一种以太网络拓扑结构的自动生成方法与流程

本技术涉及网络通信，具体涉及一种以太网络拓扑结构的自动生成方法。

背景技术：

1、对于大规模的网络系统，节点之间交错连接，各层及各设备众多，网络连接复杂，若运行维护不到位，容易造成网络无法互联的情况。网络拓扑图不仅能够直观和准确地反映网络中各种设备信息及多个设备节点之间的连接关系，而且能够记录网络结构及其运行状态，方便运维人员对以太网进行网络维护、规划及故障定位。

2、现有的网络拓扑图一般采用作图软件进行绘制，这种方式进行网络拓扑结构生成时，不仅费时费力，而且拓扑信息的实时性也比较低；而现有的拓扑图或拓扑结构的生成方法，存在多个节点位于相同位置时，节点出现重叠而导致无法正常显示，以及节点与节点之间进行连线出现混乱的情况；因此如何确定节点位置并放置节点，以及对节点与节点之间进行连线，是需要解决的技术问题。

3、公开号为cn 110213107 a的专利文献公开了一种用于网络拓扑图的自动布局方法、装置及设备，并具体公开了利用拓扑数据确定首层及以下层的设备及设备连线的技术方案，虽然该方案能够实现网络拓扑有序展示，但是在生成过程中，连线基于的节点信息只考虑了两者之间是否相连接，并未考虑设备的分类而导致生成的拓扑图十分复杂以及层次混乱，不符合用户的期望。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出了一种以太网络拓扑结构的自动生成方法，该方法应用于tsn等以太网络，能够实现以太网络拓扑结构的自动生成，确保了作为主设备的起始交换机所连接的包括二层交换机、网关、外设设备在内的所有设备的位置和连接关系都正确地反映在拓扑结构中，不仅考虑了设备节点与设备节点之间的连接关系，而且还考虑了将设备节点分类成了起始交换机、二层交换机、网关、外设设备等四类设备节点，解决了现有技术存在的生成的拓扑图十分复杂且层次混乱的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种以太网络拓扑结构的自动生成方法，自动生成方法包括以下步骤：

4、根据获取的拓扑数据，计算获得所有以太网设备的坐标参考值并在键值对容器中建立所有以太网设备的键值对关系，拓扑数据包括拓扑列表、设备列表以及链路列表；以太网设备包括交换机、网关以及外设设备；

5、查找键值对中的“键”元素，获得起始交换机信息，并根据其坐标参考值，计算获得起始交换机的坐标实际值，将起始交换机作为首层设备并确认起始交换机在拓扑结构图中的位置；

6、将起始交换机作为“键”元素，在键值对容器中查找与该“键”元素相关联的“值”元素对应设备信息，得到第二层设备或第三层设备的坐标实际值及连线信息，第二层设备为“值”元素对应设备中的交换机，第三层设备为“值”元素对应设备中的网关或外设设备；

7、将第三层设备作为“键”元素，查找与该“键”元素相关联的“值”元素对应设备信息，得到下一层设备信息；然后以下一层设备信息作为“键”元素，查找与该“键”元素相关联的“值”元素对应设备信息，直至下一层设备没有相关联的“值”元素为止，从而完成一个键值对的查找；其中，下一层设备信息为网关或外设设备及其坐标实际值及连线信息；

8、遍历键值对容器中所有键值对，递归显示所有键值对的所有层面设备的坐标实际值及连线信息，确认所有以太网设备在拓扑结构图中的位置及连线信息。

9、进一步地，根据获取的拓扑数据，计算获得所有以太网设备的坐标参考值，具体包括：

10、遍历链路列表中的多个链路设备信息，根据链路设备数量获取链路中间设备信息，链路设备为以太网设备，链路中间设备为处于链路列表中间位置的以太网设备；

11、判断链路列表中的所有链路设备与链路中间设备之间的相对位置后并预设相对坐标值；

12、根据起始设备的相对坐标值，依次对所有的以太网设备进行相对位置判定，获得所有以太网设备与链路中间设备之间的相对位置信息、所有以太网设备的坐标参考值、链路列表横向坐标最大值以及链路列表纵向坐标最大值。

13、进一步地，在键值对容器中建立所有以太网设备的键值对关系，具体包括：

14、依次查找拓扑列表中所有结构体中的链路来源地址及链路目标地址；

15、将链路来源地址及链路目标地址添加至创建的键值对容器中，得到单个链路来源地址与多个链路目标地址的对应设备相关联的多个键值对以及单个链路目标地址与多个目标来源地址的对应设备相关联的多个键值对。

16、进一步地，将链路来源地址及链路目标地址添加至创建的键值对容器中，得到单个链路来源地址与多个链路目标地址的对应设备相关联的多个键值对，具体包括：

17、遍历拓扑列表中的多个结构体，结构体内包含有链路目标地址和来源地址；

18、将查找的首个结构体中的链路来源地址设为“键”元素以及将链路目标地址所对应的设备设为“值”元素，并将链路来源地址与链路目标地址所对应的设备关联形成键值对关系；

