CN115550193B - 一种静态结构图与动态流量分析数据相结合的网络拓扑计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种静态结构图与动态流量分析数据相结合的网络拓扑计算方法，该方法具体步骤如下：（1）、将设备指向数据Point放到一个表中；（2）、根据规则提炼出设备连接数据；（3）、统计PointTable中各设备IP，筛选出与孤立设备IP前三个网段相同的设备，将该孤立设备与前三个网段相同的设备相连接；（4）、剔除网络拓扑图中的间接连接，生成最终网络拓扑图。根据网络部署人员的经验绘制静态网络拓扑图，同时考虑从通信流量的交互行为中动态获取网络拓扑。避免了由于业务变化而引起的***配置、通信量等方面改变的情况而引起的误判，能够较为全面和准确地表示运维***的网络拓扑图结构，提高监测覆盖面与准确率。

Description

一种静态结构图与动态流量分析数据相结合的网络拓扑计算 方法
技术领域
本发明涉及运维***中网络拓扑领域，主要是一种静态结构图与动态流量分析数据相结合的网络拓扑计算方法。
背景技术
在IT运维领域中，存在大量发现网络节点，计算网络拓扑的市场需求。通过网管软件，扫描网络节点、生成网络拓扑，首先可以让技术人员能够快速全面的掌握网络结构，其次基于网络拓扑，可以进一步进行流量监测、通断管理、故障定位、路径分析等网络常见的运维工作。
当前的拓扑绘制方法主要有两类思路，一类思路就是按照工程人员部署的经验绘制静态网络拓扑图，另一类就是从通信流量的交互行为中动态获取网络拓扑。中国专利CN109783568公开的一种网络拓扑图的生成方法、装置及存储介质，其中，所述方法包括：加载各业务***的结构化数据；对所述结构化数据进行解析，获得所述业务***对应的节点数据和节点关系数据；对所述业务***中所述节点数据包括的所有节点进行分组，获得各分组对应的节点分组数据；基于所述节点关系数据以及所述各分组对应的显示区域，生成网络拓扑图，对各节点进行显示。该专利根据已经有的***结构化数据，构建拓扑图，拓扑图的更新需要监听对应响应事件，更新阈值需要预定，生成的拓扑图信息只能用于网络维护。
此外，在绘制网络拓扑图的过程中，由于网络结构复杂、规模庞大，因此也存在大量不同品牌厂商的设备，这些设备所支持的网络发现信息标准各不一致，如思科厂商主要支持CDP、华为厂商主要支持LLDP、还有部分厂商支持FDB，为网络拓扑发现带来了很大的难度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种静态结构图与动态流量分析数据相结合的网络拓扑计算方法。本发明提出了一种将两类方法相融合的创新性思路，并综合CDP、LLDP、FDB等网络信息，并结合工程师静态经验，绘制静态网络拓扑图。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种静态结构图与动态流量分析数据相结合的网络拓扑计算方法，该方法具体步骤如下：
（1）、将设备指向数据Point放到一个表中，记为设备指向数据表PointTable，其中，设备指向数据是指一个设备的源端口上所对应的对端设备的信息；
（2）、根据设置的规则，从PointTable中提炼出设备连接数据Indirect并放到一个表中，记为IndiretTable；
（3）、统计PointTable中各设备IP，IP表示为a.b.c.d四个网段的形式，筛选出与孤立设备IP前三个网段相同的设备，将该孤立设备与前三个网段相同的设备相连接；
（4）、剔除网络拓扑图中的间接连接，生成最终网络拓扑图。
更进一步的，通过封装设备指向数据模块，将不同设备中连接信息封装为设备指向数据，并构建PointTable。
更进一步的，所述步骤（2）中的规则为：
规则1：如果Point已经有明确的对端端口，则此Point即是Indirect；
规则2：如果源设备的Point指向某对端设备，该对端设备也存在一个Point指向源设备，则这两个Point合并为一个Indirect。
更进一步的，对孤立设备进行剪枝处理：假如当前孤立设备和设备i建立了连接，而设备i和设备j、设备i和设备k均有连接，且满足，设备j和设备k的IP前三个网段a.b.c与孤立设备相同，那么删除该孤立设备和设备j、设备k的连接。
