专利名称：一种网络拓扑信息收集方法
技术领域：
本发明涉及网络管理，尤其涉及网络拓扑信息收集方法。
现有技术的方法分为基于二层协议的拓扑收集和基于三层协议的拓扑收集两种。基于二层协议的拓扑收集，是指所有的拓扑收集报文，都承载于二层协议之上，但二层协议本身不提供网络路由功能，因此现有的实现方法，均基于树状网络进行，通过向树根节点方向即上行方向发送拓扑报告，在树根节点处汇总出整个网络拓扑。这种拓扑收集方式，对于非树状拓扑如网状拓扑，收集方法就会失效。
基于三层协议的拓扑收集，主要是指基于IP(互联网协议)的拓扑收集。所有拓扑报告报文均通过标准的网络层路由协议，转发到发起拓扑收集的设备，并形成整网拓扑。这种拓扑收集的方式，导致整个拓扑内的每个节点，都要实现复杂的路由算法，这对于一些不具有路由器功能的低端产品则无法实施。
现有技术的拓扑收集也不能保证收集到的拓扑信息的完整性，普遍采用定时拓扑刷新的方法补救，即使收集不成功，也不会影响很长时间。但是对于网络设备的集群管理，如果拓扑收集不全，直接后果就是个别网络设备无法加入集群，造成管理漏洞。
另外，为了解决拓扑收集过程中的循环问题，现有技术采用一种生成树算法，按照树状结构进行，由于拓扑中的每个网络设备上都需要运行生成树的算法，使过程相对复杂。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种网络拓扑信息收集方法，首先由拓扑信息收集设备从本地节点根据其邻接节点信息向邻接节点发送拓扑信息收集请求报文，请求报文中包含用于限制报文转发次数的字段，重复执行下述操作收到请求报文的节点向拓扑信息收集设备返回包含本节点信息和本节点与邻接节点连接信息的响应报文；判断报文转发次数是否达到限制值，如果是，结束操作；如果否，继续以下处理；收到请求报文的节点向各自的所有邻接节点转发请求报文。
采用上述方法后，在指定的拓扑收集范围内，网络中的每个设备都会收到拓扑信息收集请求，并向拓扑收集设备响应此请求，响应报文包含有本设备的信息和它与所有邻接设备的连接信息，因此，拓扑收集设备可以收集到所有设备的自身信息和它们间的互连信息，实现网络拓扑信息收集，使网管系统可以依据此信息构造出网络拓扑图，以作为集群管理的基础。
图1所示的流程为首先由拓扑信息收集设备从本地节点根据其邻接节点信息向邻接节点发送拓扑信息收集请求报文，请求报文中包含用于限制报文转发次数的字段，重复执行下述操作收到请求报文的节点向拓扑信息收集设备返回包含本节点信息和本节点与邻接节点连接信息的响应报文；判断报文转发次数是否达到限制值，如果是，结束操作；如果否，继续以下处理；收到请求报文的节点向各自的所有邻接节点转发请求报文。限制报文转发次数的字段是为了控制拓扑收集的范围，可以是整数，初始值设定后，每个设备转发请求报文时将该字段减1，字段值为0时，将不再转发请求报文。
所述请求报文中可包含用于记载报文发送顺序的源路径字段，所述响应报文中包含用于决定报文发送顺序的响应路径字段，每次发送请求报文时，将本节点的设备标识写入源路径字段，响应路径字段由相应源路径字段逆向得出。路径就是所有经过的设备的设备标识按顺序的排列，设备在转发请求给它的邻接设备之前，在该请求报文的源路径字段末尾添加上自己的设备标识，某个设备响应收到的请求报文时，需要将请求报文的源路径字段的内容顺序颠倒作为响应报文的路径。在图2所示实例中，当设备A发送拓扑请求报文1给设备B时，该报文的源路径字段仅为1个设备标识，即A。设备B在转发该请求给它的邻接设备之前，要在该请求报文的源路径末尾添加上自己的设备标识，故请求报文2、3的源路径字段为A、B；当某个设备响应收到的请求报文时，需要将相应请求报文的源路径字段的内容顺序颠倒作为响应路径字段，即设备D、E响应报文4、5的响应路径字段为B、A。
为了进一步防止报文循环转发，某个设备收到拓扑信息收集请求时，如果该报文的源路由字段已经包含本设备的设备标识，则丢弃该报文。如果该报文的目的地址即源路径字段最后的一个地址不是本设备，按照路径指示转发给它的邻接设备。
当拓扑请求报文在网络内扩散时，某个设备可能收到从多个邻接设备转发给它的请求报文，为了防止收到重复的请求报文时发送重复的响应报文，所述请求报文中包括拓扑收集标识字段，其值由拓扑信息收集设备发起拓扑信息收集请求时产生，每次收集完毕，将此值加1作为下一次收集的拓扑收集标识，所述响应报文中包括拓扑收集标识字段，其值取相应请求报文中的拓扑收集标识字段值，收到请求报文后，判断拓扑收集标识与已响应的报文拓扑收集标识是否相同，如果相同，则丢弃该请求报文；否则，处理该请求报文。
