基于MAC 地址定向搜索的网络拓扑自发现方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于MAC地址定向搜索的网络拓扑自发现方法和装置，涉及通信网络管理领域。本发明专利技术针对实际网络的拓扑结构特征，提出了一种基于MAC地址定向搜索的网络拓扑自发现方案，该方案引入网络层级权重值，根据权重值对全网设备预排序，形成以根端口为起点的搜索队列，以MAC地址为关键值多线程并发执行定向搜索，规避了全网遍历MAC地址转发表的搜索方式，大大减少了设备间交叉搜索量及时间开销，提高了搜索的针对性和时效性。本发明专利技术解决了在大型通信网络中跨厂家、跨型号、跨设备种类的网络拓扑自发现存在的问题，可以缩短网络拓扑自发现的时间开销，提高搜索效率，提高输出结果的准确性。

【技术实现步骤摘要】
基于MAC地址定向搜索的网络拓扑自发现方法和装置
本专利技术涉及通信网络管理领域，特别涉及一种基于MAC地址定向搜索的网络拓扑自发现方法和装置。
技术介绍
网络拓扑管理是通信网络管理的核心组件，其明确了通信网络中设备的网络层级以及设备间的中继链路。当前网络拓扑管理主要采用人工填写资料的维护方式。随着网络规模的扩大以及运维要求的提高，人工维护海量资料无法在准确性与时效性上满足实际工作的需要。因此，在网络智能运维管理体系的建设中，网络拓扑的自发现功能不可或缺。当前的网络拓扑自发现的方法主要可分三类:利用网络设备自身支持的厂家专有的邻居协议，发现设备间中继链路，从而生成网络拓扑。该类方法要求全网设备必须支持统一的邻居协议，而实际网络存在众多不同厂家的设备，导致该类方法不能发现不同厂家间的邻居设备，故无法自动生成实际的网络拓扑。采用读取规范化的端口标注信息的方式，以标注信息逐条匹配生成设备端口的中继链路。这类方法要求设备端口必须按照规范性配置标注信息；而在实际网络维护中，标注信息的人工填写无法保证端口标注信息的规范性和完整性，尤其在大型通信网络中，端口的标注信息的不规范及缺失现象频现，大大降低了这类方法实际执行的效果，甚至根本无法执行。遍历全网网络设备的MAC地址转发表，以定制的MAC地址关联规则分析生成网络拓扑。为了明确设备间的父子关系，这类方法不但遍历时交叉搜索频度高，运算规模大，时间开销长，而且遍历结果中冗余或无效数据多，尤其实际网络存在诸多异构情况，不易获得正确拓扑。
技术实现思路
为了解决目前网络拓扑自发现方法存在的各种问题，本专利技术提出一种基于MAC（MediaAccessControl，媒体接入控制）地址定向搜索的网络拓扑自发现方法和装置。本专利技术实施例的一个方面提供了一种基于MAC地址定向搜索的网络拓扑自发现方法，包括：通过循环检测预设的网管IP地址段发现网络中的设备，并采集设备的基本信息，包括网管IP、网管MAC地址和设备型号；根据网络层级权重值对发现的全网设备排序，形成以根端口为起点的网络拓扑搜索队列；在网络拓扑搜索队列中以网管MAC地址为关键值并发执行定向搜索，以便发现网络拓扑。本专利技术实施例的另一方面提供了一种基于MAC地址定向搜索的网络拓扑自发现装置，包括：设备发现及信息采集模块，用于通过循环检测预设的网管IP地址段发现网络中的设备，并采集设备的基本信息，包括网管IP、网管MAC地址和设备型号；搜索队列建立模块，用于根据网络层级权重值对发现的全网设备排序，形成以根端口为起点的网络拓扑搜索队列；网络拓扑发现模块，用于在网络拓扑搜索队列中以网管MAC地址为关键值并发执行定向搜索，以便发现网络拓扑。本专利技术针对实际网络的拓扑结构特征，提出了一种基于MAC地址定向搜索的网络拓扑自发现方案，该方案引入网络层级权重值，根据权重值对全网设备预排序，形成以根端口为起点的搜索队列，以MAC地址为关键值多线程并发执行定向搜索，规避了全网遍历MAC地址转发表的搜索方式，大大减少了设备间交叉搜索量及时间开销，提高了搜索的针对性和时效性。本专利技术解决了在大型通信网络中跨厂家、跨型号、跨设备种类的网络拓扑自发现的问题，可以缩短网络拓扑自发现的时间开销，提高搜索效率，提高输出结果的准确性。