CN106982164A - 一种网络拓扑发现方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种网络拓扑发现方法及设备，可基于宽度优先搜索算法BFS以及简单网络管理协议SNMP，确定各网络设备的下一跳网络设备和子网设备；再根据确定的各网络设备的下一跳网络设备和子网设备，进行拓扑关系补全和子网关系补全，得到全局路由链路关系和全局子网链路关系。由于BFS算法可以自始至终一直通过已找到的和未找到的节点之间的边界向外扩展，以至于可以系统地展开并检查网络中的所有节点，即所有设备，因而，在结合SNMP协议的基础上，可以更为准确、全面、高效地得到包括大规模网络在内的各种网络的拓扑关系以及子网关系，从而提高了网络拓扑发现的准确性、可适用性以及效率。

Description

一种网络拓扑发现方法及设备

技术领域

本发明涉及网络管理技术领域，尤其涉及一种网络拓扑发现方法及设备。

背景技术

网络拓扑发现的主要目的是获取和维护网络节点的存在信息和它们之间的连接关系信息，并在此基础上绘制出整个网络拓扑图，以便网络管理人员在拓扑图的基础上对故障节点进行快速定位。

具体地，网络拓扑发现的方法很多，但归结起来主要包括三类：

第一类为基于ICMP(Internet Control Message Protocol，Internet控制报文协议)的网络拓扑发现方法。在该方法中，主要可利用ICMP探测包，如Ping(因特网包探索器)程序、Traceroute(路由跟踪)程序等，进行网络拓扑的发现，具备发现范围较广的特点。但是，由于基于ICMP的网络拓扑发现方法通常仅能适用于小规模的网络，如局域网等，不能适用于大规模网络，因而，可适用性较低；并且，由于ICMP本身具有占用较多网络带宽的缺点，因而，该类拓扑发现方法还会存在占用较多网络带宽、造成系统资源浪费的缺点。

第二类为基于SNMP(Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议)的网络拓扑发现方法。在该方法中，主要可利用MIB(ManagementInformation Base，管理信息库)，进行相应的网络拓扑发现；其中，MIB是由网络管理协议使用并维护的网络管理信息数据库，现已在绝大多数的网络设备，如路由器、网桥、交换机上采用，其定义了一系列的对象组，其中很多对象组所包含的对象变量值，是网络拓扑发现的重要信息来源。具体地，基于SNMP的网络拓扑发现方法的查询效率比较高，但是，由于其主要针对IP网络，即针对路由器、交换机、网桥、网关设备和主机等，不能用于无线集群设备，因而，可适用性也较低。

第三类为基于ICMP以及SNMP的网络拓扑发现方法。该方法也是现在较为通用的方法，但是，由于其在进行网络拓扑发现时，主要是根据ARP(AddressResolution Protocol，地址解析协议)表来获取活动主机列表的。且，由于ARP表仅是IP(Internet Protocol，网络之间互连的协议，也可称为网际协议)地址和MAC(Media Access Control，媒体访问控制)地址映射的一个缓存，并不能说明设备当前是否活动，比如当主机当机或者网络结构发生改变时，虽然ARP表显示为活跃，事实上设备已经不可用，因而，使得其发现结果并不准确；并且，由于ICMP本身具有占用较多网络带宽的缺点，因而，该类拓扑发现方法同样会存在占用较多网络带宽、造成系统资源浪费的缺点。

也就是说，现有的各种网络拓扑发现方法，都在不同程度上存在可适用性较低或发现结果并不准确的问题，因此，亟需提供一种新的网络拓扑发现方法来解决上述问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种网络拓扑发现方法及设备，用以解决现有的网络拓扑发现方法的可适用性低以及发现结果不准确的问题。

本发明实施例提供了一种网络拓扑发现方法，所述方法包括：

基于宽度优先搜索算法(Breadth First Search，BFS)以及SNMP，确定各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备；

根据确定的各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备，进行拓扑关系补全和子网关系补全，得到用于反映网络中的各网络设备之间的网络层关联关系的全局路由链路关系、以及用于反映网络中的各网络设备之间的链路层关联关系的全局子网链路关系。

