CN114567606A - 一种用于网络通信的交换机系统 - Google Patents

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CN114567606A CN202210137391.6A CN202210137391A CN114567606A CN 114567606 A CN114567606 A CN 114567606A CN 202210137391 A CN202210137391 A CN 202210137391A CN 114567606 A CN114567606 A CN 114567606A
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Abstract

本发明提供了一种用于网络通信的交换机系统，包括：链路建立模块，用于建立所有交换机之间的第一通信链路；结构建立模块，用于根据所述第一通信链路，建立所述所有交换机之间的可能存在的第一通信拓扑结构，并从所述第一通信拓扑结构中确定最优通信拓扑结构；结构更新模块，用于基于所述最优通信拓扑结构不能实现任意两个交换机之间的通信时，基于所述第一通信拓扑结构，对所述最优通信拓扑结构进行更新，得到第二通信拓扑结构；通信模块，用于确定本端交换机和对端交换机的最优通信路径，并进行通信；本发明保证所有交换机之间通信链路的正常通信，并提高链路传输的效率，从而保证交换机之间数据传输的可靠性。

Description

一种用于网络通信的交换机系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种用于网络通信的交换机系统。
背景技术
交换机意为“开关”是一种用于电或光信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等。
随着互联网技术的不断发展，数据中心需要处理的数据量越来越大，需要多个交换机之间保证正常的通信链路，而一般的两个交换机之间通常只有一条通信链路，当唯一的一条通信链路出现异常后，将会出现两个交换机之间不同正常通信，影响数据的传输。
发明内容
本发明提供一种用于网络通信的交换机系统，保证所有交换机之间通信链路的正常通信，并提高链路传输的效率，从而保证交换机之间数据传输的可靠性。
一种用于网络通信的交换机系统，包括：
链路建立模块，用于对所有交换机进行配置，建立所有交换机之间的第一通信链路；
结构建立模块，用于根据所述第一通信链路，建立所述所有交换机之间的可能存在的第一通信拓扑结构，并从所述第一通信拓扑结构中确定最优通信拓扑结构；
结构更新模块，用于基于所述最优通信拓扑结构不能实现任意两个交换机之间的通信时，基于所述第一通信拓扑结构，对所述最优通信拓扑结构进行更新，得到第二通信拓扑结构；
通信模块，用于基于所述第二通信拓扑结构，确定本端交换机和对端交换机的最优通信路径，并进行通信。
在一种可能实现的方式中，
所述链路建立模块，包括：
信道确定单元，用于确定所述所有交换机的接口，其中，每个交换机至少存在两个接口，基于所述接口确定所述所有交换机之间的通信通道；
等级确定单元，用于基于所述接口，向主服务器发送测试包，并同步接收所述主服务器发回至所述接口的测试包反馈信息，基于发送接收的时间差，确定所述接口的实际通信等级；
所述等级确定单元，还用于基于所述所有交换机之间的位置信息，确定所述所有交换机通信时的目标通信等级；
信道选择单元，用于基于所述实际通信等级，从所述通信通道中选取满足所述目标通信等级的目标通信信道；
链路建立单元，用于为所述目标通信信道建立标识符，基于所述标识符，对所述目标通信信道进行配置，建立第一通信链路。
在一种可能实现的方式中，
所述结构建立模块，包括：
地址确定单元，用于根据所述第一通信链路，确定任意两个交换机的第一通信链路的物理地址，基于所述物理地址，构建两个交换机之间的通信结构集合；
结构建立单元，用于从任意两个交换机之间的通信结构集合中随机提取一个通信结构，构建得到第一通信拓扑结构。
在一种可能实现的方式中，
所述结构建立模块，还包括：
特征提取单元，用于提取所述第一通信拓扑结构每个数据节点的节点特征、以及数据节点之间的结构特征；
