專利名稱：一種ip城域網(wǎng)網(wǎng)元拓撲實時發(fā)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種IP城域網(wǎng)網(wǎng)元拓撲實時發(fā)現(xiàn)方法，屬于城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著運營商城域網(wǎng)用戶的急劇增加，基于VLAN模式的二層交換機理論上只能容納IOM個用戶接入，由此在城域網(wǎng)中引入了基于QinQ模式的SVLAN，將城域網(wǎng)理論用戶增加到IOMX 10M。由此帶來的是不同設(shè)備制造商和不同時間段的不同類型的網(wǎng)絡(luò)交換機的數(shù)量和種類上的急劇膨脹，以及目前EPON設(shè)備以及WLAN的無線AP等設(shè)備加入，從而使原來相對簡單的城域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)變得愈加復雜。原來的人工開通維護模式使得交換機上配置的數(shù)據(jù)和標志資源越來越少，尤其是后期新開通用戶的可使用資源，包括IP地址、 SVLAN號、VLAN號等較難分配。如何將現(xiàn)網(wǎng)中曾經(jīng)占用但已經(jīng)作廢的配置資源釋放出來， 需要對現(xiàn)網(wǎng)所有在線用戶所占用的資源進行精確梳理。由于每個寬帶用戶貫穿城域網(wǎng)的用戶接入設(shè)備、園區(qū)設(shè)備、匯聚交換機、BAS/SR交換機，同時為了考慮到流量適配，在匯聚和 BAS/SR之間還大量“雙掛”甚至“多掛”，并非以前文獻或資料中的一個上聯(lián)，多個下聯(lián)的單一樹模式，簡要的城域網(wǎng)拓撲表示如圖1所示。針對此種問題，很多方案給出了基于PING模式的ICMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)拓撲生成方法。 但運營商的城域網(wǎng)的交換機基本關(guān)閉ICMP訪問功能，主要是因為城域網(wǎng)所有設(shè)備均在公網(wǎng)上，否則將被黑客暴力攻擊以致癱瘓；同時ICMP協(xié)議只適用于三層交換的核心網(wǎng)，而核心網(wǎng)的拓撲維護相對穩(wěn)定，不象城域網(wǎng)的用戶接入設(shè)備時刻處于開通、關(guān)閉、設(shè)備割接、設(shè)備更換維護之中。部分方案只能解決以VLAN模式的簡單組網(wǎng)，且Cisco等設(shè)備對QinQ模式支持不足，與當前城域網(wǎng)中的華為、中興等國內(nèi)設(shè)備的定義不一致；對很多采用SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)拓撲方案來說，目前城域網(wǎng)的SVLAN模式并非國際標準。因此很多廠商設(shè)備的SNMP 協(xié)議不支持標準的SVLAN協(xié)議，從而造成了使用SVLAN的匯聚交換網(wǎng)元設(shè)備的“隱藏”和“丟失”，及“隱元”問題，也是很多網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)現(xiàn)廠家所無法突破的瓶頸。另外，很多文獻中的網(wǎng)絡(luò)拓撲僅限于原理級別的推導，所推導出的網(wǎng)絡(luò)拓撲沒有校驗驗證模式，對于運營商的高規(guī)模要求，此類拓撲數(shù)據(jù)無生產(chǎn)運營意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了解決現(xiàn)有運營商城域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息維護人工化、粗糙化、不可信化，無法滿足日益膨脹和更新?lián)Q代的網(wǎng)絡(luò)交換機所帶來的網(wǎng)絡(luò)拓撲信息的準確性要求，克服傳統(tǒng)廣義優(yōu)先遍歷的低效率模式，采用基于BAS/SR層端口的實時拓撲發(fā)現(xiàn)與更新模式，提供了一種IP城域網(wǎng)網(wǎng)元拓撲實時發(fā)現(xiàn)方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案
