专利名称：一种实现网络拓扑发现的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信及网络管理领域，尤其涉及网络管理中实现网络拓朴发 现的方法及系统。
背景技术：
随着信息时代的到来，人们对计算机网络的依赖使得计算机网络本身运 行的可靠性变得至关重要，因此对网络管理也就有了更高的要求。网络拓朴 发现的主要目的是荻取和维护网络节点的存在信息和它们之间的连接关系的 信息，并在此基础上绘制出整个网络拓朴图。在网络拓朴图的基础上，网络 管理人员便可对网络故障节点进行快速定位。
网络拓朴自动发现的方法很多，但归结起来主要有以下三种基于筒单 网络管理协议(SNMP, Simple Network Management Protocol)的网络拓朴发 现方法，它是一种网络层拓朴发现；基于通用协议的网络拓朴发现方法，它 是链路层拓朴发现；基于路由协议的网络拓朴发现方法，它是路由层拓朴发现。
网络层拓朴发现的原理是结合互联网控制消息协议(ICMP, Internet Control Message Protocol )和地址解析协议(ARP, Address Resolution Protocol) 以及SNMP，对指定的网络进行活动设备的检查，得到所有的活动设备，然 后通过SNMP取得设备的基本信息，根据基本信息确定设备的类型，再根据 设备的类型取得相应设备的详细信息。
链路层拓朴发现的原理是根据交换机的Cisco (Cisco系统公司是企业网 络产品的供应商)发现协议(CDP， Cisco Discovery Protocol)邻居表、端口 索引(iflndex)和端口对应表、自学习表判断出各交换机的连接关系。路由层的拓朴发现原理是追踪(Trace Route)所有设备节点，根据返回 的路由路径即可得到相关设备的路由拓朴关系。
目前，通过动态主才几分配协i义(DHCP， Dynamic Host Configuration Protocol)月l务器为局域网中的各个客户端分配IP地址/人而为其才是供网络月良 务的应用越来越多，上述三种方法需要配备专门的系统来进行网络拓朴发现， 其方案相对来说比较复杂，且针对性不强，由此会导致系统的性能价格比极 低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实现网络拓朴发现的方法，能够 专门针对DHCP服务器为客户端4是供服务的应用场景进行网络拓朴发现。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现网络拓朴发现的方法， 涉及主机分配协议DHCP客户端、多个中间设备以及DHCP服务器，该方法 包括
中间设备在收到一 DHCP客户端发出的DHCP报文请求中的报文时，依 次地将本设备的地址信息记录于添加在该报文的DHCP选项中；
DHCP服务器在收到该报文时，在为DHCP客户端分配IP地址的同时， 保存该才艮文中携带的DHCP客户端的物理地址和DHCP选项中的信息。
进一步地，中间设备在收到该报文时，依次地将本设备的地址信息记录 于添加在该才艮文的DHCP选项中，具体包括
当该报文途经第一个中间设备时，由该第一个中间设备在该报文中添加 DHCP选项，并除了在该DHCP选项的第一子选项里记录与DHCP客户端连 接的本设备的端口信息，以及在DHCP选项的第二子选项里记录本设备的的 物理地址外，还在DHCP选项的第五子选项中记录本设备的IP地址；
当该报文途经其它中间设备时，由收到该报文的中间设^l次地在该报 文的DHCP选项的第五子选项中记录本设备的IP地址。
进一步地，该方法还包括DHCP服务器才艮据DHCP客户端的物理地址以及DHCP选项中的信息确 定及保存DHCP客户端的位置信息，并根据DHCP选项中的信息确定及保存 DHCP客户端到DHCP服务器之间的多个中间设备以及这些中间设备的连接关系。
进一步地，该方法还包括
DHCP服务器根据保存的DHCP客户端的位置信息和中间设备及其连接 关系绘制详细的网络拓朴图。
进一步地，该方法还涉及一拓朴解析系统，且涉及的DHCP服务器含有 多个；该方法还包括
