CN116192653A - 一种路由可视化方法、系统、介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种路由可视化方法、系统、介质及设备，其中，所述系统包括逻辑网元设备、路径计算单元和展示单元，逻辑网元设备处于一个依据逻辑网元设备所具备的信息构建而成网络拓扑关系中，路径计算单元依据所述网络拓扑关系为基础并以每个逻辑网元设备的路由表信息为参考进行路径寻址计算，路径计算单元与展示单元通信连接。本发明通过依照现有通信网络创建逻辑网元设备以及逻辑网元设备之间的网络拓扑关系，再利用逻辑网元设备之间的网络拓扑关系以及逻辑网元设备所具备的现有通信网络中真实设备的相关信息通过计算获得业务路径并进行展示，可以实现支持包括IPv4和IPv6网络业务路由路径管理。

Description

一种路由可视化方法、系统、介质及设备

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体地说是一种路由可视化方法、系统、介质及设备。

背景技术

在现有的通信网络中，某一设备或者服务出现故障时，就需要对相应应用服务、源-目的路由状况进行健康状态确认，现有网络技术提供了一些路由定位方式，包括基于IPv4和IPv6的ping和trace route功能去定位网络故障点。

但是在实际的网络中存在很多种情况，让trace和ping等测试方法失效：

1、比如安全策略控制，为了防止黑客通过这些方法窥探政企内部网络信息、应用服务信息等，在边界防火墙、区域防火墙等安全设备上禁止trace和ping等测试方法，

2、又比如trace命令是基于IP路由测试，但是客户端网络到网关或者安全设备之间二层网络级联较多，基于IP的路由测试，无法确认具体的组网方式；

3、针对采用链路状态协议OSPF、ISIS自动计算网络拓扑，生成SPT树时也是就基于IP地址，忽视L2网络组网，即只能通过子网掩码方式就计算出互联的物理接口IP地址同段，但无法计算中间L2组网信息，针对通过import方式引入的静态路由也只具备到OSPF、ISIS网络域边缘ASBR设备算路能力，针对未采用OSPF、ISIS动态路由协议的网络，更是缺少业务路由可视化方法；

4、当网络故障发生时路由已经切换、路由数据被无意/恶意篡改，维护人员缺少正确配置数据信息，难以判断网络路由变更情况；

5、针对IPv6改造过程中使用过渡方案IPv4-IPv6交换设备时，IPv4和IPv6两端通信时可能没有对基于ICMP的ping和trace route方案进行适配，导致ping和trace功能无法跨越协议栈可视业务路径信息。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种路由可视化方法、系统、介质及设备，通过依照现有通信网络创建逻辑网元设备以及逻辑网元设备之间的网络拓扑关系，再利用逻辑网元设备之间的网络拓扑关系以及逻辑网元设备所具备的现有通信网络中真实设备的相关信息通过计算获得业务路径并进行展示，可以实现支持包括IPv4和IPv6网络业务路由路径管理。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种路由可视化方法，包括如下步骤：

依照现有通信网络创建与现有通信网络中的真实网络设备相对应的且支持类型定义以及路由信息创建的逻辑网元设备，然后利用逻辑网元设备所具备的信息构建逻辑网元设备之间的网络拓扑关系，再以逻辑网元设备之间的网络拓扑关系为基础并以每个逻辑网元设备的路由表信息为参考利用路径计算单元进行路径寻址计算，然后对计算结果进行展示，即对计算得到的全业务路径信息进行展示；逻辑网元设备所具备的信息至少包括接口名称、接口属性、接口地址、路由信息、MAC地址表项信息和交叉映射表；逻辑网元设备所具备的信息为通过计划式任务或/和触发式任务从网络中真实设备上提取或通过离线导入或/和配置方式根据实际情况导入的对应数据。

上述路由可视化方法，包括如下步骤：

S1）依照现有通信网络创建与现有通信网络中的真实网络设备相对应的逻辑网元设备；

S2）获取现有通信网络中真实网络设备的且与逻辑网元设备相关的信息并将该信息导入对应的逻辑网元设备中形成逻辑网元设备具备的信息；

S3）依据步骤S2）中逻辑网元设备具备的信息构建逻辑网元设备之间的网络拓扑关系；

S4）以步骤S3）构建的网络拓扑关系为基础并以每个逻辑网元设备的路由表信息为参考利用路径计算单元进行路径寻址计算；

S5）展示单元对步骤S4）的计算结果进行展示，即对计算得到的全业务路径信息进行展示。

上述路由可视化方法，当路由信息为跨协议栈IPV4-IPV6路由信息时，利用路径计算单元进行路径寻址计算时以逻辑网元设备的地址交叉映射表为参考，并依据所述地址交叉映射表进行业务路径展示。