更进一步的，所述步骤（4）中，剔除网络拓扑图中的间接连接的规则如下：一个Indirect的源端口与对端端口，其源端口对应于一个Point集合，对端端口对应于一个Point集合，假如二个Point集合有交集，则说明此Indirect为间接连接，需要剔除；经过上述剔除后，剩余的Direct即为网络中的真实物理连接，绘制到拓扑上即成为网络拓扑图。
本发明的有益效果为：
1、根据网络部署人员的经验绘制静态网络拓扑图，同时考虑从通信流量的交互行为中动态获取网络拓扑。避免了由于业务变化而引起的***配置、通信量等方面改变的情况而引起的误判。
2、由于本发明结合了静态结构图与动态流量分析，能够较为全面和准确地表示运维***的网络拓扑图结构，提高监测覆盖面与准确率。
附图说明
图1为本发明的静态结构图与动态流量分析数据相结合的网络拓扑计算算法的流程示意图。
图2为孤立设备添加与剪枝的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做详细的介绍：
如图1所示，一种静态结构图与动态流量分析数据相结合的网络拓扑计算方法，在***初始阶段先识别CDP、LLDP、FDB信息，封装为设备指向数据，记为PointTable。之后根据算法，从PointTable中计算提炼出设备连接数据，记为IndiretTable；接下来在拓扑图中加入孤立设备（孤立节点）的连接信息，并对其进行剪枝；并根据算法，从IndirectTable中，剔除两个设备不是直接连接的数据，留存直接连接的数据，记为DirectTable；最后，将DirectTable中的直接连接数据，绘制到拓扑图中，生成拓扑。该方法具体步骤如下：
一、识别CDP、LLDP、FDB信息，封装为设备指向数据，记为PointTable；
设备指向数据是指，表明一个设备的网络端口上所对应的对端设备的信息。指向数据并不能表示设备间直连，只能表示存在着可能。其格式如下：
Figure 570629DEST_PATH_IMAGE001
由于不同品牌厂商的设备所支持的网络发现信息标准各不一致，如思科厂商主要支持CDP、华为厂商主要支持LLDP、还有部分厂商支持FDB，为网络拓扑架构的发现带来了很大的难度。本专利综合CDP、LLDP、FDB等网络信息，并结合工程师静态经验，绘制静态网络拓扑图。
（1）思科厂商支持的CDP信息
由于CDP协议本身就是为了进行拓扑计算所发明的算法，所以其结构与指向数据结构一致。
其结构如下：
Figure 520393DEST_PATH_IMAGE002
（2）华为厂商支持的LLDP信息
华为LLDP协议为兼容更多的设备，增加了各灵活的字段支持，因此需要利用发现的数据进行一些转换。
其结构如下：
Figure 955922DEST_PATH_IMAGE003
（3）交换机普遍支持的FDB信息
FDB信息是地址转发表，只能留存一个MAC地址，也无法确定对端会是一个设备，可能只是一个主机。
在FDB转换为Point时，如果对端设备MAC地址，可以唯一标识端口设备的端口，则可以生成对端端口，否则就标记为未知。目前有大量的网络设备，为节省MAC地址，往往所有端口都使用一个相同的MAC地址，因此无法有效确定。
其结构如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
二、从PointTable中计算提炼出设备连接数据，记为IndiretTable；
在得到设备指向数据表，即PointTable后，算法进入第二阶段，着重将其中有用的Point信息提炼出来，生成设备连接信息（注意，连接也很可能是间接连接，所以还不是最终的拓扑线路），记为Indirect，从PointTable中提炼出设备连接数据Indirect并放到一个表中，记为IndiretTable。
计算的几种规则简单说明如下：
规则1：如果Point已经有明确的对端端口，则此Point即是Indirect；
规则2：如果源设备的Point指向某对端设备，该对端设备也存在一个Point指向源设备，则这两个Point合并为一个Indirect。
三、动静态信息结合方法：
