CN1330147C - 一种弹性分组环设备的自动发现方法 - Google Patents
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- CN1330147C CN1330147C CNB200410054606XA CN200410054606A CN1330147C CN 1330147 C CN1330147 C CN 1330147C CN B200410054606X A CNB200410054606X A CN B200410054606XA CN 200410054606 A CN200410054606 A CN 200410054606A CN 1330147 C CN1330147 C CN 1330147C
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Abstract
本发明公开了一种弹性分组环设备的自动发现方法，包括以下步骤：配置拓扑自动发现的IP节点或者IP域以及网络上RPR环的最大数目；对于发现的单个IP节点，根据该节点的拓扑信息完成单个节点的拓扑发现过程；对于发现的IP域，抽取IP域中节点的IP地址，进行单个节点拓扑发现过程；根据RPR环的可能数目进行继续发现，直到发现的节点涵盖了所有的RPR环，完成所有弹性分组环设备的拓扑发现。就RPR节点和RPR环的发现而言，效率更高，同时，可以采用一种随机的获取log(n)的地址的方法，也是整个发现过程所用时间大为缩短；对于拓扑的自动更新，考虑到RPR拓扑的特点，也会带来整个更新过程更加实时。
Description
技术领域
本发明涉及网络管理领域，具体地说，涉及在网络管理中，实现对RPR(ResilientPacket Ring，弹性分组环))节点设备和RPR环进行全网自动发现的一种方法。
背景技术
在网络管理系统中，特别是数据网络，通常需要网管具有自动发现设备的功能和实时的反映网络拓扑的变化，这样在一定程度上大大方便了网络管理人员。针对新的设备类型，网络管理软件能够实现快速、自动的发现节点设备和快速实时的反映网络拓扑的变化对于设备制造商和网络运营商都是非常重要的。就制造商而言，能够增强产品的竞争力；就运营商而言，能够快速的获得网络的拓扑状况。
在原有的网络管理软件中，通常是用来发现路由器和交换机等传统的数据设备。采用的方法也比较简单。这种传统的自动发现方法应用于新类型的节点设备效果并不好。
RPR(Resilient Packet Ring)是一种新兴的城域以太网技术，它承继了以太网原有的优势，引入了快速保护策略，目的是满足城域网种不断增加的数据流的需求。如图1所示，RPR环是一个双环结构，RPR设备是一个纯二层的设备，802.17定义了链路层和相应的物理层的标准。为了保证RPR环上节点具有一致的拓扑信息，每个节点都保存有最新的二层拓扑信息，拓扑信息会根据网络状况不断更新。图2是RPR设备的拓扑数据库结构示意图，其中，整个数据库组织为两部分，上面记录环1上节点的信息，下面记录环0上节点的信息，MacAddress代表环上节点的Mac地址，info代表环上节点的其它信息，整个数据库按照ttl(生存时间)进行排列。
通常的网管软件的自动发现方法如下所述：
第一步，网管软件通过配置文件或者其它人工手段获取自动发现时的初始IP节点或者IP范围。
第二步，发送ICMP指令到网络中，如果设备支持SNMP，那么会返回响应。如果是单个节点设备，只需要发送ICMP指令到特定的节点；如果是IP范围，则采用遍历(SWEEP)的方式，一个一个发送，或者采用广播的方式。
第三步，网管软件，收到ICMP指令后，会继续发送SNMP指令，判断是否路由器，如果是路由器，可以通过读取路由器的接口表，从而发现网络中其它的节点或网络。
而对于网管软件的更新拓扑流程通常是采用定时的发送ICMP指令到所有的网络设备查询网络的状况，获得网络的最新拓扑。
上述方法，在用于发现RPR设备和RPR环及更新RPR设备的拓扑信息时，却不那么理想，表现在以下两个方面：
1.没有充分的应用RPR节点设备的二层拓扑信息，这部分信息展现RPR环的拓扑情况。这部分信息应用于自动发现时，能够有效加速发现过程；应用于拓扑更新时，也能够使得更新过程更加实时，因为可以通过比较前后拓扑信息的变化，有针对性的查询网络状况。
