网络拓扑结构确定方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种网络拓扑结构确定方法和系统，该方法包括：根据预先统计的每个网络设备的各端口的流量特征，对于属于不同网络设备的任意两个端口，计算其中一个端口的输入流量特征与另一个端口的输出流量特征之间的相似度，根据计算出的相似度确定所述两个端口之间的流量相似度；对于每个端口，选取与该端口的流量相似度最大的端口，作为该端口的连接端口；根据每个端口的连接端口、及其所属网络设备，确定出网络拓扑结构。应用本发明，可以提高网络拓扑结构发现的准确度以及应用范围，并降低运算复杂度。
【专利说明】网络拓扑结构确定方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及互联网技术，尤其涉及一种网络拓扑结构确定方法和系统。
【背景技术】
[0002]随着互联网技术的发展，用于表达网络逻辑连接关系和物理链接关系的网络拓扑结构也日益复杂化。为了能够直观地了解网络中各个网点的运行状况，往往需要绘制精准的网络拓扑，以便后续能够准确的定位网络中的故障网点。
[0003]目前，常见的网络拓扑发现方法有基于探测技术的网络拓扑发现方法，具体地，通过整个网络中预先部署的探测点来探测网络的RRT(Round Trip Time，往返时延)、TTL(Timeto Live，生存时间)、以及TRACE路径等数据；综合各探测点所探测的数据，使用图论的算法来计算网络拓扑。然而，基于探测技术的网络拓扑的方法中，其根据有限个探测点所探测的数据来计算网络拓扑，算法复杂、准确度不高；而且，需要在网络中预先部署多个探测点，增加了发现网络拓扑结构的复杂度。
[0004]现有技术中，还存在一种利用私有发现协议的网络拓扑发现方法，例如，LLDP协议(Link Layer Discovery Protocol,链路层发现协议)，或是 CDP (Cisco DiscoveryProtocol，思科发现协议)。具体地，可以根据各网络设备的接口标识(或协议地址)以及各网络设备记录的相邻网络设备的接口标识(或协议地址)，来确定网络拓扑结构。然而，这种利用私有发现协议的网络拓扑发现方法需要各网络设备都同时支持该私有发现协议。以LLDP协议为例，只有各网络设备都同时支持LLDP协议，这样，对于每个网络设备，才能将该网络设备的接口标识信息发布给其相邻的网络设备；进而，各网络设备才能记录的与其相邻的网络设备的接口标识以及其他信息。而实际应用中，网络中并不是所有的网络设备都支持LLDP协议，这样，在确定网络拓扑结构时，无法保证与其他网络设备互联但不支持LLDP协议的网络设备的正常发现，导致确定出的网络拓扑结构准确度不高。而且，LLDP协议是二层协议，因此，利用LLDP协议的网络拓扑发现方法只能应用于二层网络设备的拓扑结构的发现，应用范围有限。
[0005]综上所述，现有的网络拓扑结构发现方法存在准确度不高、运算复杂度高以及应用范围窄的不足，因此有必要提供一种能够适用于更大的应用范围、确定的网络拓扑结构准确度高且算法简单的网络拓扑结构发现方法。
【发明内容】
[0006]本发明实施例提供了一种网络拓扑结构确定方法和系统，用以提高网络拓扑结构发现的准确度以及应用范围，并降低运算复杂度。
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种网络拓扑结构确定方法，包括:
[0008]根据预先统计的每个网络设备的各端口的流量特征，对于属于不同网络设备的任意两个端口，计算其中一个端口的输入流量特征与另一个端口的输出流量特征之间的相似度，根据计算出的相似度确定所述两个端口之间的流量相似度；[0009]对于每个端口，选取与该端口的流量相似度最大的端口，作为该端口的连接端Π ；
[0010]根据每个端口的连接端口、及其所属网络设备，确定出网络拓扑结构。
[0011]较佳地，所述输入流量特征包括至少一种流量特征；以及所述输出流量特征包括与所述至少一种流量特征分别相应的流量特征；以及
[0012]所述计算其中一个端口的输入流量特征与另一个端口的输出流量特征之间的相似度，根据计算出的相似度确定所述两个端口之间的流量相似度，具体包括:
[0013]对于所述输入流量特征的每种流量特征，计算所述其中一个端口的该种流量特征，与所述另一个端口的输出流量特征中的相应流量特征之间的相似度；根据计算出的相似度确定所述两个端口之间的流量相似度。
[0014]较佳地，所述预先统计的每个网络设备的各端口的流量特征，具体包括设定时间段内按设定周期采集的各端口的流量特征的数据；以及
[0015]所述计算所述其中一个端口的该种流量特征与所述另一个端口的输出流量特征中的相应流量特征之间的相似度，具体包括:
[0016]根据如下公式I计算出所述其中一个端口 X的流量特征P与另一个端口 y的流量特征Q之间的相似度r:
【权利要求】
