CN1514592A - 宽带数字用户接入集中器级联组网的自动拓扑发现的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽带数字用户接入集中器级联组网的自动拓扑发现的方法；尤其涉及一种基于自定义的二层网管协议的自动拓扑发现的方法。本发明通过修改DSLAM核心交换卡中的网络协议栈，使每个级联方向只需建立一条级联VC连接，带内带外网口可以实现基于二层的任意方向互通的优点。本发明设计了自动拓扑发现协议和自动拓扑发现算法，使源发起自动拓扑询问帧的节点收到回答帧以后，采用自动拓扑发现算法对回答帧进行分析，从而获知全网结构。本发明在多个DSLAM设备级联组网时，可以实现二层任意方向互通；自动拓扑发现协议实现简单，占用网管计算机资源和系统带宽小等特点。

Description

宽带数字用户接入集中器级联组网的自动拓扑发现的方法

技术领域

本发明涉及一种宽带数字用户接入集中器级联组网的自动拓扑发现的方法，尤其涉及一种基于自定义的二层网管协议的自动拓扑发现的方法。

背景技术

宽带数字用户接入集中器(Wide Band Digital Subscriber Line AccessMultipler，简称DSLAM)是目前激烈竞争的数据业务市场上迅速发展起来的一种新型的利用已铺设的大量市话双绞铜线宽带用户接入技术。

随着网络技术的迅速发展和网络规模的不断扩大，网络结构越来越复杂，网络功能越来越强大，因此网络管理就成了网络系统正常运行的关键，而网络拓扑发现恰是网络管理的基础。网络拓扑发现是利用网管协议或网络提供的可用工具开发出的拓扑算法或拓扑工具，用这些算法可发现网络中所有节点及其连接关系，从而得到完整的拓扑图。

传统的基于异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode，简称ATM)内核的DSLAM级联组网时，每个DSLAM带内带外需配置不同互联网协议(Internet Protocol，简称IP)地址，DSLAM之间互连针对叶节点需要建立多条级联网管虚通道(Virtual Circuit，简称VC)连接，管网配置比较复杂，占用ATM交换资源较多。

在实际中，准确高效地完成网络拓扑发现并非易事。目前DSLAM级联组网大多是基于简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol，简称SNMP)实现的。拓扑发现效率成了首要问题，主要原因在于子网内站点的识别，通常使用网际控制报文协议(Internet Control Message Protocol，简称ICMP)回应请求包(PacketInterNet Groper，简称PING)搜索，按子网地址依次加1，网管站向子网内各设备发送ICMP PING，当相应设备发回应答时，可确定设备存在且处于激活状态；若无回应，为避免其它原因造成回应请求及PING丢失，还要重发第二次、第三次，才能确定有无该设备。一个C类子网可设置256台设备，此项搜索工作量非常大，占用较多网管计算机处理能力和网络带宽。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有DSLAM级联组网时网络拓扑发现中存在的配置复杂，占用较多网管计算机处理能力和网络带宽，拓扑发现效率低等问题，提供一种新的DSLAM级联组网的自动拓扑发现的方法。

本发明的目的是这样实现的：

DSLAM级联组网图如图1所示。

多个DSLAM级联组网时，使用传统方法每个DSLAM需要带内带外配置不同IP地址，DSLAM互连针对叶节点需要建立多条网管VC连接，配置烦琐。为了更容易实现多个DSLAM的组网互连，使任意节点的带内带外网管计算机能管理全网DSLAM节点，本发明通过修改DSLAM设备核心交换卡中的网络协议栈，可以实现级联组网时每个节点使用唯一IP地址，每个级联方向只需建立一条级联VC连接，级联带内带外网管互通使用二层数据链路层的转发，网管可以实现二层任意方向互通，效率更高。

本发明采用的基于以太网技术、工作于数据链路层自定义拓扑发现协议，从级联组网中的任意DSLAM核心交换卡上发出拓扑发现广播包，广播到网络中的所有节点，收到拓扑发现询问广播包的其它DSLAM节点回复拓扑发现回答包；源广播节点通过本发明设计的自动拓扑算法得到全网拓扑结构，与采用PING包搜索，等待ICMP回应的拓扑算法相比，本发明设计的自动拓扑算法及自定义拓扑发现帧结构具有实现方式简单，开通配置特别容易，系统占用开销小等特点。

