一种基于拓扑成图标签的电力二次系统站控层拓扑扫描方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于拓扑成图标签的电力二次系统站控层拓扑扫描方法，包括以下步骤：获取各交换机的端口和相邻交换机管理IP的映射关系，形成端口‑邻居表；获取各交换机的端口和终端设备MAC地址的映射关系，形成端口‑MAC表；获取各终端设备的IP与MAC地址的映射关系，形成IP‑MAC表；根据端口‑邻居表、端口‑MAC表和IP‑MAC表，获取交换机与终端设备的连接关系并绘制拓扑关系图。本发明专利技术能获取精确的每个交换机与相邻交换机的连接关系，拓扑成图精度高，能快速得到拓扑关系。

A topological scanning method for station control layer of secondary power system based on topological mapping label

【技术实现步骤摘要】
一种基于拓扑成图标签的电力二次系统站控层拓扑扫描方法
本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种基于拓扑成图标签的电力二次系统站控层拓扑扫描方法。
技术介绍
变电站二次系统网络是变电站的重要资产，二次系统网络运行状态的好坏关系着电力系统是否能正常运行，网络拓扑图能较好的显示当前网络中的所有资产以及他们的连接关系，对于资产统计、问题定位、资产的添加移除都有较大帮助，并且变电站二次系统网络中设备众多，人工绘制拓扑的代价较大，所以变电站需要一种精确、高效的自动拓扑成图的方案。现有的网络自动拓扑成图方案，主要使用snmp（简单网络管理协议）读取交换机的端口与MAC地址的映射关系，然后通过这个映射关系分析交换机之间的连接关系，需要复杂的计算，速度缓慢，并且精度不高，经常会出错。因此需要一种精度高、速度快的网络拓扑成图方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于拓扑成图标签的电力二次系统站控层拓扑扫描方法，解决了现有拓扑成图方法精度低、速度慢的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于拓扑成图标签的电力二次系统站控层拓扑扫描方法，其特征是，包括以下步骤：获取各交换机的端口和相邻交换机管理IP的映射关系，形成端口-邻居表；获取各交换机的端口和终端设备MAC地址的映射关系，形成端口-MAC表；获取各终端设备的IP与MAC地址的映射关系，形成IP-MAC表；根据端口-邻居表、端口-MAC表和IP-MAC表，获取交换机与终端设备的连接关系并绘制拓扑关系图。进一步的，所述获取各交换机的端口和相邻交换机管理IP的映射关系包括：任一交换机的端口定期广播带有拓扑成图标签的以太网帧；与所述交换机的端口直接相连的相邻交换机响应此以太网帧并在拓扑成图标签内填充其管理IP；所述交换机获取其端口与相邻交换机管理IP的映射关系；所有交换机执行以上过程，获取各交换机的端口和相邻交换机管理IP的映射关系。进一步的，所述拓扑成图标签包括2字节的标识符和4字节的交换机管理IP；其中，2字节的标识符是协议类型，4字节的交换机管理IP是相邻交换机响应时填充的交换机管理IP。进一步的，所述拓扑成图标签在以太网帧中的位置为：源MAC之后，类型字段之前。进一步的，所述获取各交换机的端口和终端设备MAC地址的映射关系包括：向各交换机请求端口-MAC表；各交换机返回端口-MAC表。进一步的，所述根据端口-邻居表、端口-MAC表和IP-MAC表，获取交换机与终端设备的连接关系并绘制拓扑关系图包括：先根据所有交换机的端口-邻居表，获取交换机之间的连接关系；再根据所有交换机的端口-MAC表，获取交换机与终端设备的连接关系，然后在交换机与终端设备的连接关系中删除端口-邻居表中连接交换机的端口对应的连接关系；最后根据IP-MAC表，将交换机与终端设备的连接关系中MAC地址替换为IP地址，获取交换机与终端设备IP的连接关系，根据此交换机与终端设备的连接关系绘制图形化拓扑关系图。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术能获取精确的每个交换机与相邻交换机的连接关系，拓扑成图精度高。并且获取每个交换机与相邻交换机的连接关系后，并不需要额外复杂的计算，能快速得到拓扑关系。本专利技术方法拓扑成图精度高，速度快。附图说明图1是本专利技术使用的带有拓扑成图标签的以太网帧结构；图2是本专利技术使用的IP-MAC表、端口-MAC表、端口-邻居表的结构；图3是本专利技术具体拓扑绘制的效果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。电力二次系统站控层包括有多个交换机，多个交换机之间可任意两两连接，任一交换机的任一端口均可连接终端设备。