在网络构建过程中，很可能有一些设备已经加入了网络（已经分配了IP），但是由于其工作状态（如属于备份设备，不经常使用的），在进行动态流量分析时很容易获取不到其信息，这类设备称为孤立设备。因此网络拓扑会根据需要结合静态网络信息被工作人员调整，孤立设备添加与剪枝的流程如图2所示。本发明利用设备的静态属性信息将孤立设备（孤立节点）添加到网络拓扑图中，之后根据网络拓扑图自身的连接属性，对孤立设备进行剪枝。流程为首先根据PointTable中各个设备的IP将与孤立设备同一网段下的设备进行双向连接。之后判断当前连接的设备是否与同网段的其他设备相连接，如果不存在相连现象则输出网络拓扑图结构，如果存在相连现象则断开孤立设备与次级连接设备的双相连接，进行拓扑图结构的简化。
①对某一孤立设备，根据它自身的特有IP进行连接调整，统计PointTable中各设备IP，在PointTable中，IP可表示为a.b.c.d四个网段的形式，筛选出与孤立设备IP前三个网段相同的设备，将该孤立设备与前三个网段相同的设备双向连接；
②但是如果构建了过多的双向连接，不仅使得拓扑图看起来更加繁琐，在进行设备维护时也会麻烦。为了解决这个问题我们提出了如下的解决办法。
对孤立设备进行剪枝处理：对孤立设备进行剪枝处理：假如当前孤立设备和设备i建立了连接，而设备i和设备j、设备i和设备k均有连接，且满足，设备j和设备k的IP前三个网段a.b.c与孤立设备相同，那么删除该孤立设备和设备j、设备k的连接，即断开孤立设备（孤立节点）与次级同网段设备的连接。
四、剔除间接连接
对于每一个Indirect，其只是表示设备的两个端口间存在联系，但无法确定是直接连接，还是间接连接，而拓扑要求仅显示直接连接，因此还需要通过以下规则来进行剔除：
规则：一个Indirect的源端口与对端端口，其源端口对应于一个Point集合，对端端口对应于一个Point集合，假如二个Point集合有交集，则说明此Indirect为间接连接，需要剔除。
经过上述剔除后，剩余的Direct即为网络中的真实物理连接，绘制到拓扑上即可成为网络拓扑图。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种静态结构图与动态流量分析数据相结合的网络拓扑计算方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：
（1）、将设备指向数据Point放到一个表中，记为设备指向数据表PointTable，其中，设备指向数据是指一个设备的源端口上所对应的对端设备的信息；
（2）、根据设置的规则，从PointTable中提炼出设备连接数据Indirect并放到一个表中，记为IndiretTable；
（3）、统计PointTable中各设备IP，IP表示为a.b.c.d四个网段的形式，筛选出与孤立设备IP前三个网段相同的设备，将该孤立设备与前三个网段相同的设备相连接；
对孤立设备进行剪枝处理：假如当前孤立设备和设备i建立了连接，而设备i和设备j、设备i和设备k均有连接，且满足，设备j和设备k的IP前三个网段a.b.c与孤立设备相同，那么删除该孤立设备和设备j、设备k的连接；
（4）、剔除网络拓扑图中的间接连接，生成最终网络拓扑图。
2.根据权利要求1所述的静态结构图与动态流量分析数据相结合的网络拓扑计算方法，其特征在于：通过封装设备指向数据模块，将不同设备中连接信息封装为设备指向数据，并构建PointTable。
3.根据权利要求2所述的静态结构图与动态流量分析数据相结合的网络拓扑计算方法，其特征在于：所述步骤（2）中的规则为：
规则1：如果Point已经有明确的对端端口，则此Point即是Indirect；
规则2：如果源设备的Point指向某对端设备，该对端设备也存在一个Point指向源设备，则这两个Point合并为一个Indirect。
4.根据权利要求3所述的静态结构图与动态流量分析数据相结合的网络拓扑计算方法，其特征在于：所述步骤（4）中，剔除网络拓扑图中的间接连接的规则如下：一个Indirect的源端口与对端端口，其源端口对应于一个Point集合，对端端口对应于一个Point集合，假如二个Point集合有交集，则说明此Indirect为间接连接，需要剔除；经过上述剔除后，剩余的Direct即为网络中的真实物理连接，绘制到拓扑上即成为网络拓扑图。
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