DHCP服务器将DHCP客户端的位置信息和中间设备及其连接关系发送 给该拓朴解析系统，由该拓朴解析系统才艮据DHCP客户端的位置信息和中间 设备及其连接关系绘制详细的网络拓朴图。
进一步地，该方法还涉及一拓朴解析系统，该方法还包括 给拓朴解析系统；
拓朴解析系统根据DHCP客户端的物理地址以及DHCP选项中的信息确 定该DHCP客户端的位置信息，并根据DHCP选项中的信息确定及保存该 DHCP客户端到DHCP服务器之间的多个中间设备以及这些中间设备的连接 关系；以及根据保存的DHCP客户端的位置信息和中间设备及其连接关系绘 制详细的网络拓朴图。
进一步地，涉及的DHCP服务器含有多个，该方法还包括
拓朴解析系统根据由多个DHCP服务器发送的DHCP客户端物理地址以 及DHCP选项中的信息确定及保存的DHCP客户端的位置信息和中间设备及 其连接关系绘制详细的网络拓朴图。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实现网络拓朴发现的系统， 包括依次连接的主机分配协议DHCP客户端、多个中间设备以及DHCP服务器，其中
DHCP客户端，用于在需要获取网络服务时发起DHCP报文请求；
中间设备，用于在收到DHCP报文请求中的报文时，依次地将本设备的 地址信息记录于添加在该报文的DHCP选项中；
所述DHCP服务器，用于在收到所述报文时，在为DHCP客户端分配IP 地址的同时，保存该报文中携带的DHCP客户端的物理地址和DHCP选项中 的信息。
进一步地，中间设备包括第一个中间设备和随后的其它中间设备； 第 一个中间设备，用于在收到的该报文中添加DHCP选项，并在该DHCP 选项的第一子选项里记录与DHCP客户端连接的本设备的端口信息，在该 DHCP选项的第二子选项里记录本设备的物理地址；在该DHCP选项的第五 子选项中记录本"i殳备的IP地址；
其它中间设备，用于依次在收到的报文中的该DHCP选项的第五子选项 中记录本设备的IP地址。
进一步地，
DHCP服务器，还用于根据DHCP客户端的物理地址以及DHCP选项中 的信息确定及保存该DHCP客户端的位置信息，并根据DHCP选项中的信息 确定及保存该DHCP客户端到DHCP服务器之间的多个中间设备以及这些中 间设备的连接关系。
进一步地，
DHCP服务器，还用于根据该DHCP客户端的位置信息和中间设备及其 连接关系绘制详细的网络拓朴图。
进一步地，该系统还包括一拓朴解析系统，且涉及的DHCP服务器含有 多个；其中
DHCP服务器，将DHCP客户端的位置信息和中间设备及其连接关系发 送给该拓朴解析系统；
拓朴解析系统，根据由多个DHCP服务器发送的DHCP客户端物理地址以及HCP选项中的信息确定及保存的该DHCP客户端的位置信息和中间设 备及其连接关系绘制详细的网络拓朴图。
采用本发明提供的实现网络拓朴发现的方法及系统，由于是在客户端向 DHCP服务器发送DHCP报文请求过程中，通过DHCP报文中携带的 Option82信息，并通过对该报文和Option82信息的拓朴解析，来获取客户端 的位置信息以及各个网络节点相互的连接关系，由此绘制出详尽的网络拓朴 图，从而达到网络拓朴发现的目的。本发明实现简单，不需要增加额外的i更 备，仅仅利用原DHCPOption82中的各子选项就可以方便地实现，因此非常 适用于局域网的网络拓朴发现，具有很高的系统性价比。本发明为网络管理 提供了方便、快捷及精确的故障定位工具。
图1是本发明的实现网络拓朴发现的系统实施例的结构框图； 图2是本发明的方法实施例的流程图3是对图2中DHCP报文途经各中间设备Option82信息变化示意图4是本发明的方法实施例中拓朴解析系统通过Option82信息获知网络 拓朴的流程图。
具体实施例方式
本发明提供的实现网络拓朴发现的方法及系统，其发明构思是，在客户 端向DHCP服务器发出DHCP报文请求过程中，利用报文携带的DHCP选 项将客户端以及报文途经各个设备的地址信息记录下来；当DHCP报文最终
到达DHCP服务器时，通过网络拓朴分析便会得到客户端的位置信息以及各 个网络节点相互的连接关系，绘制出详尽的网络拓朴图，从而实现网络拓朴 发现。