具体地，针对任一网络设备，确定所述网络设备的下一跳网络设备，包括：

采集所述网络设备的设备接口表，以获取所述网络设备的各接口的接口信息；

采集所述网络设备的设备地址表，以获取所述网络设备的各接口对应的网际协议IP地址；

采集所述网路设备的设备路由表，以获取网络层上距离所述网络设备为一跳的IP地址；

根据获取到的所述距离所述网络设备为一跳的IP地址，获取对应的相关设备的设备地址表，以获取所述相关设备的各接口对应的IP地址；

采集所述相关设备的设备接口表，以获取所述相关设备的各接口的接口信息；

根据所述网络设备以及其所对应的相关设备的设备接口表、设备地址表，建立所述网络设备与其所对应的相关设备的对应关系。

具体地，针对任一网络设备，确定所述网络设备下的子网设备，包括：

采集所述网络设备的设备接口表，以获取所述网络设备的各接口的接口信息；

采集所述网络设备的设备ARP表，以获取与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址；

根据获取到的所述网络设备的设备接口表、设备ARP表以及与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址，建立所述网络设备和与所述网络设备在同一个子网下的设备的对应关系。

可选地，在得到全局路由链路关系、以及全局子网链路关系之后，所述方法还包括：

若确定网络中的网络设备和/或网络中的各网络设备之间的关系存在更新，则根据更新后的网络设备和/或更新后的网络中的各网络设备之间的关系，更新所得到的全局路由链路关系以及全局子网链路关系。

具体地，所述方法确定网络中的网络设备存在更新，包括：确定网络中的至少一个网络设备的物理状态和/或配置状态发生变化；确定网络中的各网络设备之间的关系存在更新，包括：确定网络中的任意两个或多个网络设备之间的网络层关联关系和/或链路层关联关系发生变化。

相应地，本发明实施例还提供了一种网络拓扑发现设备，包括：

设备确定单元，用于基于BFS以及SNMP，确定各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备；

关系补全单元，用于根据确定的各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备，进行拓扑关系补全和子网关系补全，得到用于反映网络中的各网络设备之间的网络层关联关系的全局路由链路关系、以及用于反映网络中的各网络设备之间的链路层关联关系的全局子网链路关系。

具体地，所述设备确定单元，具体用于针对任一网络设备，采集所述网络设备的设备接口表，以获取所述网络设备的各接口的接口信息；采集所述网络设备的设备地址表，以获取所述网络设备的各接口对应的IP地址；采集所述网路设备的设备路由表，以获取网络层上距离所述网络设备为一跳的IP地址；根据获取到的所述距离所述网络设备为一跳的IP地址，获取对应的相关设备的设备地址表，以获取所述相关设备的各接口对应的IP地址；采集所述相关设备的设备接口表，以获取所述相关设备的各接口的接口信息；根据所述网络设备以及其所对应的相关设备的设备接口表、设备地址表，建立所述网络设备与其所对应的相关设备的对应关系。

具体地，所述设备确定单元，具体用于针对任一网络设备，采集所述网络设备的设备接口表，以获取所述网络设备的各接口的接口信息；采集所述网络设备的设备ARP表，以获取与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址；根据获取到的所述网络设备的设备接口表、设备ARP表以及与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址，建立所述网络设备和与所述网络设备在同一个子网下的设备的对应关系。

可选地，所述设备还包括更新单元，用于在得到全局路由链路关系、以及全局子网链路关系之后，若确定网络中的网络设备和/或网络中的各网络设备之间的关系存在更新，则根据更新后的网络设备和/或更新后的网络中的各网络设备之间的关系，更新所得到的全局路由链路关系以及全局子网链路关系。

具体地，所述更新单元，具体用于若确定网络中的至少一个网络设备的物理状态和/或配置状态发生变化，则确定网络中的网络设备存在更新；以及，若确定网络中的任意两个或多个网络设备之间的网络层关联关系和/或链路层关联关系发生变化，则确定网络中的各网络设备之间的关系存在更新。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供了一种网络拓扑发现方法及设备，所述网络拓扑发现方法及设备可基于BFS以及SNMP，确定各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备；进而，再根据确定的各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备，进行拓扑关系补全和子网关系补全，得到用于反映网络中的各网络设备之间的网络层关联关系的全局路由链路关系、以及用于反映网络中的各网络设备之间的链路层关联关系的全局子网链路关系。由于BFS算法可以自始至终一直通过已找到的和未找到的节点之间的边界向外扩展，以至于可以系统地展开并检查网络中的所有节点，即所有设备，因而，在结合SNMP协议的基础上，可以更为准确、全面、高效地得到包括大规模网络在内的各种网络的拓扑关系以及子网关系，从而提高了网络拓扑发现的准确性、可适用性以及效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1所示为本发明实施例一中所述的网络拓扑发现方法的步骤流程图；