特征分析单元，用于根据预设标准节点特征，对所述节点特征进行分析，确定每个数据节点的质量值；根据预设算法计算每个结构特征的脆弱值；
结构选取单元，用于基于所述质量值、脆弱值，对所述第一通信拓扑结构进行传输能力判断，并选取传输能力最好的作为最优通信拓扑结构。
在一种可能实现的方式中，
还包括通信监测模块，用于对所述最优通信拓扑结构进行监测，包括：
信息获取单元，用于确定在所述最优通信拓扑结构下，两个交换机进行通信时的交换机状态信息、传输信息；
字段提取单元，用于提取所述交换机状态信息、传输信息的交换机参数字段、传输字段；
状态预测单元，用于将所述交换机参数字段、传输字段输入预设的数据运算模型，确定所述两个交换机参数数据与传输状态之间的匹配度，并确定整个传输过程的预测传输状态；
报警提醒单元，用于若所述匹配度、预测传输状态均满足预设传输要求，表明所述两个交换机进行通信的状态良好；
否则，表明所述两个交换机不能实现通信，并进行报警提醒。
在一种可能实现的方式中，
所述结构更新模块包括：
故障节点确定单元，用于确定所述最优通信拓扑结构中不能实现通信的交换机对应的第一数据节点和第二数据节点；
故障类型确定单元，用于对所述第一数据节点、第二数据节点进行故障检测，确定所述第一数据节点、第二数据节点的故障类型；
结构选取单元，用于当确定所述第一数据节点、第二数据节点的故障类型为传输故障时，基于所述第一数据节点、第二数据节点的第一拓扑信息、第二拓扑信息，对所述第一数据节点、第二数据节点与其他数据节点的传输性能进行检测，获取存在传输故障的第三数据节点；
所述结构选取单元，还用于基于所述第一数据节点、第二数据节点、第三数据节点，从所述第一通信拓扑结构中，提取与所述第一数据节点、第二数据节点、第三数据节点两两之间的拓扑结构信息，并获取可替换所述拓扑结构信息的目标数据节点和目标结构拓扑信息；
结构更新单元，用于将所述最优通信拓扑结构中的第一数据节点、第二数据节点、第三数据节点对应的初始拓扑结构信息和位置信息；
根据所述目标数据节点与所述第一数据节点、第二数据节点、第三数据节点之间的对应关系，利用所述位置信息，将所述目标拓扑信息对所述初始拓扑结构信息进行替换，更新得到第二通信拓扑结构；
结构确定单元，用于当确定所述第一数据节点、第二数据节点的故障类型为自身故障时，从所述第一通信拓扑结构获取不存在所述第一数据节点、第二数据节点的目标通信拓扑结构；
所述结构更新单元，还用于从所述目标拓扑结构中选取最优替换通信拓扑结构，对所述第一通信拓扑结构进行更新，得到第二通信拓扑结构。
在一种可能实现的方式中，
所述通信模块包括：
传输确定单元，用于获取数据传输业务，并根据所述数据传输业务从所述第二通信拓扑结构确定本端交换机和对端交换机，及其本端交换机和对端交换机的目标拓扑结构；
路径构建单元，用于基于所述目标拓扑结构，确定实现所述数据传输业务所需要的目标通信链路，将所述本端交换机和对端交换机作为路径构建模型的约束条件，将所述目标通信路径输入所述路径构建模型中，得到第一通信路径；
链路评估单元，用于采集所述目标通信链路的链路特征值，并将所述链路特征值确定多个链路信息，并根据所述多个链路信息对应的链路状态，确定所述目标通信链路的链路质量；
路径评估单元，用于根据所述第一通信路径中目标通信链路的链路质量，确定所述第一通信路径的整体质量，基于所述第一通信路径中相邻目标通信链路之间差异，确定所述第一通信路径的局部质量，并基于所述整体质量、局部质量，确定所述第一通信路径的路径质量；
长度确定单元，用于基于所述第一通信路径中目标通信链路的链路长度，确定所述第一通信路劲发的路径长度；
路径选取单元，用于基于所述路径质量，路径长度，对所述第一通信路径进行数据传输评估，得到所述第一通信路径的传输质量，并从所述第一通信路径中选取满足预设传输质量的第二通信路径；
路径确定单元，用于对所述数据传输业务进行分析，确定传输数据特征，基于所述数据传输特征，从所述第二通信路径中选取与所述数据传输特征匹配度最高的路径，作为最优通信路径。
在一种可能实现的方式中，
所述路径确定单元，包括：
特征获取单元，用于提取所述数据传输业务的关键词，并对所述关键词进行分析，确定数据传输量特征、数据传输安全等级特征；
匹配单元，用于基于所述第二通信路径的最小链路带宽、路径安全信息，与所述数据传输量特征、数据传输安全等级特征进行匹配，得到满足所述数据传输量特征、数据传输安全等级特征的待选通信路径，并计算所述待选通信路径在完成所述数据传输业务的资源消耗量，选取资源消耗量最少对应的待选通信路径作为最优通信路径。