1.一种网络拓扑结构确定方法，其特征在于，包括: 根据预先统计的每个网络设备的各端口的流量特征，对于属于不同网络设备的任意两个端口，计算其中一个端口的输入流量特征与另一个端口的输出流量特征之间的相似度，根据计算出的相似度确定所述两个端口之间的流量相似度； 对于每个端口，选取与该端口的流量相似度最大的端口，作为该端口的连接端口 ； 根据每个端口的连接端口、及其所属网络设备，确定出网络拓扑结构。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述输入流量特征包括至少一种流量特征；以及所述输出流量特征包括与所述至少一种流量特征分别相应的流量特征；以及 所述计算其中一个端口的输入流量特征与另一个端口的输出流量特征之间的相似度，根据计算出的相似度确定所述两个端口之间的流量相似度，具体包括: 对于所述输入流量特征的每种流量特征，计算所述其中一个端口的该种流量特征，与所述另一个端口的输出流量特征中的相应流量特征之间的相似度；根据计算出的相似度确定所述两个端口之间的流量相似度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预先统计的每个网络设备的各端口的流量特征，具体包括设定时间段内按设定周期采集的各端口的流量特征的数据；以及 所述计算所述其中一个端口的该种流量特征与所述另一个端口的输出流量特征中的相应流量特征之间的相似度，具体包括: 根据如下公式I计算出所 述其中一个端口 X的流量特征P与另一个端口I的流量特征Q之间的相似度r:
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对于所述输入流量特征的每种流量特征，计算所述其中一个端口的该种流量特征与所述另一个端口的输出流量特征中的相应流量特征之间的相似度，具体为: 计算所述其中一个端口的该种流量特征的特征向量与所述另一个端口的输出流量特征中的相应流量特征的特征向量之间的余弦夹角，将计算出的余弦夹角作为所述相似度； 其中，所述其中一个端口的该种流量特征的特征向量中的向量元素包括:设定时间段内按设定周期采集的、所述其中一个端口的该种流量特征的数据； 所述另一个端口的输出流量特征中的相应流量特征的特征向量中的向量元素包括:所述设定时间段内按所述设定周期采集的、所述另一个端口的输出流量特征中的相应流量特征的数据。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述根据计算出的相似度确定所述两个端口之间的流量相似度，具体包括:根据如下公式2计算出所述两个端口 x、y之间的流量相似度s(x，y):s(x，y)= Σ j (wjXr』)(公式 2)公式2中，％为所述输入流量特征中的第j种流量特征所预设的权重，rj为端口 X的第j种流量特征，与端口 1的输出流量特征中与第j种流量特征相应的流量特征之间的相似度；j取值为1~m的自然数，m为所述输入流量特征中的流量特征的种类总数。
6.如权利要求2-4任一所述的方法，其特征在于，所述输入流量特征中包括的至少一种流量特征为如下流量特征中选取的:接收字节传输率BPS、接收分组数据包传输率PPS、接收丢包率PLR、接收每秒传输过程次数TPS ；以及与所述接收BPS相应的流量特征为发送BPS，与所述接收PPS相应的流量特征为发送PPS，与所述接收PLR相应的流量特征为发送PLR，与所述接收TPS相应的流量特征为发送TPS。
7.如权利要求2-4任一所述的方法，其特征在于，在所述根据预先统计的每个网络设备的各端口的流量特征，对于属于不同网络设备的任意两个端口，计算其中一个端口的输入流量特征与另一个端口的输出流量特征之间的相似度之前，还包括:在所述设定时间段内，对于每个网络设备，利用简单网络管理协议SNMP与该网络设备通信，按所述设定周期获取该 网络设备的各端口的流量特征的数据。
8.—种网络拓扑结构确定系统，其特征在于，包括:流量相似度计算模块，用于根据每个网络设备的各端口的流量特征，对于属于不同网络设备的任意两个端口，计算其中一个端口的输入流量特征与另一个端口的输出流量特征之间的相似度，根据计算出的相似度确定所述两个端口之间的流量相似度；连接端口确定模块，用于根据所述流量相似度计算模块确定的流量相似度，对于每个端口，选取与该端口的流量相似度最大的端口，作为该端口的连接端口 ；网络拓扑结构确定模块，用于根据所述连接端口确定模块选取的每个端口的连接端口、及其所属网络设备，确定出网络拓扑结构。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述流量相似度计算模块、连接端口确定模块、网络拓扑结构确定模块均设置于所述系统的网络拓扑生成装置中；以及所述系统还包括:流量数据存储装置；以及所述网络拓扑生成装置还包括:流量数据获取模块；其中，所述流量数据存储装置用于存储从各网络设备采集的各端口的流量特征的数据；所述流量数据获取模块用于从所述流量数据存储装置中获取每个网络设备的各端口的流量特征的数据。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括:数据采集装置，用于在设定时间段内，对于每个网络设备，利用简单网络管理协议SNMP与该网络设备通信，按设定周期获取该网络设备的各端口的流量特征的数据后存储到流量数据存储装置中。
【文档编号】H04L12/24GK103716187SQ201310713224
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】梁振方, 李力, 傅江 申请人:新浪网技术(中国)有限公司