CN103984750A - 基于b/s框架模式的拓扑图生成方法 - Google Patents

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余浚涛
张善海
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China Railway No 10 Engineering Group Co Ltd
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Abstract

本发明涉及拓扑图技术领域,尤其涉及基于B/S框架模式的拓扑图生成方法。具体包括如下步骤:建立拓扑图数学模型;将图形元素抽象化和对象化;自动生成网络拓扑图并存储拓扑图信息;通过B/S数据交换接口实现客户端与服务器端的数据交换;建立拓扑图自动展现模型自动展现拓扑图;将生成的物理和逻辑拓扑图合并或分离展现;手工设计优化编辑自动生成的拓扑图。本发明基于B/S框架模式生成拓扑图,可所见即所得地编辑和展现拓扑图,具有几何图形的绘画、节点联动、操作的回退再现过程、画布空间的整体或局部的放大缩小、上下左右平移等功能,并可达到手工编辑与自动展现的完美结合。同时,可实现各种OS平台的兼容性、灵活性和易扩展性。

Description

基于B/S框架模式的拓扑图生成方法
技术领域
本发明涉及拓扑图技术领域,尤其涉及基于B/S框架模式的拓扑图生成方法。
背景技术
目前, 随着网络技术的迅速发展, 网络规模的不断扩大, 网络结构也越来越复杂, 对拓扑模型、生成算法和拓扑设计器的要求也越来越高。拓扑模型研究经历了从随机型到层次型, 再到幂率型的过程。然而到目前为止, 网络领域和图形理论的研究者都没有找到公认的统一的标准来衡量一个拓扑图的好与坏。因为网络与生俱来的异构性、动态性、开放性和发展性决定的。所以, 研究者只能对尽可能多的实例分析和实验, 从而对实际的物理逻辑拓扑更趋向于真实的呈现。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种适用范围广、所见即所得的基于B/S框架模式的拓扑图生成方法。
为实现上述目的,本发明采用的具体方案如下:
一种基于B/S框架模式的拓扑图生成方法,包括如下步骤:
(1)建立拓扑图数学模型:拓扑图数学模型为图G,由节点集合V和边集合E组成;边集合包括有向边和无向边两种,所含图形元素有点(节点)、线(边)、椭圆、矩形、圆弧等。画布左上角为原点,横向右为正向x轴,纵向下为正向y轴。存储方式为拓扑图以XML数据格式存储图形内容及相关属性、拓扑点存储点与物理设备的关联关系、拓扑线存储起始节点、终止节点、起始接口、终止接口,以及区分物理连接、逻辑连接、手工连接等。
(2)将图形元素抽象化和对象化:将物理设备抽象为图中的节点,即对象XNode; 把物理设备间的连接线抽象为图中的边,即对象XLine;节点属性包含(x,y,w,h), x是横向坐标, y是纵向坐标, w是节点宽度, h是节点高度;边属性包括(tail,head, ifTail,ifHead,width,style,RGB,mxy),tail为起始节点,head为终止节点,ifTail为起始接口,ifHead为终止接口,width为连线宽度,style为连线样式,RGB为连线颜色,mxy为中间点坐标。
(3)自动生成网络拓扑图并存储拓扑图信息:根据网络配置信息,发起自动拓扑过程,选择生成物理层拓扑图和/或逻辑层拓扑图,并分别以V(G)、E(G)存储拓扑图的点和边信息,以XML数据格式存储拓扑图G的空间坐标和样式信息。
(4)拓扑图数据对象化及序列化: 通过对拓扑图数据的对象化和序列化以及XML数据解析在Applet客户端展现自动生成的拓扑图;序列化的点对象保存拓扑图中的节点信息和属性,序列化的线对象保存拓扑图中的边属性和样式信息,节点对象XNode和边对象XLine均实现java.io.Serializable、 java.lang.Cloneable接口,通过XPath表达式解析和处理以XML数据格式保存的拓扑信息,方便扩展和优化拓扑接口。