在一种可能实现的方式中，
所述通信模块还包括：
资源分配单元，用于根据所述数据传输业务，基于交换机，为所述最优通信路径分配带宽资源；
传输单元，用于将所述数据传输业务的传输数据分配值所述最优通信路径，进行数据传输。
在一种可能实现的方式中，
所述特征分析单元，包括：
单独分析单元，用于提取所述第一通信拓扑结构的数据节点，并对所述数据节点进行单独分析，确定所述数据节点的数据发送能力值、数据接收能力值、历史传输堵塞值、历史数据传输成功概率；
第一计算单元，用于以预设标准节点特征为基准，根据所述数据节点的特征，计算所述数据节点的质量值；
结构分析单元，用于提取所述第一通信拓扑结构的整体结构特征，并基于所述整体结构特征，获取每个数据节点的相关结构特征；
第二计算单元，用于根据所述整体结构特征、相关结构特征，计算每个数据节点在所述第一通信拓扑结构下的脆弱值。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种用于网络通信的交换机系统的结构图；
图2为本发明实施例中链路建立模块的结构图；
图3为本发明实施例中结构建立模块的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种用于网络通信的交换机系统，如图1所示，包括：
链路建立模块，用于对所有交换机进行配置，建立所有交换机之间的第一通信链路；
结构建立模块，用于根据所述第一通信链路，建立所述所有交换机之间的可能存在的第一通信拓扑结构，并从所述第一通信拓扑结构中确定最优通信拓扑结构；
结构更新模块，用于基于所述最优通信拓扑结构不能实现任意两个交换机之间的通信时，基于所述第一通信拓扑结构，对所述最优通信拓扑结构进行更新，得到第二通信拓扑结构；
通信模块，用于基于所述第二通信拓扑结构，确定本端交换机和对端交换机的最优通信路径，并进行通信。
在该实施例中，所述第一通信链路为交换机之间所有可能的通信链路。
在该实施例中，所述第一通信拓扑结构为多个，由所述第一通信链路可能组合的形式完成对所有交换机之间的通信连接。
在该实施例中，所述最优通信拓扑结构根据第一通信链路的质量、长短决定。
在该实施例中，所述第二通信拓扑结构满足任意两个交换机之间的通信。
上述设计方案的有益效果是：通过根据所有交换机之间的第一通信链路，确定所有的第一通信拓扑结构，并在初始的最优通信拓扑结构无法实现交换机之间的通信时，更新确定新的第二通信拓扑结构，并在第二通信拓扑结构上，确定交换机之间的最优通信路径，保证所有交换机之间通信链路的正常通信，并提高链路传输的效率，从而保证交换机之间数据传输的可靠性。
实施例2
基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种用于网络通信的交换机系统，如图2所示，所述链路建立模块，包括：
信道确定单元，用于确定所述所有交换机的接口，其中，每个交换机至少存在两个接口，基于所述接口确定所述所有交换机之间的通信通道；
等级确定单元，用于基于所述接口，向主服务器发送测试包，并同步接收所述主服务器发回至所述接口的测试包反馈信息，基于发送接收的时间差，确定所述接口的实际通信等级；
所述等级确定单元，还用于基于所述所有交换机之间的位置信息，确定所述所有交换机通信时的目标通信等级；
信道选择单元，用于基于所述实际通信等级，从所述通信通道中选取满足所述目标通信等级的目标通信信道；
链路建立单元，用于为所述目标通信信道建立标识符，基于所述标识符，对所述目标通信信道进行配置，建立第一通信链路。
在该实施例中，由于每个交换机至少存在两个接口，则确定的每两个交换机之间至少存在三条通信信道。
在该实施例中，所述时间差越小，表明接口的通信质量越好，通信等级就越高。
在该实施例中，由所述所有交换机之间的位置信息确定的两个交换机之间的距离越远，所需的目标通信等级越高。
在该实施例中，从所述通信通道中选取满足所述目标通信等级的目标通信信道具体为选择实际通信等级大于等于所述目标通信等级的通信信道作为目标通信信道。
在该实施例中，每条第一通信链路对应唯一标识符。