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出本专利技术中采用树形结构的通信网络拓扑结构示意图；图2示出本专利技术中网络设备的发现及关键信息的自动采集一个示例性实施例的流程示意图；图3示出本专利技术中以根端口为起点的网络拓扑搜索队列建立一个示例性实施例的流程示意图；图4示出本专利技术中基于队列的多线程层间定向搜索与层内定向搜索一个示例性实施例的流程示意图；图5示出本专利技术中异构设备的实时定向搜索一个示例性实施例的流程示意图；图6示出本专利技术中基于MAC地址定向搜索的网络拓扑自发现方法一个示例性实施例的流程示意图；图7示出本专利技术中基于MAC地址定向搜索的网络拓扑自发现装置一个示例性实施例的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。从网络规划的角度上看，通信网络的拓扑结构通常采用树形结构，如附图1所示。以网络规划来分析网络拓扑的实际情况，其拓扑结构具备以下五点特征：1）网络规划中设备因不同型号所具备的功能或性能可划分为多个网络层；2）网络规划中设备可层间级联或层内级联；3）从根节点设备（以下简称为根设备）向下，设备数量逐层增多；4）根设备通常是通信网络中某类业务的核心控制设备，有多个下联端口（以下简称为根端口）与下一层设备连接（以下简称为非根设备）；非根设备的某类业务上联中继通常为单链路，其业务终结于唯一根设备的唯一根端口；5）实际网络上存在一定数量的设备，其网络层级关系与中继链路不符合网络规划。现有的大型通信网络通常为多厂家多型号设备并存，网络拓扑自发现的方法往往需要支持统一的邻居协议或规范化的端口标注信息，或者采用遍历分析MAC地址转发表的方法，在目前的网络中无法实现或执行效果不佳。鉴于当前各类拓扑自发现方法中所存在的问题，针对实际网络的拓扑结构特征，本专利技术提出了一种基于MAC地址定向搜索的网络拓扑自发现的方法。该方法引入网络层级权重值，根据权重值对全网设备预排序，形成以根端口为起点的搜索队列，以MAC地址为关键值多线程并发执行定向搜索，规避了全网遍历MAC地址转发表的搜索方式，大大减少了设备间交叉搜索量及时间开销，提高了搜索的针对性和时效性。本专利技术解决了在大型通信网络中跨厂家、跨型号、跨设备种类的网络拓扑自发现的问题，可以缩短网络拓扑自发现的时间开销，提高搜索效率，提高输出结果的准确性。经测试，本专利技术在中继条数达到7万条的商用网络中，在2小时内可以完成标准结构网络拓扑的发现过程，5小时内可以完成非标准结构网络拓扑的发现过程。本专利技术的技术方案主要通过以下四个核心功能实现：一是网络设备的发现及关键信息的自动采集；二是以根端口为起点的网络拓扑搜索队列的建立；三是基于搜索队列的多线程层间定向搜索与层内定向搜索；四是异构设备的实时定向搜索。需要说明的是，通信网络的设备管理首先需要配置网管业务，故本专利技术优先选择设备的网管业务MAC地址作为定向搜索的关键值，以确保网络上可管理到的设备均能确定出其实际的网络拓扑。以下为具体技术方案的详细说明。一、网络设备的发现及关键信息的自动采集通过循环检测预设的网管IP地址段，发现可以连通的网管IP，即网络中可管理到的设备，从而自动发起对设备关键信息的采集。其主要工作流程如附图2所示，主要本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MAC地址定向搜索的网络拓扑自发现方法，包括：通过循环检测预设的网管IP地址段发现网络中的设备，并采集设备的基本信息，包括网管IP、网管MAC地址和设备型号；根据网络层级权重值对发现的全网设备排序，形成以根端口为起点的网络拓扑搜索队列；在网络拓扑搜索队列中以网管MAC地址为关键值并发执行定向搜索，以便发现网络拓扑。

【技术特征摘要】
1.一种基于MAC地址定向搜索的网络拓扑自发现方法，包括：通过循环检测预设的网管IP地址段发现网络中的设备，并采集设备的基本信息，包括网管IP、网管MAC地址和设备型号；根据网络层级权重值对发现的全网设备排序，形成以根端口为起点的网络拓扑搜索队列，所述搜索队列是按照每个根端口划分的独立搜索队列；在网络拓扑搜索队列中以网管MAC地址为关键值并发执行定向搜索，以便发现网络拓扑。