基于SNMP协议的以太网自动拓扑发现及成环定位检测系统技术方案

本发明专利技术属于软件开发技术领域，具体为以太网自动拓扑发现成环定位检测系统。本发明专利技术系统包括两个主体模块：自动拓扑发现模块、成环定位检测模块，此外还包括信息采集模块、信息保存模块和网络拓扑图形显示模块。自动拓扑发现模块主要用于发现网络层的逻辑结构,包括发现路由器、子网,以及它们之间的相互连接关系；成环定位检测模块用于检测网络新增环路后成环点阻塞状态。本发明专利技术将繁琐的网络结构拓扑从传统的人工统计转换为自动的拓扑，巡回访问网络设备时能够发现故障时并及时发出警报；对网络的成环点进行巡回的检测，当发现成环点时对成环的点进行定位，大大的缩减了网络运维人员排查的时间。

【技术实现步骤摘要】
基于SNMP协议的以太网自动拓扑发现及成环定位检测系统
本专利技术属于软件开发
，具体涉及一种以太网自动拓扑发现及成环定位检测系统。
技术介绍
传统网络都是单链路接入，单链路网络拓扑结构一旦发生某条链路故障就会造成局部故障，或者全网不能通信。核心层加载硬件防火墙板卡，该功能可扩展到交换机的每个端口，并将安全隐患报文镜像到分析端口，可有效及时的阻断攻击。然而冗余链路给我们带来网络稳定、可靠的同时，也带了很多弊端。网络拓扑是指通信网络中的每个节点之间的连接，主要包括路由器、交换机、桥梁、集线器和终端主机之间的连接。网络拓扑的自动发现是许多重要网络管理任务的前提，如服务器位置、事件相关性、网络故障、根本原因分析等。成环点定位是一种新型以太网环路检测及定位技术，其主要目的是发现以太网中的环路，并能快速定位到成环点的具体位置。成环点定位技术在环回检测的原理上进行了进一步的扩展和创新。结合网络自动拓扑和成环定位技术的检测系统将会对网络提供更为精准的故障定位和排查的能力，确保网络故障能够快速的警报和处理。为网络安全提供了重要的保障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为以太网络提供一种简单、高效、实用的自动拓扑发现、成环定位检测系统，以便快速的对网络的故障进行排查，并可以用于各种网络构架和网络环境中，为网络维护人员提供参考和警报。计算机网络管理最直接的方式是网络拓扑的管理。网络管理员可以通过网络拓扑来了解整个网络的整体情况，例如网络节点的互连和层次关系。生成的网络拓扑结构对管理者是至关重要的,当节点检测到端口的状态由不通转变为通时，会增大节点的成环消失时间，并且在成环消失时间到达后，进行一个随机的延时，最后再打开阻塞端口。如果网络由于新增链路而导致环路出现，则新增链路两端节点会检测到端口的状态由不通到通的转变，因此将节点的成环消失时间增大；在出现环路后，各个节点都能检测到环路已将端口阻塞，从而使得网络的环路解除；环路中多个端口被阻塞，各个节点都不能收到自身发出的环回检测协议帧，接着成环消失时间小的节点先打开阻塞端口；由于成环点相邻节点的成环消失时间最长，在其他节点都打开端口后，只成环点相邻节点仍然为阻塞状态，并且能够收到自身发出的环回检测协议帧，因此仍然需要继续保持端口为阻塞状态，既解除了环路，又能定位到成环点位置。本专利技术提供的以太网自动拓扑发现成环定位检测系统，是基于SNMP协议的，包括两个主体模块：自动拓扑发现模块、成环定位检测模块，此外还包括：与自动拓扑发现及成环定位有关的信息采集模块、信息保存模块、网络拓扑图形显示模块。本专利技术中，所述的自动拓扑发现模块，主要用于发现网络层的逻辑结构,包括发现路由器、子网,以及它们之间的相互连接关系。在一个管理区域内,如大学校园网,一般都存在许多子网、路由器或者具有路由功能的三层交换机。为方便行政的管理,网络中心一般会给把相同部门的网络划为同一个子网内,部门越多,可能子网的数量越多,网络结构越庞大,自动发现这些逻辑结构井用可视化图形显示出来便是逻辑拓扑发现的主要任务。关于网络层的逻辑结构逻辑结构，我们可以看一个管理域的网路结构模型，如图2所示，可以看到,路由器是连接的出口路由器,通常称为核心路由器。