上述路由可视化方法，在步骤S2）中，两个逻辑网元设备之间的物理连接关系通过物理接口IP子网掩码规则进行首次匹配；当物理接口IP地址匹配同一子网时，两个逻辑网元设备之间的物理连接关系通过物理接口MAC地址进行二次匹配；两个逻辑网元设备的逻辑接口连接关系通过逻辑接口IP子网掩码规则进行匹配，使用同一子网掩码的逻辑接口建立逻辑连接。

上述路由可视化方法，当处于网络拓扑关系中间的逻辑网元设备的MAC地址中共同存在本端接口和对端接口时，则对逻辑网元设备物理接口MAC地址进行迭代匹配，直至物理接口连接关系建立。

利用上述路由可视化方法实现路由可视化的系统，包括逻辑网元设备、路径计算单元和展示单元，逻辑网元设备处于一个依据逻辑网元设备所具备的信息构建而成网络拓扑关系中，路径计算单元依据所述网络拓扑关系为基础并以每个逻辑网元设备的路由表信息为参考进行路径寻址计算，路径计算单元与展示单元通信连接；逻辑网元设备具备的信息至少包括接口名称、接口属性、接口地址、路由信息、MAC地址表项信息和交叉映射表。

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

计算机设备，包括可读存储介质、处理器以及存储在可读存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1.本发明提供了一个路由可视化系统，基于现有通信网络中真实网络设备创建的逻辑网元设备，并赋予包括接口名称、接口属性、接口地址、路由信息、MAC地址表项信息和交叉映射表在内的设备信息，从而可以使路由可视化系统支持在线和离线的业务路径信息展示，即实现路由的可视化，解决了网络故障发生时维护人员因为路由已发生切换或路由数据被无意/恶意篡改且缺少正确配置数据信息的情况下难以判断网络路由变更情况的问题。

2.对于客户端网络到网关或者安全设备之间的二层网络，通过物理接口的IP地址匹配和MAC地址匹配相结合的物理连接关系建立规则，可以确认出具体的组网方式。

3.对于处于L2网络组网中间的网络设备，通过物理接口的IP地址匹配和MAC地址匹配相结合的物理连接关系建立规则，以及利用在逻辑网元设备的MAC地址中共同存在本端接口和对端接口时对逻辑网元设备物理接口MAC地址进行迭代匹配的方式，实现对L2网络组网中间的网络设备组网信息进行确认，进而实现了业务路由的可视化。

4.利用本发明可以避免现实网络中安全设备禁止trace和ping等测试方法带来的问题。

5.本发明可以规避掉信息交接漏斗效应，保证业务路由全程设计可见、维护可视化，从而大大提高政企单位的网络运维管理水平和管理效率。

附图说明

图1为本发明中路由可视化系统的工作原理图；

图2为本发明中实现路由可视化的流程图；

图3为可在通信网络中实现路由可视化的计算机设备原理图。

具体实施方式

下面结合示例，针对本发明进行进一步说明。

如图1所示，本发明路由可视化系统，包括逻辑网元设备、路径计算单元和展示单元，逻辑网元设备处于一个依据逻辑网元设备所具备的信息构建而成网络拓扑关系中，路径计算单元依据所述网络拓扑关系为基础并以每个逻辑网元设备的路由表信息为参考进行路径寻址计算，路径计算单元与展示单元通信连接；逻辑网元设备具备的信息至少包括接口名称、接口属性、接口地址、路由信息、MAC地址表项信息和交叉映射表，逻辑网元设备的信息为通过计划式任务或/和触发式任务从网络中真实设备上提取或通过离线导入或/和配置方式根据实际情况导入对应数据。

本发明中的逻辑网元设备为依据现有通信网络中真实网络设备进行创建，并根据真实网络设备对逻辑网元设备的类型进行定义，以便在服务器或主机上对现有通信网络进行模拟或仿真，再将现有通信网络中真实网络设备的设备信息赋予与该网络设备相对应的逻辑网元设备，设备信息至少包括接口名称、接口属性、接口地址、路由信息、MAC地址表项信息和交叉映射表，此时，逻辑网元设备所具备的信息至少包括接口名称、接口属性、接口地址、路由信息、MAC地址表项信息和交叉映射表。

将本发明路由可视化系统应用于现有通信网络中时，如图2所示，实现路由可视化的具体步骤为：

S1）依照现有通信网络创建与现有通信网络中的真实网络设备相对应的逻辑网元设备，其中，逻辑网元设备的类型可以自行定义，逻辑网元设备的路由信息也可以执行创建。这样便于在现有通信网络出现网络故障时利用本发明中路由可视化系统对现有通信网络中的故障点进行排查；