上述设计方案的有益效果是：通过根据交换机的接口数量、接口的通信等级，以及交换机之间的距离，从所有通信信道中选择满足通信等级的作为第一通信链路，保证所述第一通信链路的质量，为交换机间数据的传输提供基础。
实施例3
基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种用于网络通信的交换机系统，所述结构建立模块，包括：
地址确定单元，用于根据所述第一通信链路，确定任意两个交换机的第一通信链路的物理地址，基于所述物理地址，构建两个交换机之间的通信结构集合；
结构建立单元，用于从任意两个交换机之间的通信结构集合中随机提取一个通信结构，构建得到第一通信拓扑结构。
在该实施例中，所述第一通信链路的物理地址由两个交换机的接口地址确定。
在该实施例中，所述通信结构集合的个数与两个交换机之间的通信链路数量相同。
在该实施例中，所述第一通信拓扑结构由所述通信结构组合得到。
上述设计方案的有益效果是：通过根据两个交换机之间的通信结构，建立所有交换机之间的第一通信拓扑结构，为确定交换机之间通信链路进行通信提供基础。
实施例4
基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种用于网络通信的交换机系统，如图3所示，所述结构建立模块，还包括：
特征提取单元，用于提取所述第一通信拓扑结构每个数据节点的节点特征、以及数据节点之间的结构特征；
特征分析单元，用于根据预设标准节点特征，对所述节点特征进行分析，确定每个数据节点的质量值；根据预设算法计算每个结构特征的脆弱值；
结构选取单元，用于基于所述质量值、脆弱值，对所述第一通信拓扑结构进行传输能力判断，并选取传输能力最好的作为最优通信拓扑结构。
在该实施例中，所述数据节点具体表示为每个交换机的接口，节点特征为接口的特征。
在该实施例中，节点特征与所述预设标准节点特征越接近，表明数据节点的质量越高。
在该实施例中，所述预设算法例如可以是邻域NS搜索算法，所述脆弱值用来表示所述第一通信拓扑结构的结构稳定性，所述稳定性越好，脆弱值越低。
上述设计方案的有益效果是：通过根据第一通信拓扑结构中节点质量和结构稳定性，选取最优通信拓扑结构，保证交换机间数据传输的效率和质量。
实施例5
基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种用于网络通信的交换机系统，还包括通信监测模块，用于对所述最优通信拓扑结构进行监测，包括：
信息获取单元，用于确定在所述最优通信拓扑结构下，两个交换机进行通信时的交换机状态信息、传输信息；
字段提取单元，用于提取所述交换机状态信息、传输信息的交换机参数字段、传输字段；
状态预测单元，用于将所述交换机参数字段、传输字段输入预设的数据运算模型，确定所述两个交换机参数数据与传输状态之间的匹配度，并确定整个传输过程的预测传输状态；
报警提醒单元，用于若所述匹配度、预测传输状态均满足预设传输要求，表明所述两个交换机进行通信的状态良好；
否则，表明所述两个交换机不能实现通信，并进行报警提醒。
在该实施例中，所述交换机状态信息包括接口信息、运行信息等。
在该实施例中，所述传输信息包括传输信号信息、传输数据信息等。
在该实施例中，所述预设的数据运算模型根据交换机参数数据、传输数据训练得到，用来表征交换机参数与传输状态之间的匹配度，即交换机参数相对于传输数据的传输能力。
在该实施例中，所述预测传输状态为根据传输数据和交换机参数的当前状态信息预测之后的传输状态。
上述设计方案的有益效果是：通过对在最优通信拓扑结构下，实际的数据传输情况进行监测，根据交换机、传输状态的情况，准确预测交换机之间的传输情况，在不能达到传输要求的情况下，及时进行报警提醒，为对交换机间通信链路的及时替换进行提醒，避免两个交换机之间出现通信异常无法及时解决的问题。
实施例6
基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种用于网络通信的交换机系统，所述结构更新模块包括：
故障节点确定单元，用于确定所述最优通信拓扑结构中不能实现通信的交换机对应的第一数据节点和第二数据节点；
故障类型确定单元，用于对所述第一数据节点、第二数据节点进行故障检测，确定所述第一数据节点、第二数据节点的故障类型；
