一种基于二层网络协议的网络拓扑发现方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于二层网络协议的网络拓扑发现方法及系统。本方法首先通过运行有管理平台的服务器基于SNMP协议收集交换机二层信息，主要包括LLDP邻居表、ARP表、接口关系表，再通过算法处理得出网络拓扑连接关系并保存在关系型数据库中，进而由Web系统生成相应的网络拓扑图形。算法处理是在LLDP邻居表的基础上实现递归查询，逐级访问交换机邻居直到最末端，依次得到全网交换机连接关系，同时对每一台交换机都采集它们的ARP表和接口关系表，分析整理这台交换机直连的终端设备，分析得到这台终端与交换机的端口的连接关系，并记录其IP地址和MAC地址。通过本方法得到的网络拓扑有较高的准确度。

A Network Topology Discovery Method and System Based on Two-Layer Network Protocol

The invention discloses a network topology discovery method and system based on two-layer network protocol. This method firstly collects the information of switch layer 2 by running the server with management platform based on SNMP protocol, mainly including LLDP neighbor table, ARP table and interface relation table. Then the network topology connection relation is obtained by algorithm processing and saved in relational database, and the corresponding network topology graph is generated by Web system. Algorithmic processing is based on LLDP neighbor table to realize recursive query. It visits the neighbor of the switch step by step until the end of the switch, and then obtains the connection relation of the whole network switch. At the same time, it collects the ARP table and the interface relation table of each switch, analyses and collates the terminal equipment directly connected to the switch, analyses and obtains the connection relation between the terminal and the switch port, and records it. IP address and MAC address. The network topology obtained by this method has high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于二层网络协议的网络拓扑发现方法及系统
本专利技术涉及数据中心网络拓扑，特别是涉及一种基于二层网络协议的网络拓扑发现方法及系统。
技术介绍
随着云计算技术的发展，大型企业、政府事业单位都已拥有自己的数据中心。而随着业务需求的不断扩增，数据中心的服务器、存储设备、网络设备等IT基础设施越来越多，网络拓扑结构也越来越复杂。为了保证业务系统的高效、可靠、稳定地运行，对运维人员的技术要求也越来越高。为了实现高效准确的运维管理，自动化的获取当前数据中心的网络拓扑结构模型图，对数据中心运维工作意义重大。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种基于二层网络协议的网络拓扑发现方法及系统，以解决企业数据中心自动化获取网络拓扑的需求。