19、对拓扑列表中其余的结构体进行查找，若查找的下个结构体中的链路来源地址与上个结构体中的链路来源地址不同，则将下个拓扑数据集中的链路来源地址与下个结构体中的链路目标地址所对应设备关联形成新的键值对关系，若查找的下个结构体中的链路来源地址与已查找完成的结构体中的链路来源地址相同，则将已查找完成的结构体中的链路来源地址与下个结构体中的链路目标地址所对应设备关联形成键值对关系；其中下个结构体中或已查找完成的结构体中的链路来源地址为“键”元素及下个结构体中的链路目标地址所对应设备为“值”元素；

20、遍历拓扑列表中所有结构体，形成链路来源地址与链路目标地址的多个键值对关系。

21、进一步地，将链路来源地址及链路目标地址添加至创建的键值对容器中，得到单个链路目标地址与多个目标来源地址的对应设备相关联的多个键值对，具体包括：

22、对拓扑列表中其余的结构体进行查找，将查找的首个结构体中的链路目标地址设为“键”元素以及将链路来源地址所对应的设备设为“值”元素，并将链路目标地址与链路来源地址所对应的设备关联形成键值对关系；

23、若查找的下个结构体中的链路目标地址与上个结构体中的链路目标地址不同，则将下个结构体中的链路目标地址与链路来源地址所对应的设备关联形成新的键值对关系，若查找的下个结构体中的链路目标地址与已查找完成的结构体中的链路目标地址相同，则将已查找完成的结构体中的链路目标地址与下个结构体中的链路来源地址所对应设备关联形成键值对关系；其中，下个结构体中或已查找完成的结构体中的链路目标地址为“键”元素，下个结构体中的链路来源地址所对应设备设为“值”元素；

24、遍历拓扑列表中所有结构体，形成链路来源地址与链路目标地址的多个键值对关系。

25、进一步地，查找键值对容器中的“键”元素，获得起始交换机信息，并根据其坐标参考值，计算获得起始交换机的坐标实际值，具体包括：

26、循环遍历键值对中“键”元素，在“键”元素关联设备为交换机的情况下，确认该交换机为起始交换机；

27、获取起始交换机的坐标参考值以及所在链路的最大级数值，最大级数值为起始交换机所在的链路列表纵向坐标最大值；

28、判断最大级数值的一半是否大于纵向坐标参考值，在最大级数值的一半大于纵向坐标参考值的情况下，将最大级数数值的一半与起始交换机的纵向坐标参考值之间的差值，再与设备布置距离放大系数之间进行乘积，得到起始交换机的纵向坐标实际值；在最大级数值的一半小于或等于纵向坐标参考值的情况下，将最大级数数值的一半与起始交换机的纵向坐标参考值之间的差值，与第一设备布置距离放大系数之间进行乘积，然后取乘积的负值为起始交换机在拓扑结构图中的纵向坐标实际值；

29、将起始交换机的横向坐标参考值减少一个或多个坐标单位长度，然后乘以第二设备布置距离放大系数，得到起始交换机在拓扑结构图中的横向坐标实际值；

30、根据横向坐标实际值和纵向坐标实际值，确认起始交换机在拓扑结构图中的位置并添加起始交换机的图形元素和文本项。

31、进一步地，将起始交换机作为“键”元素，在键值对容器中查找与该“键”元素相关联的“值”元素对应设备信息，得到第二层设备或第三层设备的坐标实际值及连线信息，具体包括：

32、循环遍历键值对中与起始交换机关联的“键”元素相对应的“值”元素；

33、在“值”元素所对应的设备为交换机的情况下，则确认该交换机为二层交换机并计算获得横向坐标实际值和纵向坐标实际值；

34、对起始交换机及二层交换机的横向坐标实际值进行比较，确认起始交换机及二层交换机之间连线的起点和终点后再对起始交换机与二层交换机之间进行连线；

35、其中，起始交换机及二层交换机之间连线的起点和终点的确认步骤包括：

36、在起始交换机的横向坐标实际值大于或等于纵向坐标实际值的情况下，则确认二层交换机的横向坐标实际值为连线起点，起始交换机的横向坐标实际值为连线终点；

37、在起始交换机的横向坐标实际值小于纵向坐标实际值的情况下，则确认起始交换机的横向坐标实际值为连线起点，二层交换机的横向坐标实际值为连线终点；

38、其中，计算获得横向坐标实际值和纵向坐标实际值，具体包括：

39、获取二层交换机的坐标参考值以及所在链路的最大级数值，最大级数值为二层交换机所在的链路列表纵向坐标最大值；

40、判断最大级数值的一半是否大于纵向坐标参考值，在最大级数值的一半大于纵向坐标参考值的情况下，将最大级数数值的一半与二层交换机的纵向坐标参考值之间的差值，再与设备布置距离放大系数之间进行乘积，得到二层交换机的纵向坐标实际值；在最大级数值的一半小于或等于纵向坐标参考值的情况下，将最大级数数值的一半与起始交换机的纵向坐标参考值之间的差值，与第一设备布置距离放大系数之间进行乘积，然后取乘积的负值为二层交换机在拓扑结构图中的纵向坐标实际值；