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过循环检测预设的网管IP地址段发现网络中的设备，并采集设备的基本信息包括：利用PING命令检测预设的网管IP地址段中的每一个网管IP，如果网管IP处于连通状态，则发现一台以该网管IP为标识的设备；通过测试网管口令池中口令来探测所发现设备的网管协议和网管口令，使用探测到的网管协议和网管口令采集相应设备的基本信息，包括网管IP、网管MAC地址和设备型号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据网络层级权重值对发现的全网设备排序，形成以根端口为起点的网络拓扑搜索队列包括：通过PING操作触发网管MAC地址转发表的全量更新；采集根设备的网管MAC地址转发表；将根设备的网管MAC地址转发表按照每个根端口划分为独立的搜索群，网管MAC地址转发表中的每个网管MAC地址对应一台设备；每台设备的网管MAC地址根据设备型号映射一个网络层级权重值；对每个搜索群内的MAC地址按照设备对应的网络层级权重值从小到大排序，若权重值相同则按网管IP地址从小到大排序，将各个独立的搜索群转变为各个独立的以根端口为起点的网络拓扑搜索队列。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在网络拓扑搜索队列中以网管MAC地址为关键值并发执行定向搜索，以便发现网络拓扑包括：确定网络拓扑搜索队列中各设备的上联端口，对于上联端口唯一的设备以网管MAC地址为关键值执行层间定向搜索；对于无法搜索到有效上联端口的设备，以网管MAC地址为关键值执行异构设备的定向搜索；在层间定向搜索之后，确定网络拓扑搜索队列中各设备的下联端口，对于下联端口不唯一的设备以网管MAC地址为关键值执行层内定向搜索，如果下联端口唯一，则确定出该下联端口所联的两台设备之间的层间中继链路；其中，根据网络层级权重值的值区间来划分网络层级。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对于上联端口唯一的设备以网管MAC地址为关键值执行层间定向搜索包括：按照自上而下原则，依次以下一个网络层设备的网管MAC地址为关键值，在相邻的上一个网络层的设备上搜索网管MAC地址转发表；如果下层设备的网管MAC地址出现在上层设备的上联端口，则认定为下层设备的无效级联端口，不用于中继链路确认；如果下层设备的网管MAC地址出现在上层设备的非上联端口，则该端口被认定为有效级联端口，用于中继链路确认，整合队列内所有的有效级联端口。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对于下联端口不唯一的设备以网管MAC地址为关键值执行层内定向搜索包括：对于下联端口不唯一的设备所下联的各个设备，按照网络层级权重值从小到大重新排序；在网络层级权重值最小设备的MAC地址转发表中搜索其他设备的网管MAC地址，若网管MAC地址出现的设备端口为网络层级权重值最小设备的上联端口，则认定为无效级联端口，不用于中继链路确认；若网管MAC地址出现的设备端口为网络层级权重值最小设备的非上联端口，则该端口被认定为有效级联端口，用于中继链路确认；如果仍有设备无法确认有效中继链路，在网络层级权重值次小的设备的MAC地址转发表中搜索剩余设备的网管MAC地址，进行中继链路确认；依次按网络层级权重值从小到大循环检索每台设备的MAC地址转发表，直至队列内所有设备中继链路得到确认。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对于无法搜索到有效上联端口的设备，以网管MAC地址为关键值执行异构设备的定向搜索包括：对于未定位的设备按照根端口重新划分独立的网络拓扑搜索队列；如果根端口已确定中继链路，以每个根端口独立的网络拓扑搜索队列为搜索群，按照网络层级权重值从小到大的顺序，以每个设备的网管MAC地址为搜索关键值，从根设备的根端口开始利用已经确认的中继链路两端端口，逐层逐级搜索出网管MAC地址关联的有效级联端口；若搜索结果中仅存在一个设备与相同下联端口关联，则确认设备中继链路，结束...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亚男，林尧，施文全，王凌，黄楷，刘峰，许进基，陈品洲，沈春马，陈贵青，陈玲，卞正皑，陈舒，郑凯，陈义驹，郑霖，
申请(专利权)人：中国电信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11