2.上述方法对于IP域的自动发现扩展性不好，拓扑发现时间和节点数目是一种O(n)关系，即t＝f(n)(t代表拓扑发现所用时间，n代表待发现的节点数目)，随着节点数目的增加，如果由网管软件轮询所有的IP地址，这会导致大量的ICMP，而且不利于加速发现的过程；如果广播，这会导致大量的SNMP应答。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种弹性分组环设备的自动发现方法，解决传统的拓扑发现和拓扑更新方法应用于RPR节点和环发现时的不足，即能够充分利用RPR节点自身的拓扑信息，同时能够提供比较好的扩展性，拓扑发现时间和发现的节点数目大大减少，实现快速有效的发现网络上的RPR节点和RPR环和快速的反映网络拓扑的变化。
本发明所述弹性分组环设备的自动发现方法，包括以下步骤：
1)配置拓扑自动发现的IP节点或者IP域以及网络上RPR环的最大数目；
2)对于发现的单个IP节点，根据该节点的拓扑信息完成单个节点的拓扑发现过程；
3)对于发现的IP域，抽取IP域中节点的IP地址，进行步骤2)中的单个节点拓扑发现过程；
4)根据RPR环的可能数目进行继续发现，直到发现的节点涵盖了所有的RPR环，完成所有弹性分组环设备的拓扑发现。
优选地，所述步骤2)中单个节点的拓扑发现过程具体包括：
构造ICMP包，发送到网络；
网管在收到响应后，通过定制的协议读取该RPR设备的RPR MIB协议组的拓扑信息，在内存中构造拓扑信息表，其中至少包括每个节点设备的MAC地址信息；
根据这些MAC地址，通过RARP协议向网络上请求这些MAC地址的IP地址，并且在IP地址和MAC地址间建立对应关系。
优选地，所述定制的协议可以采用SNMP协议。
优选地，所述步骤3)中抽取IP域中节点IP地址可采用随机法抽取log(n)个IP地址。
优选地，当需要进行拓扑更新时，还包括：
a)定时的随机的抽取RPR环中某一节点的IP地址，通过SNMP等，获取拓扑信息，如果没有变化，说明目前的拓扑信息还是新的；
b)如果信息发生变化，通过和之前的拓扑信息比较，有四种情况：缺少了部分节点；增加了部分节点；缺少了部分节点但增加了部分节点；节点没有变化，但节点之间的连接关系发生变化；
c)对于缺少节点的情况，可能的原因是原来的环断裂为两个或多个开环；这种情况下，从当前的拓扑信息中排除最新的拓扑信息中的节点，返回步骤a)直到发现所有开环；
d)对于增加节点的情况，仅需要通过RARP协议获取新增加节点的IP地址；
e)对于缺少了部分节点但增加了部分节点的情况，先通过RARP协议请求新增加节点的IP地址，再转步骤c)的处理过程；
f)对于节点没有变化，但节点之间的连接关系发生变化的情况，需要重新构造节点之间的关系。
优选地，如果在拓扑数据库中有网络层地址，所述步骤d)、步骤e)中就不需要通过RARP协议获取新增加节点的IP地址。
本发明所述方法充分利用RPR二层拓扑信息，首先试探性的发送ICMP指令到网络上，如果有设备应答，再获取RPR拓扑信息，根据拓扑信息，判断有无必要继续发现。即通过有效利用RPR节点自身的拓扑信息，因此，就RPR节点和RPR环的发现而言，效率更高，同时，由于采用一种随机的获取log(n)的地址的方法，也是整个发现过程所用时间大为缩短；对于拓扑的自动更新，考虑到RPR拓扑的特点，也会带来整个更新过程更加实时。
附图说明
图1是RPR环的示意图；
图2是RPR拓扑数据库的示意图；
图3是本发明实施例中RPR节点分布的网络把图；
图4是本发明实施例中RPR环断裂为两个开环的网络图；
图5是本发明实施例中RPR环增加了新的节点的网络图。
具体实施方式
下面结合实施例详细描述RPR设备和环的发现过程，拓扑的自动更新过程。
拓扑发现具体操作步骤如下：
1.将网管系统和RPR环分布到一个网段中(假设这个网段只有一个RPR环)。如图3所示。
2.网管系统实现RARP代理服务器，接受来自网络的RARP包(如果在拓扑数据库中有网络层地址，不需要这样一个代理服务器)。
3.配置一个IP域给网管系统：10.52.33.1-10.52.33.255，以及可能的RPR数目：
比如1
4.采用随机数，取上述IP域的log(255)个IP地址，即接近8个IP地址进行自动发现，假设此次的8个随机数：10.52.33.127 10.52.33.10 10.52.33.33 10.52.33.5210.52.33.116 10.52.33.128 10.52.33.64 10.52.33.233，发送ICMP指令到网络上，等候应答。