41、将二层交换机的横向坐标参考值减少一个或多个坐标单位长度，然后乘以第二设备布置距离放大系数，得到二层交换机在拓扑结构图中的横向坐标实际值。

42、进一步地，对起始交换机及二层交换机的横向坐标实际值进行比较，确认起始交换机及二层交换机之间连线的起点和终点后再对起始交换机与二层交换机之间进行连线之后，还包括：

43、循环遍历键值对中与起始交换机关联的“键”元素相对应的“值”元素；

44、在“值”元素所对应的设备为网关或外设设备的情况下，则确认该网关或外设设备为第三层设备，然后获取第三层设备的个数；

45、根据第三层设备个数，确认第三层设备的链路位置及排序序号并计算获得第三层设备的横向坐标实际值和纵向坐标实际值；链路位置包括链路前端部、链路中间部位以及链路后端部；

46、根据横向坐标实际值和纵向坐标实际值，确认网关在拓扑结构图中的位置并添加网关的图形元素和文本项；

47、其中，计算获得第三层设备的横向坐标实际值和纵向坐标实际值，具体包括：

48、在第三层设备的设置区域为链路前端部的情况下，将第三层设备的排序序号与设备数量的半数之间的差值乘以第三设备布置距离放大系数后，再减去设备横向间隔，最后与起始交换机的横向坐标实际值相加，得到第三层设备的横向坐标实际值；在第三层设备的设置区域为链路后端部的情况下，将第三层设备的排序序号与设备数量之间的差值乘以第三设备布置距离放大系数后，再减去设备横向间隔，最后与起始交换机的横向坐标实际值相加，得到第三层设备的横向坐标实际值；

49、通过对起始交换机的纵向坐标实际值与设备纵向间隔相加，得到第三层设备的纵向坐标实际值。

50、本发明首先通过计算所有以太网设备的坐标参考值并建立所有以太网设备的键值对关系，然后通过遍历键值对容器中的“键”元素，首先查找出起始交换机并计算坐标实际值，然后将起始交换机设为上一层设备，通过在键值对容器中查找与上一层设备相关联的“值”元素，得到下一层设备的坐标实际值及连线信息，最后递归显示所有层面设备及其坐标实际值，从而实现了以太网络拓扑结构的自动生成，解决了现有的拓扑结构生成过程中存在多个节点位于相同位置时，节点出现重叠而导致无法正常显示，以及节点与节点之间进行连线出现混乱的问题。

51、本发明首先通过遍历键值对容器中的“键”元素，查找获得起始交换机信息，并根据其坐标参考值，然后将起始交换机设为上一层设备，通过在键值对容器中查找与上一层设备——起始交换机相关联的“值”元素，得到下一层设备——二层交换机的坐标实际值及连线信息，接着通过在键值对容器中查找与上一层设备——二层交换机相关联的“值”元素，得到下一层设备——网关和外设设备的坐标实际值及连线信息，以及通过在键值对容器中查找与上一层设备——网关和外设设备相关联的“值”元素，得到下一层设备的坐标实际值及连线信息，完成了一个键值对内的所有以太网设备信息的查找，最后递归显示所有键值对的所有层面设备的坐标实际值及连线信息，确认所有以太网设备在拓扑结构图中的位置及连线信息，从而实现了网络拓扑图的自动生成，从而确保了作为主设备的起始交换机所连接的包括二层交换机、网关、外设设备在内的所有设备的位置和连接关系都正确地反映在拓扑结构中，连线基于的设备节点信息不仅考虑了设备节点与设备节点之间的连接关系，而且还考虑了将设备节点分类成了起始交换机、二层交换机、网关、外设设备等四类设备节点，从而解决了现有技术存在的生成的拓扑图十分复杂且层次混乱的问题。

52、本发明的有益效果：

53、1.本发明通过对容器中查找与上一层设备相关联的“值”元素，得到下一层设备的坐标实际值及连线信息，最后递归显示所有层面设备及其坐标实际值，从而实现了以太网络拓扑结构的自动生成，达到了对传统手工绘制以太网拓扑图的替换，省时省力，拓扑信息的实时性较高，方便运维人员对以太网进行网络维护、规划及故障定位以及在网络结构发生变化时轻松地更新拓扑图。

54、2.通过本发明所述的以太网络拓扑结构的自动生成方法，能够在以太网络发生变化时，能够对以太网络拓扑图进行及时更新，确保拓扑图与实际网络结构保持一致，减少了手动更新的错误和不一致性。