图2所示为本发明实施例三中所述的网络拓扑发现设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明实施例一提供了一种网络拓扑发现方法，具体地，如图1所示，其为本发明实施例一中所述网络拓扑发现方法的步骤流程图，所述方法可包括以下步骤：

步骤101：基于BFS以及SNMP，确定各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备。

具体地，针对任一网络设备，确定所述网络设备的下一跳网络设备，包括：

采集所述网络设备的设备接口表，以获取所述网络设备的各接口的接口信息；

采集所述网络设备的设备地址表，以获取所述网络设备的各接口对应的IP地址；

采集所述网路设备的设备路由表，以获取网络层上距离所述网络设备为一跳的IP地址；

根据获取到的所述距离所述网络设备为一跳的IP地址，获取对应的相关设备的设备地址表，以获取所述相关设备的各接口对应的IP地址；

采集所述相关设备的设备接口表，以获取所述相关设备的各接口的接口信息；

根据所述网络设备以及其所对应的相关设备的设备接口表、设备地址表，建立所述网络设备与其所对应的相关设备的对应关系。

也就是说，针对任一网络设备，可根据采集到的所述网络设备的设备接口表、设备地址表以及设备路由表等信息，获取所述网络设备的下一跳网络设备的相关信息，进而可根据获取到的所述网络设备以及其所对应的下一跳网络设备的设备接口表、设备地址表等信息，建立所述网络设备与其所对应的下一跳网络设备的对应关系。

进一步地，需要说明的是，在上述确定所述网络设备的下一跳网络设备的过程中，在采集所述网络设备的设备接口表的同时或之前，还可采集所述网络设备的名称信息；在根据获取到的所述距离所述网络设备为一跳的IP地址，获取对应的相关设备的设备地址表的同时或之前，还可采集所述相关设备的名称信息；以及，在建立所述网络设备与其所对应的相关设备的对应关系时，同时也可参考所述网络设备以及其所对应的相关设备的名称信息，此处不再赘述。

具体地，针对任一网络设备，确定所述网络设备下的子网设备，包括：

采集所述网络设备的设备接口表，以获取所述网络设备的各接口的接口信息；

采集所述网络设备的设备ARP表，以获取与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址；

根据获取到的所述网络设备的设备接口表、设备ARP表以及与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址，建立所述网络设备和与所述网络设备在同一个子网下的设备的对应关系。

也就是说，针对任一网络设备，可根据采集到的所述网络设备的设备接口表、设备ARP表等信息，获取与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址，进而可根据获取到的所述网络设备的设备接口表、设备ARP表以及与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址等信息，建立所述网络设备和与所述网络设备在同一个子网下的设备的对应关系。

进一步地，需要说明的是，在上述确定所述网络设备下的子网设备的过程中，在采集所述网络设备的设备接口表的同时或之前，还可采集所述网络设备的名称信息；以及，在建立所述网络设备和与所述网络设备在同一个子网下的设备的对应关系时，同时也可参考所述网络设备的名称信息等，此处不再赘述。

由上述内容可知，利用BFS算法不断循环操作通过一个网络设备发现该设备的下一跳的网络设备和通过一个网络设备发现该设备下的子网设备的步骤，即可将各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备全部发现出来，得到所有存活的网络设备。由于BFS算法可以自始至终一直通过已找到的和未找到的节点之间的边界向外扩展，以至于可以系统地展开并检查网络中的所有节点，即所有设备，因而，可以极大地提高网络拓扑发现的全面性、准确性以及可适用性。

进一步地，需要说明的是，针对任一网络设备，其所对应的设备接口表、设备地址表、设备路由表以及设备ARP表等信息通常是从SNMP协议中的MIB采集而来的，此处不再赘述。

其中，针对任一网络设备，与所述网络设备相对应的设备接口表存储了所述网络设备的接口信息，例如表1所示；与所述网络设备相对应的设备地址表存储了所述网络设备的各接口的IP地址等信息，例如表2所示；与所述网络设备相对应的设备路由表存储了与所述网络设备的各接口距离为一跳的各对应接口的IP地址等信息，例如表3所示；与所述网络设备相对应的设备ARP表存储了与所述网络设备在同一子网下的网络设备的各接口的MAC地址以及IP地址的信息，例如表4所示。