通常，一个路由器与一个子网相连。一个路由器也可同多个子网连接,只要它有足够的路由接口,如路由器连接两个子网,即子网和子网。在单个子网内部,可以通过利用交换机的连接减少冲突域,以加快子网内部的传输速度。如在子网内部,有三个交换机连接,同时每个交换机可以连接若干终端主机。其他子网同子网内部同样有类似的连接结构。本专利技术中，自动拓扑发现模块发现网络层的逻辑结构，采用自动拓扑发现算法。该算法采用的自动获取策略是:首先获得管理终端机IP地址，再利用Ping,Traceroute程序进行其他不同子网的目标主机的路由跟踪操作，则可以获得相应的信息。所述的算法如图1中所示，具体流程如下：（1）根据网管终端IP和掩码，使用tracert的方法获取网管终端所在的默认路由器网关地址。访问该路由器获取ipAdderssTable地址表信息，将其编号加入AllRouters队列和AccessRouters队列；（2）从AccessRoutes取出一个元素定为当前处理的路由器Rx，依次访问Rx的路由表ipRouteTable表项，将目标子网信息编号无重复地放入子网队列Subs；（3）判断路由器与子网连接关系:依次对Rx的ipRouteTable表项检查，如果ipRouteType项不为4，表示相应子网与Rx直接相连，下一跳地址ipNextHopIpAddress项为空；根据Rx的ipAddressTable信息确定Y端口与该子网z相连接，将连接关系组(Rx,v,Subz)无重复地放入R-links-S队列；（4）判断路由器之间的连接关系:如果ipRouteType为4，下一跳ipNextHopIpAddress地址有效，表明另一个路由器与Rx直接相连；根据ipNextHopIpAddress地址信息访问另一个路由器的ipAddressTable，判断AllRouters队列中是否己经存在该路由器信息，如不存在，则把该路由器编号加入队列AllRouters和AccessRouters中；根据上节的原理分析，很容易确定Rx的Y端口与另一个路由器Ru的v端口直接连接；因此把元素(Rx}y}R;}.))无重复地放入队列R-links-R中；（5）对队列R-links-R进行修剪，即对于队列R-links-R中，凡两个元素表示同一个连接信息的，删除其中一个。因为在以上的算法中，有可能存相同的连接信息加入到队列中。例如:R1的2端口与R4的3端口直接相连，在算法实现过程中，可能同时在队列中加入了(R1,2,R4,3)和(R4,3,R1,2)的元素组，虽然它们在形式上不重复，却表示了同一个连接信息，有必要删除其中一个；（6）把Rx的元素组从AccessRouters中删除，如果AccessRouters不为空，转到流程(2)，如果为空，程序中止。算法伪代码见附录1。本专利技术中，所述的成环定位检测模块，用于检测网络新增环路后成环点阻塞状态，主要是解决在冗余的链路中检测环形网络问题。通过主动阻断一个或多个冗余端，同时持续探测网络，实现链路备份和路径最优化，防止广播风暴的产生。如图3图4所示。当节点检测到端口的状态由不通转变为通时，会增大节点的成环消失时间，并且在成环消失时间到达后，进行一个随机的延时，最后再打开阻塞端口。检测网络新增环路后成环点阻塞状态的流程如下：如果网络由于新增链路而导致环路出现，则新增链路两端节点会检测到端口的状态由不通到通的转变，因此将节点的成环消失时间增大；在出现环路后，各个节点都能检测到环路已将端口阻塞，从而使得网络的环路解除；如环路中多个端口被阻塞，各个节点都不能收到自身发出的环回检测协议帧，接着成环消失时间小的节点先打开阻塞端口；由于成环点相邻节点的成环消失时间最长，在其他节点都打开端口后，只有成环点相邻节点仍然为阻塞状态，并且能够收到自身发出的环回检测协议帧，因此仍然需要继续保持端口为阻塞状态，既解除了环路，又能定位到成环点位置。