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于二层网络协议的网络拓扑发现系统，包括SNMP采集单元、算法分析单元、数据存储单元和Web展示单元；其中：SNMP采集单元用于基于SNMP协议采集交换机提供的信息，包括该交换机的特征信息、LLDP邻居表、ARP表和接口关系表；算法分析单元用于对SNMP采集单元提供的源交换机的数据进行分析，在得到邻居交换机特征信息的基础上，采用递归算法逐级获取每一台交换机的邻居交换机，结合该交换机的ARP表和接口关系表得到该设备直连主机的MAC地址和IP地址信息，形成网络拓扑模型；数据存储单元用于将算法分析单元得到的网络拓扑模型，以设备节点记录、连线关系记录的形式保存到关系型数据库中，为绘制网络拓扑提供数据基础；Web展示单元作为浏览器访问服务器上的web服务，对数据库中的交换机节点、主机节点、接口及连线关系数据进行整理，以连接交换机数最多的交换机作为根节点，生成树状网络拓扑模型，发送到浏览器端按照自上而下，均匀排布的原则，实现自动化布局。可选的，LLDP邻居表为把被采集的交换机作为源交换机，与源交换机直连的其他交换机作为邻居交换机，通过采集源交换机的LLDP邻居表可以得到其全部邻居交换机的MAC地址、厂商品牌、型号、系统名称信息，以及源交换机与邻居交换机连接关系中，源交换机侧的端口序列号和邻居交换机的端口名称。可选的，ARP表：当前数据中心建设中普遍使用的交换机都支持ARP协议，源交换机会记录当前与其有数据交换的主机或网络设备的IP地址、MAC地址、数据交换所经过的源交换机侧端口号，形成IP地址-MAC地址-端口序列号关联关系。可选的，接口关系表：LLDP邻居表和ARP表中源交换机侧端口都是以序列号形式提供，需要通过内部接口关系表转换成具体的端口名称，接口关系表中包含了端口名称与端口序列号间的一一映射关系。另一实施例中，一种基于二层网络协议的网络拓扑发现方法，包括以下步骤：(1)指定一台作为源交换机，并采集源交换机的特征项；(2)生成交换机节点，并写入数据库；(3)采集源交换机的LLDP表、ARP表和接口关系表，得到IP地址与源交换机侧接口名称的IP-Interface表；(4)解析LLDP表，得到邻居交换机的特征项，结合IP-Interface表，分析得到邻居交换机的IP地址，这样得到该源交换机的全部邻居交换机的详细特征信息列表；(5)将邻居交换机特征信息作为交换机节点、端口对应关系作为连线关系分别写入数据库；(6)对源交换机IP-Interface表进行分析，忽略接口名称与任意邻居交换机相同的IP地址，保留接口名称与任意邻居交换机不同的IP地址；(7)步骤(6)中保留的IP结合步骤(3)中的IP-Interface表分析得到“IP地址-MAC地址-源交换机接口名称”信息组，分别编辑为终端主机设备节点和端口连接关系保存到对应的数据库中；(8)按照步骤(6)(7)的操作，对源交换机IP_Interface表中的记录逐一进行处理，直到全部遍历完成；(9)以数据库中新增的交换机节点作为源交换机，使用递归算法，重复步骤(1)到(8)；(10)重复步骤(9)直到无新增交换机节点为止。进一步的，递归算法过程为：(101)基于第一台源交换机S0特征项、LLDP邻居表、ARP表、接口关系表，得到S0全部邻居交换机S01，S02，S03，…，S0n的特征项；(102)基于S01的特征项，对其进行LLDP邻居表、ARP表、接口关系表进行采集，得到其全部邻居S11，S12，S13，…，S1m特征项；(103)基于S11进一步获取其邻居交换机特征项，依次类推；(104)在S01向下采集结束后，对S02向下采集，并依次类推，直到对全网交换机完成特征项、邻居表、ARP表、接口关系表的采集。又一实施例中，一种基于二层网络协议的网络拓扑发现方法，包括以下步骤：(1)指定一台作为入口交换机，采集入口交换机的特征项；(2)生成交换机节点并写入数据库；(3)对入口交换机采集LLDP邻居表、ARP表、接口关系表；得到IP地址与源交换机侧接口名称的IP-Interface表；(4)分析得到邻居交换机的信息列表；解析LLDP表，得到邻居交换机的特征项，结合IP-Interface表，分析得到邻居交换机的IP地址，这样得到该源交换机的全部邻居交换机的详细特征信息列表；(5)生成交换机节点并全部写入数据库；将邻居交换机特征信息作为交换机节点、端口对应关系作为连线关系分别写入数据库；(6)对ARP表IP地址-端口关系进行分析；对源交换机IP-Interface表进行分析，忽略接口名称与任意邻居交换机相同的IP地址，保留接口名称与任意邻居交换机不同的IP地址；(7)判断流入端口名是否与任意邻居交换机流入端口名相同；若是，则执行步骤(9)；若否，则执行步骤(8)；(8)得到入口交换机的直连主机IP、MAC地址、以及入口交换机上与该主机连接的端口并写入数据库；(9)判断接入交换机ARP表项是否遍历完毕；若是，则执行步骤(10)；若否，则返回步骤(6)；(10)依次将数据库中新增的交换机作为入口交换机；(11)判断数据库中是否有新增交换机的记录；若有，则返回步骤(3)；若否，结束。有益效果：与现有的网络拓扑自动发现系统相比，本专利技术所述的技术方法具备如下优势：1)采用基于SNMP协议进行实时采集，用获取到的LLDP协议和ARP协议信息分析直连交换机和主机设备的网络特征信息，充分利用交换机自身的实时信息，准确性和实时性较高；2)采用递归查询的方式逐层采集全网交换机的算法，让网络拓扑的自动发现不受交换机连接层级的限制；3)使用数据库技术保存拓扑节点数据，不仅可以稳定保存拓扑生成的模型结果，而且，按照约定好的规则，其他画图软件也可以根据拓扑模型的节点、连线关系数据绘制拓扑图形。