一種IP城域網(wǎng)網(wǎng)元拓撲實時發(fā)現(xiàn)方法，包括拓撲發(fā)現(xiàn)步驟、拓撲信息校驗步驟、基于 BAS/SR端口的實時更新步驟；其中A、拓撲發(fā)現(xiàn)步驟如下
Al、對城域網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)所有寬帶用戶服務器登記的交換機進行網(wǎng)元屬性抽象提取，生成網(wǎng)元集合；
A2、二次封裝JAVA環(huán)境中的Telnet類，對步驟Al中產(chǎn)生的網(wǎng)元集合進行廣義優(yōu)先遍歷，對開通TLl接口的設(shè)備使用TLl接口訪問，然后抓取信息文本包括端口配置文件、端口信息文件、地址轉(zhuǎn)發(fā)表或路由轉(zhuǎn)發(fā)表，同時記錄會話過程相關(guān)參數(shù)；
A3、對步驟A2所有信息文本進行解析，形成對指定網(wǎng)元的屬性參數(shù)，將其定義為多元參數(shù)組，并存儲入數(shù)據(jù)庫，與網(wǎng)元信息相互關(guān)聯(lián)；
A4、以接入層交換機網(wǎng)元作為拓撲發(fā)現(xiàn)的起點，找出對應核心網(wǎng)邊緣網(wǎng)元中的物理MAC 地址，查找數(shù)據(jù)庫中該MAC地址所關(guān)聯(lián)的網(wǎng)元，建立已確認網(wǎng)元下聯(lián)端口信息的鏈狀關(guān)系網(wǎng)元集合；
A5、根據(jù)權(quán)重因子建立初步約束條件，對鏈狀關(guān)系網(wǎng)元集合進行排序，利用物理直聯(lián)網(wǎng)元的端口通信MAC地址相互學習的特性，確認網(wǎng)元上聯(lián)端口，并最終在鏈狀拓撲數(shù)據(jù)中確立網(wǎng)元、網(wǎng)元下聯(lián)端口與網(wǎng)元、網(wǎng)元上聯(lián)端口的準確信息；
B、拓撲信息校驗步驟如下
Bi、取得寬帶用戶服務器中用戶的實時撥號清單信息，以及寬帶用戶服務器中用戶登記的接入設(shè)備信息；
B2、根據(jù)撥號清單信息中用戶占用的端口，以及用戶標識的SVLAN和VLAN，查找步驟A 中Al至A5中的拓撲數(shù)據(jù)，直接找到作為葉子節(jié)點網(wǎng)元的IP地址和上聯(lián)端口 ；
B3、取得寬帶用戶服務器中用戶的登記信息，查找葉子節(jié)點網(wǎng)元的IP地址與步驟B2的校驗結(jié)果是否一致
當結(jié)果一致，則該條拓撲數(shù)據(jù)被驗證為正確； 當結(jié)果不一致，則進入步驟C;
C、基于BAS/SR端口的實時更新步驟
Cl、對指定的BAS/SR端口或者該端口上采用步驟B中Bl至B3步驟校驗后結(jié)論為錯誤的網(wǎng)元，實時抓取該端口 ARP信息，獲得當前活動用戶的參數(shù)集合，所述參數(shù)集合包括IP地址、MAC地址、SVLAN+VLAN組合，該集合包含所有下聯(lián)網(wǎng)元設(shè)備集合N以及在線用戶信息集合U;
C2、根據(jù)步驟A2得到的特定網(wǎng)元的訪問時間，生成需訪問隊列，均勻分配時間執(zhí)行A2 步驟，獲得集合N中在線的所有記錄信息文件；
C3、按照步驟A3，對步驟C2獲得的記錄信息文件進行解析，入庫存儲； C4、選取步驟Cl步驟中的集合U，查找用戶MAC地址是否在集合N中的端口轉(zhuǎn)發(fā)表中出現(xiàn)，當該用戶的SVLAN+VLAN組合信息均一致，得到該用戶的唯一路徑，從而獲得該用戶的拓撲鏈路；
C5、執(zhí)行步驟A中的A5步驟，重新獲得拓撲數(shù)據(jù)信息；
C6、執(zhí)行步驟B所述的校驗步驟，再次校驗拓撲數(shù)據(jù)的正確性；完成網(wǎng)元拓撲實時更新。 進一步的，本發(fā)明的IP城域網(wǎng)網(wǎng)元拓撲實時發(fā)現(xiàn)方法，步驟Al所述交換機含網(wǎng)絡(luò)層交換機和數(shù)據(jù)鏈路層交換機，所述網(wǎng)元屬性包括IP地址、類型、權(quán)重因子。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果