本专利技术中，所述的自动拓扑发现及成环定位有关的信息收集模块，主要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于SNMP协议的以太网自动拓扑发现及成环定位检测系统，其特征在于，包括两个主体模块：自动拓扑发现模块、成环定位检测模块，此外还包括：与自动拓扑发现及成环定位有关的信息采集模块、信息保存模块、网络拓扑图形显示模块；所述的自动拓扑发现模块，主要用于发现网络层的逻辑结构,包括发现路由器、子网,以及它们之间的相互连接关系；所述的成环定位检测模块，用于检测网络新增环路后成环点阻塞状态；所述的自动拓扑发现及成环定位有关的信息收集模块，主要是对SNMP协议的实现以及ICMP协议工具的应用；这里只用到它的获取操作：get、get‑next；所述的信息保存模块，用于对信息收集模块获取的信息进行保存,当信息收集模块中SNMP操作获取了信息之后, 要在运行拓扑发现算法的主机本地保存，信息保存模块就是SNMP‑MIB信息的数据库；所述的网络拓扑图形的显示模块，用于将两个主体模块存储的数据表，通过图形化的方式显示在网络拓扑图上，并且保存当前的拓扑图成一个文件。

【技术特征摘要】
1.一种基于SNMP协议的以太网自动拓扑发现及成环定位检测系统，其特征在于，包括两个主体模块：自动拓扑发现模块、成环定位检测模块，此外还包括：与自动拓扑发现及成环定位有关的信息采集模块、信息保存模块、网络拓扑图形显示模块；所述的自动拓扑发现模块，主要用于发现网络层的逻辑结构,包括发现路由器、子网,以及它们之间的相互连接关系；所述的成环定位检测模块，用于检测网络新增环路后成环点阻塞状态；所述的自动拓扑发现及成环定位有关的信息收集模块，主要是对SNMP协议的实现以及ICMP协议工具的应用；这里只用到它的获取操作：get、get-next；所述的信息保存模块，用于对信息收集模块获取的信息进行保存,当信息收集模块中SNMP操作获取了信息之后,要在运行拓扑发现算法的主机本地保存，信息保存模块就是SNMP-MIB信息的数据库；所述的网络拓扑图形的显示模块，用于将两个主体模块存储的数据表，通过图形化的方式显示在网络拓扑图上，并且保存当前的拓扑图成一个文件。2.根据权利要求1所述的以太网自动拓扑发现及成环定位检测系统，其特征在于，所述的自动拓扑发现模块发现网络层的逻辑结构，采用自动拓扑发现算法；该算法采用自动获取策略:首先获得管理终端机IP地址，再利用Ping,Traceroute程序进行其他不同子网的目标主机的路由跟踪操作，以获得相应的信息；算法流程如下：（1）根据网管终端IP和掩码，使用tracert的方法获取网管终端所在的默认路由器网关地址；访问该路由器获取ipAdderssTable地址表信息，将其编号加入AllRouters队列和AccessRouters队列；（2）从AccessRoutes取出一个元素定为当前处理的路由器Rx，依次访问Rx的路由表ipRouteTable表项，将目标子网信息编号无重复地放入子网队列Subs；（3）判断路由器与子网连接关系:依次对Rx的ipRouteTable表项检查，如果ipRouteType项不为4，表示相应子网与Rx直接相连，下一跳地址ipNextHopIpAddress项为空；根据Rx的ipAddressTable信息确定Y端口与该子网z相连接，将连接关系组(Rx,v,Subz)无重复地放入R-links-S队列；（4）判断路由器之间的连接关系:如果ipRouteType为4，下一跳ipNextHopIpAddress地址有效，表明另一个路由器与Rx直接相连；根据ipNextHopIpAddress地址信息访问另一个路由器的ipAddressTable，判断AllRouters队列中是否己经存在该路由器信息，如不存在，则把该路由器编号加入队列AllRouters和AccessRouters中...

【专利技术属性】
技术研发人员：应奕彬，王亮，徐竟祎，孙毅，刘百祥，周伟强，狄珂，扈婷，郭琪，徐艺扬，田鹏，齐凤林，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31