中继节点与终端节点相连的端口实例，加入第五队列，第五队列包括记录各个中继-终端端口实例的子队列，以及其后记录端口IP的子队列，各个子队列内不同记录间为并行关系。

6.根据权利要求5所述的靶场场景拓扑解析系统，其特征在于，所述核心节点为去除靶场场景拓扑图中的终端节点，拓扑图中边条数最多的一个节点。

7.一种靶场场景初始化系统，其特征在于，包括根据权利要求5或6所述的靶场场景拓扑解析系统中的各个单元，以及初始化单元，用于按照第一队列至第五队列的顺序初始化靶场场景，其中并行关系的子队列或记录间并行初始化。

8.一种靶场场景回收系统，其特征在于，包括根据权利要求5或6所述的靶场场景拓扑解析系统中的各个单元，以及回收单元，用于按照第五队列至第一队列的顺序回收靶场场景，其中并行关系的子队列或记录间并行回收。

9.一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-4任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-4任一项所述方法的步骤。

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