拓撲發(fā)現(xiàn)步驟不采用傳統(tǒng)的SNMP模式，而是使用超級用戶權(quán)限的Telnet模式獲取網(wǎng)元信息；突破純網(wǎng)絡(luò)劃分界限，不僅包含數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)元，還包括網(wǎng)絡(luò)邊緣層網(wǎng)元；根據(jù)網(wǎng)元在網(wǎng)絡(luò)中的功能分配特定權(quán)重指數(shù)；不是采用廣義優(yōu)先遍歷法占用資源，而是對選取 BSS中指定的網(wǎng)元進行遍歷，自葉子節(jié)點向根節(jié)點推導出拓撲數(shù)據(jù)，縮短了時間和增強了效率。拓撲信息校驗步驟利用實時實際用戶撥號清單信息，根據(jù)用戶貫穿網(wǎng)絡(luò)邏輯拓撲的唯一路徑性，校驗其拓撲信息的正確性，提供可信的網(wǎng)絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)。、實時更新步驟是對于校驗出錯或者對指定網(wǎng)元拓撲需要實時發(fā)現(xiàn)和更新的需求，采用多用戶并發(fā)線程取得在線用戶MAC地址，并由在線用戶的MAC地址為唯一路徑性推導出拓撲數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)拓撲中的局部信息進行更新，利用校驗出錯或受疑端口進行受限集合訪問、抓取，由于將目標集合非常小，因此可以由根節(jié)點向接入網(wǎng)元執(zhí)行，采用用戶MAC 地址作為葉子節(jié)點進行探尋，由此得出的拓撲數(shù)據(jù)經(jīng)校驗后，信息正確可信度為100%。理論分析和實際測試都顯示，與現(xiàn)有手動拓撲查詢方式，以及只在某一家制造商設(shè)備的拓撲生成方法(一般制造商不開發(fā)其他制造商的拓撲發(fā)現(xiàn)系統(tǒng))，如果采用本發(fā)明所述方法，對于解決城域網(wǎng)多制造商，多種類設(shè)備，多數(shù)量的大網(wǎng)，實時拓撲生成的方法的處理速度更快、比對正確率更高，達到了可信的運營級要求。本發(fā)明利用集合論的方法，在校驗出錯的拓撲信息中進行局部刷新，避免全網(wǎng)拓撲發(fā)現(xiàn)的繁冗性，并最終依舊通過實際用戶的個人信息對實時生成的拓撲數(shù)據(jù)進行校驗和確認，為運營商的運行維護提供準確、同步的現(xiàn)網(wǎng)拓撲信息，并為將來的自動開通運營系統(tǒng)做了堅實的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準備。


圖1是城域網(wǎng)簡要拓撲連接示意圖。圖2是通用拓撲發(fā)現(xiàn)的系統(tǒng)方案實現(xiàn)框圖。圖3是拓撲表示與拓撲標識示意圖。圖4是查詢端口的生成示意圖。圖5是基于BAS/SR端口的用戶MAC映射過程原理圖。圖6是管理拓撲路徑與業(yè)務拓撲路徑生成原理圖。圖7是本發(fā)明的方法流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明
如圖1所示，表明了各種類型網(wǎng)元在城域網(wǎng)中的基本位置，為表1的權(quán)重系數(shù)做了圖形化說明。圖中還標明了雙掛的存在，比如某個匯聚網(wǎng)元的一個上聯(lián)端口掛BAS，另一個上聯(lián)端口掛SR，此情況較為普遍。
權(quán)利要求
1. 一種IP城域網(wǎng)網(wǎng)元拓撲實時發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于包括拓撲發(fā)現(xiàn)步驟、拓撲信息校驗步驟、基于BAS/SR端口的實時更新步驟；其中A、拓撲發(fā)現(xiàn)步驟如下Al、對城域網(wǎng)現(xiàn)網(wǎng)所有寬帶用戶服務器登記的交換機進行網(wǎng)元屬性抽象提取，生成網(wǎng)元集合；A2、二次封裝JAVA環(huán)境中的Telnet類，對步驟Al中產(chǎn)生的網(wǎng)元集合進行廣義優(yōu)先遍歷，對開通TLl接口的設(shè)備使用TLl接口訪問，然后抓取信息文本包括端口配置文件、端口信息文件、地址轉(zhuǎn)發(fā)表或路由轉(zhuǎn)發(fā)表，同時記錄會話過程相關(guān)參數(shù)；A3、對步驟A2所有信息文本進行解析，形成對指定網(wǎng)元的屬性參數(shù)，將其定義為多元參數(shù)組，并存儲入數(shù)據(jù)庫，與網(wǎng)元信息相互關(guān)聯(lián)；A4、以接入層交換機網(wǎng)元作為拓撲發(fā)現(xiàn)的起點，找出對應核心網(wǎng)邊緣網(wǎng)元中的物理MAC 