S2）获取现有通信网络中真实网络设备的且与逻辑网元设备相关的信息并将该信息导入对应的逻辑网元设备中形成逻辑网元设备具备的信息；逻辑网元设备具备的信息的获取方式为通过计划式任务或/和触发式任务从现有通信网络的真实网络设备中提取或通过离线导入或/和配置方式根据实际情况导入。逻辑网元设备具备的信息至少包括接口名称、接口属性、接口地址、路由信息、MAC地址表项信息和交叉映射表；接口名称包括逻辑接口名称和物理接口名称，逻辑接口需要迭代；接口属性用于标识接口为二层接口或者为三层接口或者三层网关；关于接口地址，三层接口具有IP地址信息和MAC地址信息，二层接口没有IP地址信息，但有MAC地址信息；路由信息为基于最长掩码匹配原则经过计算后的路由信息或为在逻辑网元设备上创建的路由信息，路由信息中的IPv4路由表用于IPv4业务路径计算，IPv6路由表用于IPv6业务路径计算；地址交叉映射表主要用于NAT场景下，以及IPv4-IPv6协议转换应用场景下的跨协议栈IP路径计算。交叉映射表在本逻辑网元设备上对应路由表=以地址池为目标地址的Direct直连路由，针对进入/转出方向有两个Direct直连出口，分别对应A端接口和B端接口。在可视化路径计算时，交叉映射表作为整体进行展示，即目标地址=B端地址池时，数据包出口=A端接口；反之，目标地址=A端地址池时，数据包出口=B端接口；

S3）依据步骤S2）中逻辑网元设备具备的信息构建逻辑网元设备之间的网络拓扑关系；两个逻辑网元设备之间的物理连接关系通过物理接口IP子网掩码规则进行首次匹配；当物理接口IP地址匹配同一子网时，两个逻辑网元设备之间的物理连接关系通过物理接口MAC地址进行二次匹配，匹配原则为：根据MAC地址表项双向匹配物理接口与MAC地址，即本端MAC表中目标MAC-1=对端接口MAC-1、本端接口MAC-2=对端MAC表中目标MAC-2；两个逻辑网元设备的逻辑接口连接关系通过逻辑接口IP子网掩码规则进行匹配，使用同一子网掩码的逻辑接口建立逻辑连接；

S4）以步骤S3）构建的网络拓扑关系为基础并以每个逻辑网元设备的路由表信息为参考利用路径计算单元进行路径寻址计算；

S5）展示单元对步骤S4）的计算结果进行展示，即对计算得到的全业务路径信息进行展示。

在获取现有通信网络中真实网络设备的与逻辑网元设备相关的信息时，可以周期性地手动在真实网络设备上查询获取对应的数据，然后导入相应的逻辑网元设备中，也可以通过内置SSH、Telnet工具登录相应的真实网络设备并利用自动脚本进行周期性采集，再导入相应的逻辑网元设备中。

最长掩码匹配原则，具体为：路由器将接收到的数据包进行解析，获得数据包发送目的IP地址，并获知目标IP地址所在的目标网段路由，然后根据对应的出接口进行信息转发，当存在多个目标网段时，则将数据包按照具有最长掩码的网段所对应的出接口转发出去。

在具有二层广播域（L2广播域）的通信网络中，考虑到L2层广播域可能由多个L2交换机级联组网，即本端接口MAC-1<--->A接口-M网元-B接口<--->X网元<--->C接口-N网元-D接口<--->对端接口MAC-2的组网方式，针对中间逻辑网元设备的MAC地址表中会共同存在本端接口MAC-1和对端接口MAC-2的情况，则依据中间逻辑网元所具有的前述特点对逻辑网元设备物理接口MAC地址进行迭代匹配，直至建立物理接口连接关系，最终实现始端与终端之间路由路径的建立。

在步骤S4）中，以Tracert原理进行路径寻址计算时，每次业务路径展示时，仅需输入源IP地址和目的IP地址，即可展示全业务路径信息，包括逻辑网元设备的网络拓扑关系：源端接口IP地址<--->A接口地址-M网元-B接口地址<--->X网元<--->C接口地址-N网元-D地址<--->目标网元接口IP。而当路由信息为跨协议栈IPV4-IPV6路由信息时，利用路径计算单元进行路径寻址计算时以逻辑网元设备的地址交叉映射表为参考，并依据所述地址交叉映射表进行业务路径展示。

本发明中的路由可视化系统可以用于现有通信网络正常工作状态下的路由可视化，也可用于现有网络通信出现通信故障时的路由可视化。将现有网络中真实网络设备所具有的用于路由可视化的信息赋予给路由可视化系统中相应的逻辑网元设备，再通过路径计算单元进行路径计算，即可得出相应的业务路径，便于技术人员在对现有通信网络不熟悉的情况下利用本发明中的路由可视化系统得出的业务路径分析出现有通信网络的通信故障点，进而便于及时解决通信故障。