结构选取单元，用于当确定所述第一数据节点、第二数据节点的故障类型为传输故障时，基于所述第一数据节点、第二数据节点的第一拓扑信息、第二拓扑信息，对所述第一数据节点、第二数据节点与其他数据节点的传输性能进行检测，获取存在传输故障的第三数据节点；
所述结构选取单元，还用于基于所述第一数据节点、第二数据节点、第三数据节点，从所述第一通信拓扑结构中，提取与所述第一数据节点、第二数据节点、第三数据节点两两之间的拓扑结构信息，并获取可替换所述拓扑结构信息的目标数据节点和目标结构拓扑信息；
结构更新单元，用于将所述最优通信拓扑结构中的第一数据节点、第二数据节点、第三数据节点对应的初始拓扑结构信息和位置信息；
根据所述目标数据节点与所述第一数据节点、第二数据节点、第三数据节点之间的对应关系，利用所述位置信息，将所述目标拓扑信息对所述初始拓扑结构信息进行替换，更新得到第二通信拓扑结构；
结构确定单元，用于当确定所述第一数据节点、第二数据节点的故障类型为自身故障时，从所述第一通信拓扑结构获取不存在所述第一数据节点、第二数据节点的目标通信拓扑结构；
所述结构更新单元，还用于从所述目标拓扑结构中选取最优替换通信拓扑结构，对所述第一通信拓扑结构进行更新，得到第二通信拓扑结构。
在该实施例中，所述第一数据节点、第二数据节点分别对应通信两端的交换机接口。
在该实施例中，所述传输故障为传输过程中发生的故障，与传输信号强度等有关，发生此故障时，可以只对已有数据节点之间的拓扑结构进行更改，无需对所述数据节点进行更改。
在该实施例中，所述自身故障为所述数据节点本身发生故障，需要对数据节点进行替换。
在该实施例中，所述第三数据节点为与所述第一数据节点、第二数据节点之间存在传输关系且发生传输故障的节点。
在该实施例中，所述目标拓扑结构信息为能够实现与初始拓扑结构信息实现的传输功能相同。
上述设计方案的有益效果是：通过对所述最优通信拓扑结构的故障类型进行分析，确定在不同的故障类型下，对最优通信拓扑结构的更新方法，在数据节点发生传输故障时，只需对最优通信拓扑结构中的相关节点进行拓扑结构的改变，保证对拓扑结构更新的效率；在所述节点发生自身故障时，才对整个最优通信拓扑结构进行替换更新，保证得到第二通信拓扑结构的传输能力，保证所有交换机之间通信链路的正常通信，避免在交换机间发成通信异常时，无法及时处理，造成不能实现数据传输，从而保证交换机之间数据传输的可靠性。
实施例7
基于实施例1的基础上，本发明实施例提供一种用于网络通信的交换机系统，所述通信模块包括：
传输确定单元，用于获取数据传输业务，并根据所述数据传输业务从所述第二通信拓扑结构确定本端交换机和对端交换机，及其本端交换机和对端交换机的目标拓扑结构；
路径构建单元，用于基于所述目标拓扑结构，确定实现所述数据传输业务所需要的目标通信链路，将所述本端交换机和对端交换机作为路径构建模型的约束条件，将所述目标通信路径输入所述路径构建模型中，得到第一通信路径；
链路评估单元，用于采集所述目标通信链路的链路特征值，并将所述链路特征值确定多个链路信息，并根据所述多个链路信息对应的链路状态，确定所述目标通信链路的链路质量；
路径评估单元，用于根据所述第一通信路径中目标通信链路的链路质量，确定所述第一通信路径的整体质量，基于所述第一通信路径中相邻目标通信链路之间差异，确定所述第一通信路径的局部质量，并基于所述整体质量、局部质量，确定所述第一通信路径的路径质量；
长度确定单元，用于基于所述第一通信路径中目标通信链路的链路长度，确定所述第一通信路劲发的路径长度；
路径选取单元，用于基于所述路径质量，路径长度，对所述第一通信路径进行数据传输评估，得到所述第一通信路径的传输质量，并从所述第一通信路径中选取满足预设传输质量的第二通信路径；
路径确定单元，用于对所述数据传输业务进行分析，确定传输数据特征，基于所述数据传输特征，从所述第二通信路径中选取与所述数据传输特征匹配度最高的路径，作为最优通信路径。
在该实施例中，所述本端交换机为发送传输数据的一端，对端交换机为接收传输数据的一端。
在该实施例中，所述第一通信路径为多条，且由若干个目标通信链路组成。
在该实施例中，所述路径构建模型预先根据所述第二通信拓扑结构的特征训练得到。
在该实施例中，所述链路特征值包括链路信号、链路带宽等特征值，链路信号越好，链路带宽越大，表明所述链路质量越好。
在该实施例中，所述整体质量用来表示所述第一通信路径的整体特征，局部质量用来表示所述第一通信路径的局部特征。