具体地说：

本发明通过修改DSLAM核心交换卡中的网络协议栈，由虚拟驱动程序(VirtualDiver，简称VDR)向传输控制协议/网际协议(Transfer Control Protocol/InternetProtocol，简称TCP/IP)层注册，整个节点仅使用唯一IP地址，在VDR层下增加了802.11桥，增强驱动程序(Enhance Driver，简称END)，多个带内VC都与802.11桥相连。这样，每个级联方向只需建立一条级联VC连接，带内带外网口可以实现基于二层的任意方向互通的优点。

本发明设计了基于以太网技术、工作于数据链路层的自定义全网自动拓扑发现协议及自动拓扑发现算法。网络计算机每隔一段时间，通过DSLAM核心交换卡中的代理发出自动拓扑询问帧，其它节点DSLAM核心交换卡中的代理接收到自动拓扑询问帧后，回答自动拓扑回答帧。源发起自动拓扑询问帧的节点收到回答帧以后，采用自动拓扑发现算法对回答帧进行分析，从而获知全网结构。

本发明具有以下优点和积极效果：

采用如上所述设计方法，多个DSLAM设备级联组网时，任意节点的带内带外网管计算机能方便管理全网DSLAM节点，每个节点只需配置唯一IP地址，每个级联方向只需建立一条级联VC连接，可以实现二层任意方向互通；自动拓扑发现协议实现简单，占用网管计算机资源和系统带宽小等特点。

附图说明

图1-DSLAM级联组网图；

图2-传统的DSLAM核心交换卡中的网络协议栈图；

图3-修改后的DSLAM核心交换卡中的网络协议栈图；

图4-自动拓扑询问帧图；

图5-自动拓扑回答帧图。

其中：

XY-修改后的DSLAM核心交换卡中的网络协议栈，简称协议栈。

XW-自动拓扑询问帧，简称询问帧。

HD-自动拓扑回答帧，简称回答帧。

1-带内网管计算机。

2-带外网管计算机。

3-DSLAM节点，包括：

A-A节点，MAC地址为M_A；

B-B节点，MAC地址为M_B；

C-C节点，MAC地址为M_C；

D-D节点，MAC地址为M_D；

E-E节点，MAC地址为M_E；

F-F节点，MAC地址为M_F；

G-G节点，MAC地址为M_G。

4-ATM或IP骨干网。

5-TCP/IP协议栈中的TCP/IP网络层。

6-带外网口驱动程序(END)。

7-带外网口。

8-带内网管通道虚拟驱动程序(VDR)。

9-带内网管虚通道(VC)。

10-802.11桥，即802.11的软件实现的桥协议。

11-目的MAC地址[MAC(Media Access Control)-媒体入口控制]。

12-源MAC地址。

13-协议类型，自定义拓扑发现协议类型字段。

14-填充字段，当帧长小于64字节时填到64字节最小以太网包长。

15-自身MAC地址，回答自动拓扑询问帧的叶节点DSLAM的MAC地址。

16-桥表字段，桥学习到的源MAC地址。

17-端口，桥学习到的对就源MAC地址所在端口。

具体实施方式

1、底层网络协议栈的实现

传统的DSLAM核心交换卡中的网络协议栈如图2所示，END6和多个VDR8向TCP/IP网络层5注册时，需要配置多个不同的IP地址；带内和带外网口需要通过TCP/IP网络层5才能互通，占用系统开销大；多级DSLAM互通时，叶节点需要分别建立多条互连的VC9，配置复杂。

通过修改的DSLAM核心交换卡中的网络协议栈如图3所示，由一个VDR8向TCP/IP网络层5注册，这样只需向TCP/IP层注册一次，从而整个节点仅使用唯一IP地址。在VDR8层下增加802.11桥10，原来的END6、多个带内VC8都与802.11桥10相连，这样，每个级联方向只需建立一条级联VC连接，带内带外网口可以实现基于二层的任意方向互通的优点。

2、基于以太网技术、工作于数据链路层的自定义全网自动拓扑发现协议的实现

1)网络计算机每隔一段时间，通过DSLAM核心交换卡中的代理发出自动拓扑询问帧XW，格式如图4所示。目的MAC地址11使用广播地址Oxffffff，源MAC地址12使用发出自动拓扑询问帧XW的DSLAM节点MAC地址，协议类型13为标识自动拓扑询问帧XW类型使用，填充字段14补足帧长到以太网最小帧长。