表1：设备接口表

接口索引	ifIndex	1.3.6.1.2.1.2.2.1.1
			接口名称	ifName	1.3.6.1.2.1.31.1.1.1.1
接口描述	ifDescr	1.3.6.1.2.1.2.2.1.2

表2：设备地址表

接口索引	ipAdEntIfIndex	1.3.6.1.2.1.4.20.1.2
			接口IP地址	ipAdEntAddr	1.3.6.1.2.1.4.20.1.1
接口掩码	ipAdEntNetMask	1.3.6.1.2.1.4.20.1.3

表3：设备路由表

接口索引	ipRouteIfIndex	1.3.6.1.2.1.4.21.1.2
			下一跳设备相关接口的IP地址	ipRouteNextHop	1.3.6.1.2.1.4.21.1.7
路由类型	ipRouteType	1.3.6.1.2.1.4.21.1.8

表4：设备ARP表

接口索引	ipNetToMediaIfIndex	1.3.6.1.2.1.4.22.1.1
			对端设备接口的MAC地址	ipNetToMediaPhysAddress	1.3.6.1.2.1.4.22.1.2
对端设备接口的IP地址	ipNetToMediaNetAddress	1.3.6.1.2.1.4.22.1.3

可选地，在确定各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备以获知所有存活的网络设备之后，还可根据采集到的各网络设备的名称信息、设备接口表、设备地址表、设备路由表以及设备ARP表等信息，建立拓扑发现设备列表；其中，所述拓扑发现设备列表可包含所有存活的网络设备以及其所对应的名称信息、设备接口表、设备地址表、设备路由表以及设备ARP表等信息，此处不再赘述。

步骤102：根据确定的各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备，进行拓扑关系补全和子网关系补全，得到用于反映网络中的各网络设备之间的网络层关联关系的全局路由链路关系、以及用于反映网络中的各网络设备之间的链路层关联关系的全局子网链路关系。

需要说明的是，由于拓扑关系体现的是一个路由关系，对于一条拓扑关系来说就是本设备的路由表中的一条外部路由记录，主要体现是路由设备A的a接口到B设备的b接口的一条网络层关联关系；子网关系体现的是一个网关下所有设备的链路层关系，对于一条子网关系来说就是网关设备的设备ARP表中的一条ARP关系记录，主要体现是网关设备A的a接口到子网内的B设备的b接口的一条链路层关联关系。因而，通过整合所有拓扑关系和所有子网关系(即通过整合各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备)，便可分别得到用于反映网络中的各网络设备之间的网络层关联关系的全局路由链路关系，以及用于反映网络中的各网络设备之间的链路层关联关系的全局子网链路关系。

例如，假设在步骤101中发现某网络的所有存活的设备，以及它们的拓扑关系和子网关系如下：设备A的下一跳设备为B和C，设备A的子网设备为D；设备B的下一跳设备为E；设备C的下一跳设备为F；设备D的子网设备为G；设备F的下一跳设备为H，那么，步骤102将这些对应关系进行整合，则可以得到A-B-E和A-C-F-H这两条路由链路关系所组成的全网路由链路关系，以及A-D-G这条子网链路关系所组成的全网子网链路关系。

可选地，步骤102可通过以下方式来整合步骤101发现的各网络设备与其各下一跳网络设备的拓扑关系，得到用于反映网络中的各网络设备之间的网络层关联关系的全局路由链路关系：

依次遍历步骤101发现到的所有网络设备的设备路由表，根据设备路由表中的各接口的next hop地址(与本设备接口的距离为一跳的相关设备接口的IP地址)，构建全局路由链路关系。

同理，还可通过以下方式来整合步骤101发现的各网络设备与其各子网设备的子网关系，得到用于反映网络中的各网络设备之间的链路层关联关系的全局子网链路关系：

依次遍历步骤101发现到的所有网络设备的设备ARP表，根据设备ARP表中的各接口的对端MAC地址以及对端IP地址，构建全局子网链路关系。

可选地，在得到全局路由链路关系、以及全局子网链路关系之后，所述方法还可包括：

若确定网络中的网络设备和/或网络中的各网络设备之间的关系存在更新，则根据更新后的网络设备和/或更新后的网络中的各网络设备之间的关系，更新所得到的全局路由链路关系以及全局子网链路关系。