在该实施例中，所述传输数据特征包括传输数据容量、传输数据的安全等级等。
在该实施例中，所述从所述第二通信路径中选取与所述数据传输特征匹配度最高的路径为根据传输数据特征确定传输过程的资源消耗情况，在保证传输质量的前提下，减少资源的消耗。
上述设计方案的有益效果是：通过对所述第二通信拓扑结构进行分析，确定传输的所需要的传输链路，并根据传输链路的特征，得到传输路径，结合数据传输业务，选择最用的传输路径进行传输，在保证传输质量的前提下，减少资源的消耗。
实施例8
基于实施例7的基础上，本发明实施例提供一种用于网络通信的交换机系统，所述路径确定单元，包括：
特征获取单元，用于提取所述数据传输业务的关键词，并对所述关键词进行分析，确定数据传输量特征、数据传输安全等级特征；
匹配单元，用于基于所述第二通信路径的最小链路带宽、路径安全信息，与所述数据传输量特征、数据传输安全等级特征进行匹配，得到满足所述数据传输量特征、数据传输安全等级特征的待选通信路径，并计算所述待选通信路径在完成所述数据传输业务的资源消耗量，选取资源消耗量最少对应的待选通信路径作为最优通信路径。
上述设计方案的有益效果是：通过根据数据传输业务与第二通信路径的匹配度，来选取最优通信路径，在保证传输质量的前提下，减少资源的消耗。
实施例9
基于实施例7的基础上，本发明实施例提供一种用于网络通信的交换机系统，所述通信模块还包括：
资源分配单元，用于根据所述数据传输业务，基于交换机，为所述最优通信路径分配带宽资源；
传输单元，用于将所述数据传输业务的传输数据分配值所述最优通信路径，进行数据传输。
上述设计方案的有益效果是：通过根据所述数据传输业务，为最优通信路径分配合理的带宽资源，保证整个交换机系统数据传输的稳定性，避免发成传输堵塞的情况。
实施例10
基于实施例4的基础上，本发明实施例提供一种用于网络通信的交换机系统，所述特征分析单元，包括：
单独分析单元，用于提取所述第一通信拓扑结构的数据节点，并对所述数据节点进行单独分析，确定所述数据节点的数据发送能力值、数据接收能力值、历史传输堵塞值、历史数据传输成功概率；
第一计算单元，用于以预设标准节点特征为基准，根据所述数据节点的特征，计算所述数据节点的质量值；
计算公式如下：
Figure BDA0003505477280000151
其中，Q表示所述数据节点的质量值，α表示所述数据节点的数据发送能力值，取值为(0，1)，β表示所述数据节点的数据接收能力值，取值为(0，1)，C表示所述数据节点的数据传输成功概率，T表示所述预设标准节点特征值，取值为(0，1)，L表示所述数据节点的历史传输堵塞值，取值为(0，1)；
结构分析单元，用于提取所述第一通信拓扑结构的整体结构特征，并基于所述整体结构特征，获取每个数据节点的相关结构特征；
第二计算单元，用于根据所述整体结构特征、相关结构特征，计算每个数据节点在所述第一通信拓扑结构下的脆弱值；
计算公式如下：
Figure BDA0003505477280000161
其中，W表示当前数据节点在所述第一通信拓扑结构下的脆弱值，n表示所述第一通信拓扑结构中的数据节点个数，m表示与所述当前数据节点相关的数据节点个数，n>m，GF表示所述第一通信拓扑结构的整体结构特征值，取值为(0，10)，LFi表示第一通信拓扑结构中第i个数据节点的结构特征值，取值为(0，10)，LFj表示所述当前数据节点第j个相关的数据节点的结构特征值，取值为(0，10)，LF0表示所述当前数据节点的结构特征值，取值为(0，10)。
在该实施例中，
Figure BDA0003505477280000162
表示所述数据节点接收发送数据的均衡能力，取值越大，均衡能力越好。
在该实施例中，所述预设标准节点特征值与所述标准节点的质量有关，质量越好，取值越大。
在该实施例中，所述整体结构特征值表示所述第一通信拓扑结构的整体结构特征，不同的取值对应不同的整体结构，可预先设置，结构特征值表示数据节点的结构特征，不同的取值对应不同的结构，可预先设置。
在该实施例中，所述脆弱值表示所述数据节点在所述第一通信拓扑结构的稳定性，稳定性越小，取值越大。
在该实施例中，对于公式
Figure BDA0003505477280000163
例如可以是，C＝0.97，T＝0.8，L＝0.2，α＝0.8，β＝0.8，可得Q＝3.88。