5.网管收到来自10.52.33.64的应答，继续通过SNMP协议请求RPR的拓扑信息包。
6.收到拓扑信息后，建立一个蛤希表，存放拓扑信息。如下表所示：
环0拓扑表
| 索引 | MAC地址 | IP地址 |
| 0 | 00-10-A4-97-A8-EF | 10.52.33.64 |
| 1 | 00-10-A4-97-A8-AC | |
| 2 | 00-10-A4-97-A8-BD | |
| 3 | 00-10-A4-97-A8-DE |
环1拓扑表
| 索引 | MAC地址 | IP地址 |
| 0 | 00-10-A4-97-A8-EF | 10.52.33.64 |
| 3 | 00-10-A4-97-A8-DE | |
| 2 | 00-10-A4-97-A8-BD | |
| 1 | 00-10-A4-97-A8-AC |
7.根据MAC地址，通过RARP协议获取对应MAC地址的IP地址，建立IP地址和MAC地址的对应关系，如下表所示(如果在拓扑数据库中有网络层地址，不需要RARP这个过程)：
环0拓扑表
| 索引 | MAC地址 | IP地址 |
| 0 | 00-10-A4-97-A8-EF | 10.52.33.64 |
| 1 | 00-10-A4-97-A8-AC | 10.52.33.150 |
| 2 | 00-10-A4-97-A8-BD | 10.52.33.200 |
| 3 | 00-10-A4-97-A8-DE | 10.52.33.10 |
环1拓扑表
| 索引 | MAC地址 | IP地址 |
| 0 | 00-10-A4-97-A8-EF | 10.52.33.64 |
| 3 | 00-10-A4-97-A8-DE | 10.52.33.10 |
| 2 | 00-10-A4-97-A8-BD | 10.52.33.200 |
| 1 | 00-10-A4-97-A8-AC | 10.52.33.150 |
8.由于系统的拓扑已经是一个环状，而且网段上可能的RPR环数目为1，因此，可以停止对其它的IP地址轮询。至此，整个发现过程结束。
拓扑更新具体操作步骤如下：
1.第一次，随机的抽取RPR环中某一节点的IP地址，例如10.52.33.10，通过SNMP请求信息。发现拓扑信息没有变化，说明网络没有变化。
2.第二次，如图4所示，随机的抽取RPR环中某一节点的IP地址，例如10.52.33.64，请求拓扑信息，如下表：
环0拓扑表
| 索引 | MAC地址 | IP地址 |
| 0 | 00-10-A4-97-A8-EF | 10.52.33.64 |
环1拓扑表
| 索引 | MAC地址 | IP地址 |
| 0 | 00-10-A4-97-A8-EF | 10.52.33.64 |
| 1 | 00-10-A4-97-A8-DE | 10.52.33.10 |
通过比较，发现信息发生变化，RPR环是一个开环，初步判断可能存在其它开环。在剩余IP地址随机抽取一个IP地址，例如10.52.33.200，请求拓扑信息，如下表：
环0拓扑表
| 索引 | MAC地址 | IP地址 |
| 0 | 00-10-A4-97-A8-BD | 10.52.33.200 |
| 1 | 00-10-A4-97-A8-AC | 10.52.33.150 |
环1拓扑表
| 索引 | MAC地址 | IP地址 |
| 0 | 00-10-A4-97-A8-BD | 10.52.33.200 |
至此，发现原来的环网断裂为两个开环。更新过程结束。
3.第三次，如图5所示，随机的抽取RPR环中某一节点的IP地址，例如10.52.33.200，请求拓扑信息，如下表：
环0拓扑表
| 索引 | MAC地址 | IP地址 |
| 0 | 00-10-A4-97-A8-BD | 10.52.33.200 |
| 1 | 00-10-A4-97-A8-FE | |
| 2 | 00-10-A4-97-A8-AC | 10.52.33.150 |
| 3 | 00-10-A4-97-A8-EF | 10.52.33.64 |
| 4 | 00-10-A4-97-A8-DE | 10.52.33.10 |
环1拓扑表
| 索引 | MAC地址 | IP地址 |
| 0 | 00-10-A4-97-A8-BD | 10.52.33.200 |
| 1 | 00-10-A4-97-A8-DE | 10.52.33.10 |