以下通过附图和优选实施例对本发明的技术方案 行详细地阐述。以下 实施例仅仅用于说明和解释本发明，而不构成对本发明技术方案的限制。图l表示了本发明提供的实现网络拓朴发现的系统一实施例的结构，该
系统包括多个客户端、多个中间设备(设备A,设备B,...)以及一个或多 个DHCP服务器(图1中只示出一个)和一个拓朴解析系统；在每一客户端 与DHCP服务器之间均会连接一个或多个中间设备(如交换机、路由器，等 等)；其中
客户端，用于在需要获取网络服务时向DHCP服务器发出DHCP报文请
求；
中间设备，用于在收到该DHCP报文时，在该报文中添加和/或填写DHCP 选项(Option82 )信息，将本设备的地址信息依次地记录在DHCP选项中；
如图3所示，客户端发送的DHCP报文途经第一个中间设备(设备A) 时，由该设备A在该^艮文中添加Option82信息，包括以下子选项
子选项1:代理电路ID，包含客户端所连接交换机端口的vlanID、槽位 号以及端口号等；
子选项2:代理远程ID,包含该设备A的物理地址；
该物理地址用于唯一确定设备A的位置。
子选项5:链路选择，包含该设备A的IP地址。
下面，该DHCP报文依次又经过第二个中间设备(设备B)、…第n个 中间设备(设备n),分别由设备B,设备n将其IP地址依次填入子选 项5中。
DHCP服务器，用于在收到DHCP报文时，为发出报文请求的客户端分 配地址，同时保存该报文中携带的客户端物理地址和该选项信息，并将其发 送给与其连接的拓朴解析系统；
拓朴解析系统，用于根据客户端物理地址以及选项信息确定客户端的位 置信息，根据选项信息确定客户端到DHCP服务器之间的中间设备以及这些 中间设备的连接关系，并将客户端的位置信息和中间设备及其连接关系保存 在数据库中；最后，根据数据库中所记录的客户端的位置信息和中间设备及其连接关系绘制出详细的网络拓朴图。
拓朴解析系统根据客户端物理地址以及选项信息中的子选项1、子选项2
以及子选项5的第一个中间设备的IP地址来确定客户端的位置信息，并记录 到数据库中；根据子选项5中包含的所有设备的IP地址来确定该DHCP报 文所经由的中间设备以及这些中间设备的连接关系，并记录到数据库中；通 过对客户端DHCP报文中信息的积累，不断丰富数据库中的客户端的位置信 息以及与客户端有关的诸多设备及其连接关系，从而绘制出详细的网络拓朴 图。
本发明除了给出上述系统实施例外，还能例举出其它实施例。
譬如，上述拓朴解析系统对客户端物理地址以及选项信息的解析功能， 可以通过在DHCP服务器中配置一个拓朴解析模块完成，亦即该拓朴解析模
项信息来确定客户端的位置信息，并根据该选项信息确定客户端到DHCP月艮 务器之间的中间设备以及这些中间设备的连接关系，并据此绘制出网络拓朴
又譬如，上述拓朴解析系统可以汇集与其连接的所有的DHCP服务器中 所绘制的网络拓朴图，并对此进行分析，最后绘制出一个更大、更完整的网 络拓朴图。
图2表示的是本发明针对的上述系统实施例而给出的相应的方法实施例 的流程，包括如下步骤
210: DHCP客户端发起DHCP才艮文请求；
客户端在需要获取网络服务时，向DHCP服务器发起DHCP报文请求。
220:报文经过第一个中间设备，由该设备添加并填写DHCP选项 (Option82)信息；
如图3所示，报文譬如先经过设备A，由该设备A在报文中添加Option82 信息，其中填写子选项信息子选项1的代理电路ID,包含客户端所连接交换机端口的vlanID、槽位号以及端口号等；子选项2的代理远程ID,包含 该设备A的物理地址；子选项5的链路选择，包含该i殳备A的IP地址。
230:报文经过下一个中间设备，由该设备修改Option82信息；
报文由设备A传送给下一设备B，由该设备B在Option82中的子选项5 中将本设备的IP地址填入。
下面，该DHCP报文依次又经过第三个中间设备、...第n个中间设备(设 备n )，分别由这些设备将其IP地址依次填入子选项5中。
240:报文到达DHCP服务器，由其为客户端分配地址，并保存该报文 中携带的客户端物理地址和该选项信息，同时转发给拓朴解析系统，结束流程。