2)其它节点DSLAM核心交换卡中的代理接收到自动拓扑询问帧后XW，回答自动拓扑回答帧HD。自动拓扑回答帧HD格式如图5所示。自动拓扑发回答帧HD的目的MAC字段11为收到的询问帧XW的源MAC地址12；源MAC地址12字段为本节点的MAC地址；桥表字段16中填上桥所学习到的源MAC地址12(自动拓扑询问帧所来端口学习的MAC地址除外)；端口17字段中为对应桥学习的源MAC地址12所在端口。

3、自动拓扑发现算法的实现

源发起自动拓扑询问帧XW的节点收到回答帧HD以后，采用自动拓扑发现算法对回答帧HD进行分析，从而获知全网结构。

具体算法如下：

①A节点A发起拓扑询问，B节点B、C节点C、D节点D、E节点E、F节点F和G节点G收到自动拓扑发现询问帧XW以后使用回答帧HD回答除各自上联端口(即发起拓扑询问端口)端口MAC地址表；

②A节点A收到各节点的回答帧HD后，首先选出MAC地址表只有自身MAC地址的节点，即可得知整个网络中各个方向的最末叶节点；然后选出MAC地址表中只有一项的节点，即为第二层节点，MAC地址表中的那一项即它所带叶节点的MAC地址和端口；再选出MAC地址表中有二项的节点，如两项MAC地址都为最末叶节点地址，则此节点为带两个叶节点的第二层节点，如两项中有一项为第二层节点地址，则此节点为第三层叶节点，MAC地址表中的第二层节点为它的节点；如此类推，直到最终A节点A所连接的DSLAM确定，则全网拓扑结构全部确定。

③每过一段时间A节点A重新发起询问，算出全网拓扑结构，可以即时排除已经断开连接的DSLAM节点。

Claims (1)

1、一种宽带数字用户接入集中器级联组网的自动拓扑发现的方法，其特征在于有下列步骤：

1)底层网络协议栈的实现

基于协议栈(XY)，由一个VDR(8)向TCP/IP网络层(5)注册，在VDR(8)层下增加802.11桥(10)，使END(6)和多个带内VC(8)都与802.11桥(10)相连；

2)自动拓扑发现协议的实现

①网络计算机每隔一段时间，通过DSLAM核心交换卡中的代理发出自动拓扑询问帧(XW)，目的MAC地址11使用广播地址Oxffffff，源MAC地址12使用发出自动拓扑询问帧(XW)的DSLAM节点MAC地址，协议类型(13)为标识自动拓扑询问帧(XW)类型使用，填充字段(14)补足帧长到以太网最小帧长；

②其它节点DSLAM核心交换卡中的代理接收到自动拓扑询问帧(XW)后，回答自动拓扑回答帧(HD)，自动拓扑发回答帧(HD)的目的MAC字段(11)为收到的询问帧(XW)的源MAC地址(12)；源MAC地址(12)字段为本节点的MAC地址；桥表字段(16)中填上桥所学习到的源MAC地址(12)，自动拓扑询问帧所来端口学习的MAC地址除外；端口(17)字段中为对应桥学习的源MAC地址(12)所在端口；

3)自动拓扑发现算法的实现

源发起自动拓扑询问帧(XW)的节点收到回答帧(HD)以后，采用自动拓扑发现算法对回答帧(HD)进行分析，从而获知全网结构；

具体算法如下：

①A节点(A)发起拓扑询问，B节点(B)、C节点(C)、D节点(D)、E节点(E)、F节点(F)和G节点(G)收到自动拓扑发现询问帧(XW)以后使用回答帧(HD)回答除各自上联节点端口MAC地址表；

②A节点(A)收到各节点的回答帧(HD)后，首先选出MAC地址表只有自身MAC地址的的节点，即可得知整个网络中各个方向的最末叶节点；然后选出MAC地址表中只有一项的节点，即为第二层节点，MAC地址表中的那一项即它所带叶节点的MAC地址和端口；再选出MAC地址表中有二项的节点，如两项MAC地址都为最末叶节点地址，则此节点为带两个叶节点的第二层节点，如两项中有一项为第二层节点地址，则此节点为第三层叶节点，MAC地址表中的第二层节点为它的节点；如此类推，直到最终A节点(A)所连接的DSLAM确定，则全网拓扑结构全部确定；

③每过一段时间A节点(A)重新发起询问，算出全网拓扑结构，可以即时排除已经断开连接的DSLAM节点。

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