附图说明图1为本专利技术基于二层网络协议实现的网络拓扑自动发现方法的应用场景示意图；图2为本专利技术系统示意图；图3为本专利技术方法流程图；图4为本专利技术得到的网络拓扑发现结果举例说明。具体实施方式本专利技术提供给数据中心机房管理员，用于动态生成数据中心实时网络拓扑图形，方便管理员了解当前数据中心实时的网络拓扑连接关系，与其他功能配合使用，可以实时显示设备间流量数据，设备CPU、内存使用情况等，方便管理员直观查看机房设备的运行状况。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。如图1所示，为基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二层网络协议的网络拓扑发现系统，其特征在于，包括SNMP采集单元、算法分析单元、数据存储单元和Web展示单元；其中：SNMP采集单元用于基于SNMP协议采集交换机提供的信息，包括该交换机的特征信息、LLDP邻居表、ARP表和接口关系表；算法分析单元用于对SNMP采集单元提供的源交换机的数据进行分析，在得到邻居交换机特征信息的基础上，采用递归算法逐级获取每一台交换机的邻居交换机，结合该交换机的ARP表和接口关系表得到该设备直连主机的MAC地址和IP地址信息，形成网络拓扑模型；数据存储单元用于将算法分析单元得到的网络拓扑模型，以设备节点记录、连线关系记录的形式保存到关系型数据库中，为绘制网络拓扑提供数据基础；Web展示单元作为浏览器访问服务器上的web服务，对数据库中的交换机节点、主机节点、接口及连线关系数据进行整理，以连接交换机数最多的交换机作为根节点，生成树状网络拓扑模型，发送到浏览器端按照自上而下，均匀排布的原则，实现自动化布局。

【技术特征摘要】
1.一种基于二层网络协议的网络拓扑发现系统，其特征在于，包括SNMP采集单元、算法分析单元、数据存储单元和Web展示单元；其中：SNMP采集单元用于基于SNMP协议采集交换机提供的信息，包括该交换机的特征信息、LLDP邻居表、ARP表和接口关系表；算法分析单元用于对SNMP采集单元提供的源交换机的数据进行分析，在得到邻居交换机特征信息的基础上，采用递归算法逐级获取每一台交换机的邻居交换机，结合该交换机的ARP表和接口关系表得到该设备直连主机的MAC地址和IP地址信息，形成网络拓扑模型；数据存储单元用于将算法分析单元得到的网络拓扑模型，以设备节点记录、连线关系记录的形式保存到关系型数据库中，为绘制网络拓扑提供数据基础；Web展示单元作为浏览器访问服务器上的web服务，对数据库中的交换机节点、主机节点、接口及连线关系数据进行整理，以连接交换机数最多的交换机作为根节点，生成树状网络拓扑模型，发送到浏览器端按照自上而下，均匀排布的原则，实现自动化布局。2.根据权利要求1所述的一种基于二层网络协议的网络拓扑发现系统，其特征在于：LLDP邻居表为把被采集的交换机作为源交换机，与源交换机直连的其他交换机作为邻居交换机，通过采集源交换机的LLDP邻居表可以得到其全部邻居交换机的MAC地址、厂商品牌、型号、系统名称信息，以及源交换机与邻居交换机连接关系中，源交换机侧的端口序列号和邻居交换机的端口名称。3.根据权利要求1所述的一种基于二层网络协议的网络拓扑发现系统，其特征在于，ARP表：当前数据中心建设中普遍使用的交换机都支持ARP协议，源交换机会记录当前与其有数据交换的主机或网络设备的IP地址、MAC地址、数据交换所经过的源交换机侧端口号，形成IP地址-MAC地址-端口序列号关联关系。4.根据权利要求1所述的一种基于二层网络协议的网络拓扑发现系统，其特征在于，接口关系表：LLDP邻居表和ARP表中源交换机侧端口都是以序列号形式提供，需要通过内部接口关系表转换成具体的端口名称，接口关系表中包含了端口名称与端口序列号间的一一映射关系。5.一种基于二层网络协议的网络拓扑发现方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)指定一台作为源交换机，并采集源交换机的特征项；(2)生成交换机节点，并写入数据库；(3)采集源交换机的LLDP表、ARP表和接口关系表，得到IP地址与源交换机侧接口名称的IP-Interface表；(4)解析LLDP表，得到邻居交换机的特征项，结合IP-Interface表，分析得到邻居交换机的IP地址，这样得到该源交换机的全部邻居交换机的详细特征信息列表；(5)将邻居交换机特征信息作为交换机节点、端口对应关系作为连线关系分别写入数据库；(6)对源交换机IP-Inter...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪钦，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32