(5)客户端与服务端数据交换:通过B/S数据交换接口实现客户端与服务器端的数据交换,客户端基于Applet通过TCP Socket与服务器端通讯,XML数据交换。
(6)拓扑图自动展现:建立拓扑图自动展现模型,根据拓扑图节点的出度入度,自动分析出核心设备并将核心设备节点均匀分布在内层圆上,然后根据级别依次向外层圆分布,最终把所有点分布在整个画布上。
(7)拓扑状态图展现:将生成的物理和逻辑拓扑图合并或分离展现。    
(8)手工设计优化编辑自动生成的拓扑图: 通过鼠标和键盘人工操作完成节点和边的增加、移动、删除以及样式修改相应操作,优化拓扑图的展现和外观效果。
    在步骤(8)手工设计优化编辑自动生成的拓扑图过程中,记录图形元素的运动轨迹和变化,通过鼠标和/或键盘移动节点,与本移动节点关联的边亦同步跟随,节点移动过程中边的端点坐标分别为起始节点和终止节点的中心坐标, 节点停止移动后边的端点坐标为节点椭圆与边的交点坐标。图的任意变化均生成一个变化序号,一个变化序号可能对应多个节点或边的属性变化。
     在步骤(8)手工设计优化编辑自动生成的拓扑图过程中可进行设计过程的撤销与重做操作,具体为:图形元素都保持一个状态计数,并通过克隆和复制得到对象的状态前序和状态后序,每做一个编辑动作生成一个与图形元素状态计数相关联的动作序号,根据动作序号完成设计操作的撤销与重做,当重做过程产生新的动作序号时,丢弃未重做的动作序号。
在拓扑图运行过程中,设计图形元素的不同状态展现方式,分别是[0]未知、[1]正常、[2]预警、[3]异常、[4]中断, 状态级别依次增加。设备或线路异常时, 节点或边对象变换成预警模式,自动闪动并展现预警样式, 配有预警声音等。
本发明根据网络配置信息,设置起始地址、种子地址、地址前缀、拓扑模式、发现协议(STP/CDP/ARP/OSPF/RIP/EIGRP)等信息,自动生成拓扑图,可选择生成二层物理层拓扑图和/或三层逻辑层拓扑图,并分别以V(G)、E(G)存储拓扑图的节点和边信息,以XML数据格式存储拓扑图G的空间坐标、样式等信息。通过对拓扑图对象的抽象化和序列化,以及XML数据解析在Applet客户端展现自动生成的拓扑图。序列化的点对象保留拓扑图中的节点信息和属性,序列化的线对象保留拓扑图中的边属性和样式信息,通过XPath表达式解析和处理拓扑图以XML数据格式保存的其他信息,方便扩展和优化拓扑信息。同时,贯穿在拓扑图编辑过程中还可进行拓扑图设计过程的撤销和重做操作,这样,在客户端通过键盘或鼠标的简单操作,就能所见即所得地编辑优化拓扑图。本发明所述方法同样可用于生成设备对象的面板图。
本发明基于B/S框架模式生成拓扑图,可所见即所得地编辑和展现拓扑图,具有几何图形的绘画、节点联动、操作的回退再现过程、画布空间的整体或局部的放大缩小、上下左右平移等功能,并可达到手工编辑与自动展现的完美结合。同时,可实现各种OS平台的兼容性、灵活性和易扩展性。
附图说明
图1是本发明的流程图;
图2是本发明所述设计过程的撤销与重做的示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种基于B/S框架模式的拓扑图生成方法,包括如下步骤:
(1)建立拓扑图数学模型:拓扑图数学模型为图G,由节点集合V和边集合E组成,如:
G = (V,  E)
V(G) = {V1, V2, V3} 
E(G) = {(V1, V2), (V1, V3), <V2, V3>}。
(2)将图形元素抽象化和对象化:将物理设备抽象为图中的节点,即对象XNode,把物理设备间的连接线抽象为图中的边, 即对象XLine。
对象XNode描述如下:
      <node ID="101" OID="N01">
<x/><y/><w/><h/>
</node>
其中 /node/ID  为唯一编号
     /node/OID 为对应对象类型编号
     /node/x 为横向坐标
     /node/y 为纵向坐标
     /node/w 为节点宽度
     /node/h 为节点高度
对象XLine描述如下:
  <line ID="301" OID="L01">
<tail/><head/><ifTail/><ifHead/><mxy/><width/><style/><RGB/>