图4表示的是本发明的方法实施例中拓朴解析系统通过选项(Option82) 信息获知网络拓朴的流程，包括如下步骤
310:根据客户端物理地址和选项信息获取客户端位置信息并保存； 根据客户端物理地址以及选项信息中的子选项1、子选项2以及子选项5 的第一个中间设备的IP地址来确定客户端的位置信息并保存。 320:根据选项信息获知各网络节点连接信息并保存；
备以及这些中间设备的连接关系并保存。
330:绘制出网络拓朴图并保存，结束流程。
当然，本实施例是将图2和图4分开，由DHCP服务器获取报文及其中 的Option82信息，由拓朴解析系统通过Option82信息获知网络拓朴。实际 上，图2和图4也可以结合在一起，均由DHCP服务器获取报文及其中的 Option82信息，并根据客户端地址信息和Option82信息获知客户端位置信息 和与客户端相关的中间设备及其连接关系，由此绘制网络拓朴图。
本发明提供的实现网络拓朴发现的方法及系统，是在客户端向DHCP月l 务器发送DHCP报文请求过程中，通过DHCP报文中携带的选项信息，并通
12过对该报文和选项信息拓朴解析，来获取客户端的位置信息以及各个网络节 点相互的连接关系，由此绘制出详尽的网络拓朴图，从而达到网络拓朴发现
的目的。本发明实现简单，不需要增加额外的设备，仅仅利用原DHCP Option82中的子选项5就可以方便地实现，因此非常适用于局域网的网络拓 朴发现，具有很高的系统性价比。本发明为网络管理提供了方便、快捷及精 确的故障定位工具。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构 思进行等同改变或替换，而所有这种无需额外创造性劳动的改变或替换方案 都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1、一种实现网络拓扑发现的方法，涉及主机分配协议DHCP客户端、多个中间设备以及DHCP服务器，该方法包括所述中间设备在收到一DHCP客户端发出的DHCP报文请求中的所述报文时，依次地将本设备的地址信息记录于添加在所述报文的DHCP选项中；所述DHCP服务器在收到所述报文时，在为所述DHCP客户端分配IP地址的同时，保存该报文中携带的所述DHCP客户端的物理地址和所述DHCP选项中的信息。
2、 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中间设备在收到所 述报文时，依次地将本设备的地址信息记录于添加在所述报文的DHCP选项 中，具体包括当所述报文途经第一个中间设备时，由该第一个中间设备在所述才艮文中 添加所述DHCP选项，并除了在所述DHCP选项的第一子选项里记录与所述 DHCP客户端连接的本设备的端口信息，以及在所述DHCP选项的第二子选 项里记录本设备的的物理地址外，还在所述DHCP选项的第五子选项中记录 本设备的IPi也ih;当所述报文途经其它中间设备时，由收到该报文的中间设M次地在所 述报文的所述DHCP选项的第五子选项中记录本设备的IP地址。
3、 按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括所述DHCP服务器根据所述DHCP客户端的物理地址以及所述DHCP 选项中的信息确定及保存所述DHCP客户端的位置信息，并根据所述DHCP 选项中的信息确定及保存所述DHCP客户端到所述DHCP服务器之间的所述 多个中间设备以及这些中间设备的连接关系。
4、 按照权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括所述DHCP服务器根据保存的所述DHCP客户端的位置信息和所述中间 设备及其连接关系绘制详细的网络拓朴图。
5、 按照权利要求3所述的方法，其特征在于，还涉及一拓朴解析系统， 且涉及的所述DHCP服务器含有多个；所述方法还包括所述DHCP服务器将所述DHCP客户端的位置信息和所述中间设备及其 连接关系发送给所述拓朴解析系统，由所述拓朴解析系统根据所述DHCP客 户端的位置信息和所述中间设备及其连接关系绘制详细的网络拓朴图。