地址，查找數(shù)據(jù)庫中該MAC地址所關(guān)聯(lián)的網(wǎng)元，建立已確認網(wǎng)元下聯(lián)端口信息的鏈狀關(guān)系網(wǎng)元集合；A5、根據(jù)權(quán)重因子建立初步約束條件，對鏈狀關(guān)系網(wǎng)元集合進行排序，利用物理直聯(lián)網(wǎng)元的端口通信MAC地址相互學習的特性，確認網(wǎng)元上聯(lián)端口，并最終在鏈狀拓撲數(shù)據(jù)中確立網(wǎng)元、網(wǎng)元下聯(lián)端口與網(wǎng)元、網(wǎng)元上聯(lián)端口的準確信息；B、拓撲信息校驗步驟如下Bi、取得寬帶用戶服務器中用戶的實時撥號清單信息，以及寬帶用戶服務器中用戶登記的接入設(shè)備信息；B2、根據(jù)撥號清單信息中用戶占用的端口，以及用戶標識的SVLAN和VLAN，查找步驟A 中Al至A5中的拓撲數(shù)據(jù)，直接找到作為葉子節(jié)點網(wǎng)元的IP地址和上聯(lián)端口 ；B3、取得寬帶用戶服務器中用戶的登記信息，查找葉子節(jié)點網(wǎng)元的IP地址與步驟B2的校驗結(jié)果是否一致當結(jié)果一致，則該條拓撲數(shù)據(jù)被驗證為正確； 當結(jié)果不一致，則進入步驟C;C、基于BAS/SR端口的實時更新步驟Cl、對指定的BAS/SR端口或者該端口上采用步驟B中Bl至B3步驟校驗后結(jié)論為錯誤的網(wǎng)元，實時抓取該端口 ARP信息，獲得當前活動用戶的參數(shù)集合，所述參數(shù)集合包括IP地址、MAC地址、SVLAN+VLAN組合，該集合包含所有下聯(lián)網(wǎng)元設(shè)備集合N以及在線用戶信息集合U;C2、根據(jù)步驟A2得到的特定網(wǎng)元的訪問時間，生成需訪問隊列，均勻分配時間執(zhí)行A2 步驟，獲得集合N中在線的所有記錄信息文件；C3、按照步驟A3，對步驟C2獲得的記錄信息文件進行解析，入庫存儲； C4、選取步驟Cl步驟中的集合U，查找用戶MAC地址是否在集合N中的端口轉(zhuǎn)發(fā)表中出現(xiàn)，當該用戶的SVLAN+VLAN組合信息均一致，得到該用戶的唯一路徑，從而獲得該用戶的拓撲鏈路；C5、執(zhí)行步驟A中的A5步驟，重新獲得拓撲數(shù)據(jù)信息；C6、執(zhí)行步驟B所述的校驗步驟，再次校驗拓撲數(shù)據(jù)的正確性；完成網(wǎng)元拓撲的實時更新。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的通用拓撲發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于步驟Al所述交換機含網(wǎng)絡(luò)層交換機和數(shù)據(jù)鏈路層交換機，所述網(wǎng)元屬性包括IP地址、類型、權(quán)重因子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種IP城域網(wǎng)網(wǎng)元拓撲實時發(fā)現(xiàn)方法，包括拓撲發(fā)現(xiàn)步驟、拓撲信息校驗步驟、基于BAS/SR端口的實時更新步驟；其中拓撲發(fā)現(xiàn)步驟采用Telnet模式獲取網(wǎng)元信息，然后對選取BSS中指定的網(wǎng)元進行遍歷，并自葉子節(jié)點向根節(jié)點推導出拓撲數(shù)據(jù)；拓撲信息校驗步驟利用實時用戶撥號清單信息，根據(jù)用戶貫穿網(wǎng)絡(luò)邏輯拓撲的唯一路徑性，校驗其拓撲信息的正確性，提供可信的網(wǎng)絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)；實時更新步驟采用多用戶并發(fā)線程取得在線用戶MAC地址，并由在線用戶的MAC地址為唯一路徑性推導出拓撲數(shù)據(jù)，根據(jù)SLVAN+VLAN組合發(fā)現(xiàn)“隱元”的準確拓撲，對局部網(wǎng)絡(luò)進行拓撲更新，由此得出的拓撲數(shù)據(jù)，再次經(jīng)撥號清單二次校驗后，信息正確可信度為100%。
文檔編號H04L12/24GK102307129SQ201110266178
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者林曉勇, 林澤, 王發(fā)鵬, 王雋, 糜正琨 申請人:南京郵電大學