在该实施例中，对于公式
Figure BDA0003505477280000164
例如可以是，
Figure BDA0003505477280000165
Figure BDA0003505477280000166
m＝7，n＝20，可知W＝2.14。
上述设计方案的有益效果是：通过根据第一通信拓扑结构中数据节点的单独特征和结构特征，得到数据节点的质量值和脆弱值，表征数据节点的质量和结构稳定性，为选取最优通信拓扑结构提供基础。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于网络通信的交换机系统，其特征在于，包括：
链路建立模块，用于对所有交换机进行配置，建立所有交换机之间的第一通信链路；
结构建立模块，用于根据所述第一通信链路，建立所述所有交换机之间的可能存在的第一通信拓扑结构，并从所述第一通信拓扑结构中确定最优通信拓扑结构；
结构更新模块，用于基于所述最优通信拓扑结构不能实现任意两个交换机之间的通信时，基于所述第一通信拓扑结构，对所述最优通信拓扑结构进行更新，得到第二通信拓扑结构；
通信模块，用于基于所述第二通信拓扑结构，确定本端交换机和对端交换机的最优通信路径，并进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种用于网络通信的交换机系统，其特征在于，所述链路建立模块，包括：
信道确定单元，用于确定所述所有交换机的接口，其中，每个交换机至少存在两个接口，基于所述接口确定所述所有交换机之间的通信通道；
等级确定单元，用于基于所述接口，向主服务器发送测试包，并同步接收所述主服务器发回至所述接口的测试包反馈信息，基于发送接收的时间差，确定所述接口的实际通信等级；
所述等级确定单元，还用于基于所述所有交换机之间的位置信息，确定所述所有交换机通信时的目标通信等级；
信道选择单元，用于基于所述实际通信等级，从所述通信通道中选取满足所述目标通信等级的目标通信信道；
链路建立单元，用于为所述目标通信信道建立标识符，基于所述标识符，对所述目标通信信道进行配置，建立第一通信链路。
3.根据权利要求1所述的一种用于网络通信的交换机系统，其特征在于，所述结构建立模块，包括：
地址确定单元，用于根据所述第一通信链路，确定任意两个交换机的第一通信链路的物理地址，基于所述物理地址，构建两个交换机之间的通信结构集合；
结构建立单元，用于从任意两个交换机之间的通信结构集合中随机提取一个通信结构，构建得到第一通信拓扑结构。
4.根据权利要求1所述的一种用于网络通信的交换机系统，其特征在于，所述结构建立模块，还包括：
特征提取单元，用于提取所述第一通信拓扑结构每个数据节点的节点特征、以及数据节点之间的结构特征；
特征分析单元，用于根据预设标准节点特征，对所述节点特征进行分析，确定每个数据节点的质量值；根据预设算法计算每个结构特征的脆弱值；
结构选取单元，用于基于所述质量值、脆弱值，对所述第一通信拓扑结构进行传输能力判断，并选取传输能力最好的作为最优通信拓扑结构。
5.根据权利要求1所述的一种用于网络通信的交换机系统，其特征在于，还包括通信监测模块，用于对所述最优通信拓扑结构进行监测，包括：
信息获取单元，用于确定在所述最优通信拓扑结构下，两个交换机进行通信时的交换机状态信息、传输信息；
字段提取单元，用于提取所述交换机状态信息、传输信息的交换机参数字段、传输字段；
状态预测单元，用于将所述交换机参数字段、传输字段输入预设的数据运算模型，确定所述两个交换机参数数据与传输状态之间的匹配度，并确定整个传输过程的预测传输状态；
报警提醒单元，用于若所述匹配度、预测传输状态均满足预设传输要求，表明所述两个交换机进行通信的状态良好；
否则，表明所述两个交换机不能实现通信，并进行报警提醒。
6.根据权利要求1所述的一种用于网络通信的交换机系统，其特征在于，所述结构更新模块包括：
故障节点确定单元，用于确定所述最优通信拓扑结构中不能实现通信的交换机对应的第一数据节点和第二数据节点；
故障类型确定单元，用于对所述第一数据节点、第二数据节点进行故障检测，确定所述第一数据节点、第二数据节点的故障类型；