</line>
其中 /line/ID  为唯一编号
/line/OID 为对应对象类型编号
     /line/tail 为起始节点ID
     /line/head 为终止节点ID
     /line/ifTail 为起始接口
     /line/ifHead 为终止接口
     /line/mxy  为中间点坐标
     /line/width 为连线宽度
     /line/style 为连线样式
     /line/RGB 为连线颜色。
(3)自动生成网络拓扑图: 根据网络配置信息,设置起始地址、种子地址、地址前缀、拓扑模式、发现协议(STP/CDP/ARP/OSPF/RIP/EIGRP)等信息,发起自动拓扑过程。可选择的生成物理层拓扑图或逻辑层拓扑图,或物理层逻辑层均生成模式,并以V(G)、E(G)分别存储拓扑图的节点和边信息,以XML数据格式存储拓扑图G的空间坐标、样式等信息。
(4)拓扑图数据对象化及序列化: 通过对拓扑图数据的对象化和序列化,以及XML数据解析在Applet客户端展现自动生成的拓扑图。序列化的点对象保存拓扑图中的节点信息和属性,序列化的线对象保存拓扑图中的边属性和样式信息。节点对象XNode和边对象XLine均实现java.io.Serializable、 java.lang.Cloneable接口,通过XPath表达式解析和处理以XML数据格式保存的拓扑信息,方便扩展和优化拓扑接口。
(5)客户端与服务端数据交换: 通过B/S数据交换接口实现客户端与服务器端的数据交换,客户端基于Applet并通过TCP Socket与服务器端通讯,XML数据交换。
(6)拓扑图自动展现:建立拓扑图自动展现模型,根据拓扑图节点的出度入度,自动分析出核心设备并将核心设备节点均匀分布在内层圆上,然后根据级别依次向外层圆分布,最终把所有点分布在整个画布上。
 (7)判断是否需对拓扑图进行优化,如果需优化,按如下步骤进行:通过鼠标拖拽或键盘移动节点,与本移动节点关联的边亦同步跟随,节点移动过程中边的端点坐标分别为起始节点和终止节点的中心坐标, 节点停止移动后边的端点坐标为节点椭圆与边的交点坐标;图的任意变化均生成一个变化序号,一个变化序号可能对应多个节点或边的属性变化。优化后再与服务器端数据交换,将数据反馈给服务器端,再按步骤(4)、(5)、(6)依次进行,直至不需再进行优化,则进行下一步骤。
(8)图形元素的状态计算:在拓扑图运行过程中,将图形元素的状态设计为5个级别, 分别是: [0]未知、[1]正常、[2]预警、[3]异常、[4]中断, 状态级别依次增加。状态公式设计如下:
F1.0. 预处理单元: [BEGIN:P_xx=M_xx(params);]
      BEGIN: 预处理单元标识
      P_xx:  参数名 值类型由M_xx返回值确定
      M_xx:  方法名 返回类型及参数类型仅限于 [int,long,double, String]
      params: 参数列表 参数类型由M_xx方法确定 并保持完全一致
F1.1. 验证单元: (ZB:YSF:QJ)
      ZB:  指标 OID 或 TOID [以T开头] 或 P_xx [以P_开头 预处理指标]
      YSF: 运算符 [IN] [NI]
      QJ:  区间   [xxx] [xxx,xxx] [xxx,xxx) (xxx,xxx] (xxx,xxx)
                  [string] [%string] [string%] [%string%]
F1.2. 验证关系: [AND]  [OR]
      即 验证单元间的关系
F1.3. 验证组合: 即 验证单元 & 验证关系
F1.4. 状态单元: [ZT:YZZH]
      ZT:  [1]正常 [2]预警 [3]异常
      YZZH: 同 F1.3.
F1.5. 状态公式: [FWBS:GLTJ:ZTDY]
      FWBS: 即 范围标识 [R]行 [T]表
      GLTJ: 即 过滤条件 同 F1.3.
      ZTDY: 即 状态单元 同 F1.4.