当拓扑请求报文在网络内扩散时，大量网络设备会同时收到拓扑请求，同时发送响应报文，可能会引起网络拥塞和拓扑收集设备忙，为了减少这种情况的出现，每个设备在发送拓扑请求报文前，可延迟等待一定时间。具体实施中，令返回响应报文到转发请求报文之间等待一段时间T1；转发请求报文时，按设备端口顺序逐个转发，其顺序与响应报文中邻接节点顺序一致。例如可以设T1＝(X+Δ)毫秒，其中X为一确定值，Δ为一个随机数，所述拓扑收集请求报文中包含Δ的最大值以及设备端口逐个转发的时间间隔值，具体实施中X的参考值可以为200毫秒，设备端口逐个转发的时间间隔值可以为20毫秒。
为了进一步保证拓扑收集的完整性，当拓扑信息收集设备收到响应报文时，对返回该报文的节点设备记录并标识为已响应节点，将其邻接节点中未响应过的节点标识为未响应节点，等待一段时间后，对未响应节点进行指定拓扑收集操作。在发现某设备的响应未收到时，将通过指定拓扑收集过程，收集该设备的拓扑信息，这种情况下，因为拓扑收集设备已经根据收集到的设备间连接关系掌握了从自身到达该指定设备的路由信息，所以可以采用源路由方式寻址，不需要采用上述逐级广播的方式，从而减少网络拥塞，提高执行效率。
权利要求
1.一种网络拓扑信息收集方法，其特征在于首先由拓扑信息收集设备从本地节点根据其邻接节点信息向邻接节点发送拓扑信息收集请求报文，请求报文中包含用于限制报文转发次数的字段，重复执行下述操作收到请求报文的节点向拓扑信息收集设备返回包含本节点信息和本节点与邻接节点连接信息的响应报文；判断报文转发次数是否达到限制值，如果是，结束操作；如果否，继续以下处理；收到请求报文的节点向各自的所有邻接节点转发请求报文。
2.如权利要求1所述的网络拓扑信息收集方法，其特征在于所述请求报文中包含用于记载报文发送顺序的源路径字段，所述响应报文中包含用于决定报文发送顺序的响应路径字段，每次发送请求报文时，将本节点的设备标识写入源路径字段，响应路径字段由相应源路径字段逆向得出。
3.如权利要求2所述的网络拓扑信息收集方法，其特征在于当设备收到拓扑信息收集请求时，如果该报文的源路径字段已经包含本设备的设备标识，则丢弃该报文。
4.如权利要求1或2所述的网络拓扑信息收集方法，其特征在于所述请求报文中包括拓扑收集标识字段，其值由拓扑信息收集设备发起拓扑信息收集请求时产生，每次收集完毕，将此值加1作为下一次收集的拓扑收集标识，所述响应报文中包括拓扑收集标识字段，其值取相应请求报文中的拓扑收集标识字段值，收到请求报文后，判断拓扑收集标识与已响应的报文拓扑收集标识是否相同，如果相同，则丢弃该请求报文；否则，处理该请求报文。
5.如权利要求2或3所述的网络拓扑信息收集方法，其特征在于返回响应报文到转发请求报文之间等待一段时间T1；转发请求报文时，按设备端口顺序逐个转发，其顺序与响应报文中邻接节点顺序一致。
6.如权利要求5所述的网络拓扑信息收集方法，其特征在于所述时间T1＝(X+Δ)毫秒，其中X为一确定值，Δ为一个随机数，所述拓扑收集请求报文中包含Δ的最大值以及设备端口逐个转发的时间间隔值。
7.如权利要求1所述的网络拓扑信息收集方法，其特征在于当拓扑信息收集设备收到响应报文时，对返回该报文的节点设备记录并标识为已响应节点，将其邻接节点中未响应过的节点标识为未响应节点，等待一段时间后，对未响应节点进行指定拓扑收集操作。
全文摘要
本发明公开了一种网络拓扑信息收集方法，首先由拓扑信息收集设备从本地节点向各邻接节点发送拓扑信息收集请求报文，请求报文中包括用于限制报文转发次数的字段，重复执行下述操作收到请求报文的节点向拓扑信息收集设备返回响应报文；判断报文转发次数是否达到限制值，如果是，结束操作；如果否，收到请求报文的节点向各自的所有邻接节点转发请求报文，从而实现网络拓扑信息收集。
文档编号H04L12/24GK1449158SQ0211636
公开日2003年10月15日 申请日期2002年3月28日 优先权日2002年3月28日
发明者阮强胜, 马海寅, 罗洁雯, 王建, 丘晓东, 胡安平 申请人:华为技术有限公司