结构选取单元，用于当确定所述第一数据节点、第二数据节点的故障类型为传输故障时，基于所述第一数据节点、第二数据节点的第一拓扑信息、第二拓扑信息，对所述第一数据节点、第二数据节点与其他数据节点的传输性能进行检测，获取存在传输故障的第三数据节点；
所述结构选取单元，还用于基于所述第一数据节点、第二数据节点、第三数据节点，从所述第一通信拓扑结构中，提取与所述第一数据节点、第二数据节点、第三数据节点两两之间的拓扑结构信息，并获取可替换所述拓扑结构信息的目标数据节点和目标结构拓扑信息；
结构更新单元，用于将所述最优通信拓扑结构中的第一数据节点、第二数据节点、第三数据节点对应的初始拓扑结构信息和位置信息；
根据所述目标数据节点与所述第一数据节点、第二数据节点、第三数据节点之间的对应关系，利用所述位置信息，将所述目标拓扑信息对所述初始拓扑结构信息进行替换，更新得到第二通信拓扑结构；
结构确定单元，用于当确定所述第一数据节点、第二数据节点的故障类型为自身故障时，从所述第一通信拓扑结构获取不存在所述第一数据节点、第二数据节点的目标通信拓扑结构；
所述结构更新单元，还用于从所述目标拓扑结构中选取最优替换通信拓扑结构，对所述第一通信拓扑结构进行更新，得到第二通信拓扑结构。
7.根据权利要求1所述的一种用于网络通信的交换机系统，其特征在于，所述通信模块包括：
传输确定单元，用于获取数据传输业务，并根据所述数据传输业务从所述第二通信拓扑结构确定本端交换机和对端交换机，及其本端交换机和对端交换机的目标拓扑结构；
路径构建单元，用于基于所述目标拓扑结构，确定实现所述数据传输业务所需要的目标通信链路，将所述本端交换机和对端交换机作为路径构建模型的约束条件，将所述目标通信路径输入所述路径构建模型中，得到第一通信路径；
链路评估单元，用于采集所述目标通信链路的链路特征值，并将所述链路特征值确定多个链路信息，并根据所述多个链路信息对应的链路状态，确定所述目标通信链路的链路质量；
路径评估单元，用于根据所述第一通信路径中目标通信链路的链路质量，确定所述第一通信路径的整体质量，基于所述第一通信路径中相邻目标通信链路之间差异，确定所述第一通信路径的局部质量，并基于所述整体质量、局部质量，确定所述第一通信路径的路径质量；
长度确定单元，用于基于所述第一通信路径中目标通信链路的链路长度，确定所述第一通信路劲发的路径长度；
路径选取单元，用于基于所述路径质量，路径长度，对所述第一通信路径进行数据传输评估，得到所述第一通信路径的传输质量，并从所述第一通信路径中选取满足预设传输质量的第二通信路径；
路径确定单元，用于对所述数据传输业务进行分析，确定传输数据特征，基于所述数据传输特征，从所述第二通信路径中选取与所述数据传输特征匹配度最高的路径，作为最优通信路径。
8.根据权利要求7所述的一种用于网络通信的交换机系统，其特征在于，所述路径确定单元，包括：
特征获取单元，用于提取所述数据传输业务的关键词，并对所述关键词进行分析，确定数据传输量特征、数据传输安全等级特征；
匹配单元，用于基于所述第二通信路径的最小链路带宽、路径安全信息，与所述数据传输量特征、数据传输安全等级特征进行匹配，得到满足所述数据传输量特征、数据传输安全等级特征的待选通信路径，并计算所述待选通信路径在完成所述数据传输业务的资源消耗量，选取资源消耗量最少对应的待选通信路径作为最优通信路径。
9.根据权利要求7所述的一种用于网络通信的交换机系统，其特征在于，所述通信模块还包括：
资源分配单元，用于根据所述数据传输业务，基于交换机，为所述最优通信路径分配带宽资源；
传输单元，用于将所述数据传输业务的传输数据分配值所述最优通信路径，进行数据传输。
10.根据权利要求4所述的一种用于网络通信的交换机系统，其特征在于，所述特征分析单元，包括：
单独分析单元，用于提取所述第一通信拓扑结构的数据节点，并对所述数据节点进行单独分析，确定所述数据节点的数据发送能力值、数据接收能力值、历史传输堵塞值、历史数据传输成功概率；
第一计算单元，用于以预设标准节点特征为基准，根据所述数据节点的特征，计算所述数据节点的质量值；
结构分析单元，用于提取所述第一通信拓扑结构的整体结构特征，并基于所述整体结构特征，获取每个数据节点的相关结构特征；
第二计算单元，用于根据所述整体结构特征、相关结构特征，计算每个数据节点在所述第一通信拓扑结构下的脆弱值。
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