基于上述路由可视化方法，相应的，本实例中还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，该计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：创建支持类型定义以及路由信息创建的逻辑网元设备，然后依据逻辑网元设备所具备的信息构建逻辑网元设备之间的网络拓扑关系，再以所述网络拓扑关系为基础并以每个逻辑网元设备的路由表信息为参考利用路径计算单元进行路径寻址计算，然后对计算结果进行展示，即对计算得到的全业务路径信息进行展示。

如图3所示，基于上述路由可视化方法以及计算机可读存储介质，本实施例中，还提供了一种计算机设备，其包括可读存储介质、处理器以及存储在可读存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，其中可读存储介质与处理器均设置在总线上，处理器执行计算机程序时实现如下步骤：创建支持类型定义以及路由信息创建的逻辑网元设备，然后依据逻辑网元设备所具备的信息构建逻辑网元设备之间的网络拓扑关系，再以所述网络拓扑关系为基础并以每个逻辑网元设备的路由表信息为参考利用路径计算单元进行路径寻址计算，然后对计算结果进行展示，即对计算得到的全业务路径信息进行展示。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种路由可视化方法，其特征在于，依照现有通信网络创建与现有通信网络中的真实网络设备相对应的且支持类型定义以及路由信息创建的逻辑网元设备，然后利用逻辑网元设备所具备的信息构建逻辑网元设备之间的网络拓扑关系，再以逻辑网元设备之间的网络拓扑关系为基础并以每个逻辑网元设备的路由表信息为参考利用路径计算单元进行路径寻址计算，然后对计算结果进行展示，即对计算得到的全业务路径信息进行展示；逻辑网元设备所具备的信息至少包括接口名称、接口属性、接口地址、路由信息、MAC地址表项信息和交叉映射表；逻辑网元设备所具备的信息为通过计划式任务或/和触发式任务从网络中真实设备上提取或通过离线导入或/和配置方式根据实际情况导入的对应数据。

2.根据权利要求1所述的路由可视化方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1）依照现有通信网络创建与现有通信网络中的真实网络设备相对应的逻辑网元设备；

S2）获取现有通信网络中真实网络设备的且与逻辑网元设备相关的信息并将该信息导入对应的逻辑网元设备中形成逻辑网元设备具备的信息；

S3）依据步骤S2）中逻辑网元设备具备的信息构建逻辑网元设备之间的网络拓扑关系；

S4）以步骤S3）构建的网络拓扑关系为基础并以每个逻辑网元设备的路由表信息为参考利用路径计算单元进行路径寻址计算；

S5）展示单元对步骤S4）的计算结果进行展示，即对计算得到的全业务路径信息进行展示。

3.根据权利要求2所述的路由可视化方法，其特征在于，当路由信息为跨协议栈IPV4-IPV6路由信息时，利用路径计算单元进行路径寻址计算时以逻辑网元设备的地址交叉映射表为参考，并依据所述地址交叉映射表进行业务路径展示。

4.根据权利要求2所述的路由可视化方法，其特征在于，在步骤S3）中，两个逻辑网元设备之间的物理连接关系通过物理接口IP子网掩码规则进行首次匹配；当物理接口IP地址匹配同一子网时，两个逻辑网元设备之间的物理连接关系通过物理接口MAC地址进行二次匹配；两个逻辑网元设备的逻辑接口连接关系通过逻辑接口IP子网掩码规则进行匹配，使用同一子网掩码的逻辑接口建立逻辑连接。

5.根据权利要求2～4任一所述的路由可视化方法，其特征在于，当处于网络拓扑关系中间的逻辑网元设备的MAC地址中共同存在本端接口和对端接口时，则对逻辑网元设备物理接口MAC地址进行迭代匹配，直至物理接口连接关系建立。

6.利用权利要求1～5任一所述的路由可视化方法实现路由可视化的系统，其特征在于，包括逻辑网元设备、路径计算单元和展示单元，逻辑网元设备处于一个依据逻辑网元设备所具备的信息构建而成网络拓扑关系中，路径计算单元依据所述网络拓扑关系为基础并以每个逻辑网元设备的路由表信息为参考进行路径寻址计算，路径计算单元与展示单元通信连接；逻辑网元设备具备的信息至少包括接口名称、接口属性、接口地址、路由信息、MAC地址表项信息和交叉映射表。

7.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～5中任一所述的方法。

8.计算机设备，包括可读存储介质、处理器以及存储在可读存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～5中任一所述的方法。

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