| 2 | 00-10-A4-97-A8-EF | 10.52.33.64 |
| 3 | 00-10-A4-97-A8-AC | 10.52.33.150 |
| 4 | 00-10-A4-97-A8-FE |
通过比较，发现信息有增加，所以根据新的MAC地址，通过RARP协议，请求IP地址：10.52.33.180，并填入对应的字段(如果在拓扑数据库中有网络层地址，不需要RARP这个过程)。至此，这次的拓扑更新也告完成。
环0拓扑表
| 索引 | MAC地址 | IP地址 |
| 0 | 00-10-A4-97-A8-BD | 10.52.33.200 |
| 1 | 00-10-A4-97-A8-FE | 10.52.33.180 |
| 2 | 00-10-A4-97-A8-AC | 10.52.33.150 |
| 3 | 00-10-A4-97-A8-EF | 10.52.33.64 |
| 4 | 00-10-A4-97-A8-DE | 10.52.33.10 |
环1拓扑表
| 索引 | MAC地址 | IP地址 |
| 0 | 00-10-A4-97-A8-BD | 10.52.33.200 |
| 1 | 00-10-A4-97-A8-DE | 10.52.33.10 |
| 2 | 00-10-A4-97-A8-EF | 10.52.33.64 |
| 3 | 00-10-A4-97-A8-AC | 10.52.33.150 |
| 4 | 00-10-A4-97-A8-FE | 10.52.33.180 |
4.如果是拓扑信息同时有增加和减少的节点，那么首先根据运行增加的节点的流程，然后是减少节点的流程。如果是关系变化，比较简单。
Claims (4)
1.一种弹性分组环设备的自动发现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1)配置拓扑自动发现的IP节点或者IP域以及网络上RPR环的最大数目；
2)对于发现的单个IP节点，根据该节点的拓扑信息完成单个节点的拓扑发现过程；
3)对于发现的IP域，抽取IP域中节点的IP地址，进行步骤2)中的单个节点拓扑发现过程；
4)根据RPR环的可能数目进行继续发现，直到发现的节点涵盖了所有的RPR环，完成所有弹性分组环设备的拓扑发现；
其中，
所述步骤3)中抽取IP域中节点IP地址可采用随机法抽取log(n)个IP地址，n为IP域范围的最大IP地址数目；
所述步骤2)中单个节点的拓扑发现过程具体包括：
构造ICMP包，发送到网络；
网管在收到响应后，通过定制的协议读取该RPR设备的RPR MIB协议组的拓扑信息，在内存中构造拓扑信息表，其中至少包括每个节点设备的MAC地址信息；
根据这些MAC地址，通过RARP协议向网络上请求这些MAC地址的IP地址，并且在IP地址和MAC地址间建立对应关系。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定制的协议可以采用SNMP协议。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当需要进行拓扑更新时，还包括：
a)定时的随机的抽取RPR环中某一节点的IP地址，通过SNMP等，获取拓扑信息，如果没有变化，说明目前的拓扑信息还是新的；
b)如果信息发生变化，通过和之前的拓扑信息比较，有四种情况：缺少了部分节点；增加了部分节点；缺少了部分节点但增加了部分节点；节点没有变化，但节点之间的连接关系发生变化；
c)对于缺少节点的情况，可能的原因是原来的环断裂为两个或多个开环；这种情况下，从当前的拓扑信息中排除最新的拓扑信息中的节点，返回步骤a)直到发现所有开环；
d)对于增加节点的情况，仅需要通过RARP协议获取新增加节点的IP地址；
e)对于缺少了部分节点但增加了部分节点的情况，先通过RARP协议请求新增加节点的IP地址，再转步骤c)的处理过程；
f)对于节点没有变化，但节点之间的连接关系发生变化的情况，需要重新构造节点之间的关系。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，如果在拓扑数据库中有网络层地址，所述步骤d)、步骤e)中就不需要通过RARP协议获取新增加节点的IP地址。
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