6、 按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还涉及一拓朴解析 系统，所述方法还包括所述DHCP服务器将所述DHCP客户端的物理地址以及所述DHCP选项 中的信息发送给所迷拓朴解析系统；所述拓朴解析系统才艮据所述DHCP客户端的物理地址以及所述DHCP选 项中的信息确定所述DHCP客户端的位置信息，并根据所述DHCP选项中的 信息确定及保存所述DHCP客户端到所述DHCP服务器之间的所述多个中间 设备以及这些中间设备的连接关系；以及根据保存的所述DHCP客户端的位 置信息和所述中间设备及其连接关系绘制详细的网络拓朴图。
7、 按照权利要求6所述的方法，其特征在于，涉及的所述DHCP服 务器含有多个，所述方法还包括所述拓朴解析系统根据由多个所述DHCP服务器发送的所述DHCP客户 端物理地址以及所述DHCP选项中的信息确定及保存的所述DHCP客户端的 位置信息和所述中间设备及其连接关系绘制详细的网络拓朴图。
8、 一种实现网络拓朴发现的系统，包括依次连接的主机分配协议 DHCP客户端、多个中间设备以及DHCP服务器，其中所述DHCP客户端，用于在需要获取网络服务时发起DHCP报文请求；所述中间设备，用于在收到所述DHCP报文请求中的所述报文时，依次 ;也将本设备的地址信息记录于添加在该4艮文的DHCP选项中；所述DHCP服务器，用于在收到所述报文时，在为所述DHCP客户端分 配IP地址的同时，保存该报文中携带的所述DHCP客户端的物理地址和所 述DHCP选项中的信息。
9、 按照权利要求8所述的系统，其特征在于，所述中间设备包括第一 个中间设备和随后的其它中间设备；所述第 一个中间设备，用于在收到的所述报文中添加所述DHCP选项，并在所述DHCP选项的第 一子选项里记录所述DHCP客户端所连接设备的端 口信息，在所述DHCP选项的第二子选项里记录本设备的物理地址；在所述 DHCP选项的第五子选项中记录本设备的IP地址；所述其它中间设备，用于依次在收到的所述报文中的所述DHCP选项的 所述第五子选项中记录本设备的IP地址。
10、 按照权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述DHCP服务器，还用于根据所述DHCP客户端的物理地址以及所述 DHCP选项中的信息确定及保存所述DHCP客户端的位置信息，并根据所述 DHCP选项中的信息确定及保存所述DHCP客户端到所述DHCP服务器之间 的所述多个中间设备以及这些中间设备的连接关系。
11、 按照权利要求IO所述的系统，其特征在于，所述DHCP服务器，还用于根据所述DHCP客户端的位置信息和所述中 间设备及其连接关系绘制详细的网络拓朴图。
12、 按照权利要求IO所述的系统，其特征在于，还包括一拓朴解析系 统，且涉及的所述DHCP服务器含有多个；其中所述DHCP服务器，将所述DHCP客户端的位置信息和所述中间设备及 其连接关系发送给所述拓朴解析系统；所述拓朴解析系统，根据由多个DHCP服务器发送的所述DHCP客户端 物理地址以及所述DHCP选项中的信息确定及保存的所述DHCP客户端的位 置信息和所述中间设备及其连接关系绘制详细的网络拓朴图。
全文摘要
本发明披露了一种实现网络拓扑发现的方法及系统，其中方法涉及主机分配协议DHCP客户端、多个中间设备以及DHCP服务器，该方法包括中间设备在收到一DHCP客户端发出的DHCP报文请求中的报文时，依次地将本设备的地址信息记录于添加在该报文的DHCP选项中；DHCP服务器在收到该报文时，在为DHCP客户端分配IP地址的同时，保存该报文中携带的DHCP客户端的物理地址和DHCP选项中的信息。本发明实现简单，不需要增加额外的设备，仅仅利用原DHCP选项中的各子选项就可以方便地实现，因此非常适用于局域网的网络拓扑发现，具有很高的系统性价比。
文档编号H04L12/24GK101616029SQ20091015209
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者朱起辉, 静 田 申请人:中兴通讯股份有限公司