F1.6. 带预处理单元的状态公式: 
[BEGIN:P_xx=M_xx(params);][FWBS:GLTJ:ZTDY][FWBS:GLTJ:ZTDY]
      [BEGIN:P_xx=M_xx(params);] 同 F1.0. 预处理单元
   (9)拓扑状态图展现:对生成的物理和逻辑拓扑图进行合并或分离,可以分别展现不同协议下的拓扑信息,节点和边实时动态反应物理设备和连接状态。其中二层数据链路层拓扑关系为物理拓扑,反映的是设备间真实的物理直连关系;三层路由层拓扑关系为逻辑拓扑,反映的是设备间的路由关系;物理层和逻辑层拓扑既可合并展现又可单独展现。
在拓扑图的编辑过程中可进行动作的撤销与重做,具体为图形元素都保持一个状态计数,并通过克隆和复制得到对象的状态前序和状态后序,每做一个编辑动作生成一个与图形元素状态计数相关联的动作序号,根据动作序号完成设计操作的撤销与重做,当重做过程产生新的动作序号时,丢弃未重做的动作序号。如图2所示。
(a) 执行了5个关联顺序动作,动作序号分别为1到5,其中5为当前状态点;
(b) 执行了3次回退操作后,则2为当前状态点;
(c) 执行了2次重做操作,则3,4进行了还原操作,且4为当前状态点;
  (d) 执行了新的编辑动作,则原来的动作序号5标记为5X并自动丢弃,且产生了新的动作序号5,为当前状态点。
  执行保存操作则Applet客户端会自动与服务器端进行数据同步,完成拓扑图的设计优化过程。

Claims (4)

1.一种基于B/S框架模式的拓扑图生成方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)建立拓扑图数学模型:拓扑图数学模型为图G,由节点集合V和边集合E组成;
(2)将图形元素抽象化和对象化:将物理设备抽象为图中的节点,即对象XNode;把物理设备间的连接线抽象为图中的边, 即对象XLine;
(3)自动生成网络拓扑图并存储拓扑图信息:根据网络配置信息,发起自动拓扑过程,选择生成物理层拓扑图和/或逻辑层拓扑图,并分别以V(G)、E(G)存储拓扑图的点和边信息,以XML数据格式存储拓扑图G的空间坐标和样式信息;
(4)拓扑图数据对象化及序列化: 通过对拓扑图数据的对象化和序列化以及XML数据解析在Applet客户端展现自动生成的拓扑图;序列化的点对象保存拓扑图中的节点信息和属性,序列化的线对象保存拓扑图中的边属性和样式信息,节点对象XNode和边对象XLine均实现java.io.Serializable、 java.lang.Cloneable接口,通过XPath表达式解析和处理以XML数据格式保存的拓扑信息;
(5)客户端与服务端数据交换:通过B/S数据交换接口实现客户端与服务器端的数据交换,客户端基于Applet通过TCP Socket与服务器端通讯,XML数据交换; 
(6)拓扑图自动展现:建立拓扑图自动展现模型,根据拓扑图节点的出度入度,自动分析出核心设备并将核心设备节点均匀分布在内层圆上,然后根据级别依次向外层圆分布,最终把所有点分布在整个画布上;
(7)拓扑状态图展现:将生成的物理和逻辑拓扑图合并或分离展现,分别展现不同协议下的拓扑信息,节点和边实时动态反映物理设备和连接状态;
(8)手工设计优化编辑自动生成的拓扑图: 通过鼠标和键盘人工操作完成节点和边的增加、移动、删除以及样式修改相应操作,优化拓扑图的展现和外观效果。
2.根据权利要求1所述的基于B/S框架模式的拓扑图生成方法,其特征在于:在步骤(8)手工设计优化编辑自动生成的拓扑图过程中,记录图形元素的运动轨迹和变化,通过鼠标和/或键盘移动节点,与本移动节点关联的边亦同步跟随,节点移动过程中边的端点坐标分别为起始节点和终止节点的中心坐标, 节点停止移动后边的端点坐标为节点椭圆与边的交点坐标。
3.根据权利要求2所述的基于B/S框架模式的拓扑图生成方法,其特征在于:在步骤(8)手工设计优化编辑自动生成的拓扑图过程中可进行设计过程的撤销与重做操作,具体为:图形元素都保持一个状态计数,并通过克隆和复制得到对象的状态前序和状态后序,每做一个编辑动作生成一个与图形元素状态计数相关联的动作序号,根据动作序号完成设计操作的撤销与重做,当重做过程产生新的动作序号时,丢弃未重做的动作序号。
4.根据权利要求2所述的基于B/S框架模式的拓扑图生成方法,其特征在于:在拓扑图运行过程中,设计图形元素的不同状态展现方式,分别是[0]未知、[1]正常、[2]预警、[3]异常、[4]中断, 状态级别依次增加。
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