本专利技术的一种基于拓扑成图标签的电力二次系统站控层拓扑扫描方法，具体的包括以下内容：步骤1：任一交换机的拓扑扫描辅助模块定期在所有端口广播带有拓扑成图标签的以太网帧，与该交换机直接相连的交换机的拓扑扫描辅助模块响应这个以太网帧并在以太网帧中拓扑成图标签内填充其管理IP返回至发送方，每个交换机均执行前述过程，各个交换机获取其端口与直接相连的交换机管理IP的对应关系，形成端口-邻居表；图1描述了本专利技术使用的带有特殊拓扑成图标签的以太网帧结构，具体包括目的MAC、源MAC、拓扑成图标签、类型（上层协议类型）、数据（上层数据）、CRC。拓扑成图标签在以太网帧中的位置为：源MAC之后，类型字段之前，与802.1q的vlan标签处于相同位置。拓扑成图标签由2字节的标识符，4字节的交换机管理IP组成。其中，2字节的标识符可以是任何目前未使用的协议类型，但不能是已经被使用的协议类型，如表示IPv4的0x0800，表示802.1q标签的0x8100。4字节的交换机管理IP是邻居交换机响应时填充的交换机管理IP。在步骤1中，交换机响应的以太网帧的拓扑成图标签中的标识符与发送时使用的标识符不一样。也就是说此标识符用来区别响应或请求报文。交换机的拓扑扫描辅助模块向所有端口广播带有拓扑成图标签的以太网帧，并设定超时时间，如果某个端口连接的是另一台交换机，该交换机的拓扑扫描辅助模块响应这个以太网帧并在以太网帧中填充自己的管理IP，在收到这个以太网帧的端口将响应的以太网帧返回至发送方，如果某个端口在超时后仍然没有以太网帧返回，则认为这个端口没有接设备，或是接入的是终端设备，每台交换机生成自己的端口-邻居表。图2描述了端口-邻居表的结构，端口-邻居表是交换机每个端口和相邻交换机管理IP的映射关系。步骤2：拓扑扫描模块设定交换机的管理IP地址范围，向所有交换机请求端口-MAC表和端口-邻居表，交换机的拓扑扫描辅助模块返回端口-MAC表和端口-邻居表；拓扑扫描模块不能漫无目的的去搜寻交换机的管理IP，需要设定一个范围，比如192.168.1.1~192.168.1.10之间，那么就不用去和这个IP范围以外的交换机请求数据，以提高扫描速度。拓扑扫描模块可以部署在任何一个终端设备中，并设定交换机的管理IP地址范围，定期使用ICMP（InternetControlMessageProtocol，Internet控制报文协议）报文判断管理IP地址范围内哪些IP是可用的，哪些是不可用，并与可用的IP地址（交换机）建立网络连接，请求该交换机的端口-MAC表和端口-邻居表。图2描述了端口-MAC表的结构，端口-MAC表是表示交换机的每个端口与终端设备MAC地址对应关系的表。MAC地址是与交换机连接的那些终端设备的MAC地址，此端口-MAC表是交换机原先就有的，属于交换机的现有通用功能（每当有一个数据包从一个端口A过来时，交换机会记录下数据包中的源MAC，将这个源MAC与端口A建立映射关系）。步骤3：拓扑扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于拓扑成图标签的电力二次系统站控层拓扑扫描方法，其特征是，包括以下步骤：/n获取各交换机的端口和相邻交换机管理IP的映射关系，形成端口-邻居表；/n获取各交换机的端口和终端设备MAC地址的映射关系，形成端口-MAC表；/n获取各终端设备的IP与MAC地址的映射关系，形成IP-MAC表；/n根据端口-邻居表、端口-MAC表和IP-MAC表，获取交换机与终端设备的连接关系并绘制拓扑关系图。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于拓扑成图标签的电力二次系统站控层拓扑扫描方法，其特征是，包括以下步骤：
获取各交换机的端口和相邻交换机管理IP的映射关系，形成端口-邻居表；
获取各交换机的端口和终端设备MAC地址的映射关系，形成端口-MAC表；
获取各终端设备的IP与MAC地址的映射关系，形成IP-MAC表；
根据端口-邻居表、端口-MAC表和IP-MAC表，获取交换机与终端设备的连接关系并绘制拓扑关系图。


2.根据权利要求1所述的一种基于拓扑成图标签的电力二次系统站控层拓扑扫描方法，其特征是，所述获取各交换机的端口和相邻交换机管理IP的映射关系包括：
任一交换机的端口定期广播带有拓扑成图标签的以太网帧；
与所述交换机的端口直接相连的相邻交换机响应此以太网帧并在拓扑成图标签内填充其管理IP；
所述交换机获取其端口与相邻交换机管理IP的映射关系；
所有交换机执行以上过程，获取各交换机的端口和相邻交换机管理IP的映射关系。


3.根据权利要求1所述的一种基于拓扑成图标签的电力二次系统站控层拓扑扫描方法，其特征是，所述拓扑成图标签包括2字节的标识符和4字节的交换机管理IP；其中，2字节的标识符是协议类型，4字节的交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云飞，蒋海君，施雅媛，徐行之，华德峰，马益峰，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司检修分公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32