也就是说，当网络本身发生变化时，无需重新进行一次拓扑发现或者重新绘制一次拓扑图，只需根据更新后的的网络设备和/或更新后的网络中的各网络设备之间的关系，对上一次所得到的全局路由链路关系以及全局子网链路关系进行更新，便可将上一次的网络拓扑发现的结果更新为能够反映当前网络拓扑连接的实际情况的最新结果，从而使得所得到的网络拓扑发现结果能够更为真实、准确地反映网络实际情况，并且，极大的减少了配置、维护、绘制拓扑图的工作量，提高了网络拓扑的效率。

可选地，所述确定网络中的网络设备存在更新，包括：

确定网络中的至少一个网络设备的物理状态和/或配置状态发生变化；例如，网络设备有板卡的新增、移除或更换等，网络设备有名称改变、接口别名变更或IP地址变更等。

相应地，确定网络中的各网络设备之间的关系存在更新，包括：

确定网络中的任意两个或多个网络设备之间的网络层关联关系和/或链路层关联关系发生变化；例如，在网络设备作为路由的网络层关系的接口有新的路由关系、有需要删除的路由关系或路由关系发生变化等，在网络设备作为网关的链路层关系的接口有新的链路关系、有需要删除的链路关系或链路关系发生变化等。

可见，本实施例提供的网络拓扑发现方法能够根据现实网络中的实际情况，智能地创建、删除和修改网络设备以及网络设备与网络设备之间的对应关系，当网络设备和/或网络中的各网络设备之间的关系存在更新时，无需再重新做一次拓扑发现，便可实现全局路由链路关系以及全局子网链路关系的更新，基本实现了完全自动化、智能化，极大地减少了配置、维护，和绘制拓扑图的工作量。另外，由于所得到的拓扑发现结果基本上反映的就是真实的网络现状，因而，可以给运维人员对于网络问题的故障分析、排查提供更好地帮助，对于现网真实的拓扑情况也可以予以可视化的展现。

另外，需要说明的是，由于本发明实施例能够根据现实网络中的实际情况，对全局路由链路关系以及全局子网链路关系进行更新，因而还可达到可在原有的拓扑发现的基础上，可以随意添加新的种子节点(即新的网络设备)，对路由链路关系和子网链路关系进行相应扩充的效果。

再有，需要说明的是，采用本发明实施例提供的拓扑发现方法，在得到相应的拓扑发现结果(即全局路由链路关系以及全局子网链路关系等)之后，还可利用得到的拓扑发现结果绘制真实的拓扑发现图，并进行一些后续的功能扩展，例如，链路状态告警、图形化的路由跟踪等都可以在这个拓扑图的基础上予以图形化的体现，本发明实施例在此不作赘述。

进一步地，需要说明的是，当网络本身发生变化时，也可重新执行步骤101和步骤102，即重新进行一次拓扑发现。或者，即使网络本身不发生变化，也可以根据设定的拓扑发现周期，周期性地进行新的拓扑发现，以对之前的拓扑发现结果进行更新，本发明实施例对此均不作限定。

进一步地，在得到全局路由链路关系以及全局子网链路关系之后，还可将所得到的全局路由链路关系以及全局子网链路关系进行存储；如，将得到的全局路由链路关系以及全局子网链路关系分别以全局路由链路表以及全局子网链路表的形式进行存储等。后续对全局路由链路关系以及全局子网链路关系进行更新时，可同时更新相应的全局路由链路表以及全局子网链路表，此处不再赘述。

进一步地，在本发明所述实施例中，在步骤101之前还可包括：加载基本配置信息表、设备的配置信息表等信息。另外，若非首次拓扑发现，还可加载上一轮拓扑发现的结果信息，如上一次拓扑发现的拓扑发现设备列表、全局路由链路关系以及全局子网链路关系等。

其中，基本配置信息表可包括种子节点和读口令字，所述种子节点可为本次网络拓扑发现的各起点网络设备，也就是步骤101中首先进行下一跳网络设备及子网设备发现的网络设备；所述读口令字可为网络拓扑发现的权限证明，针对网络中的任意两个设备，当该两个设备的读口令字符合设定条件，如相一致时，其中一个设备可发现另一个设备。另外，设备的配置信息表可包括起点网络设备的设备字典，它包含了该设备的基本信息和维护记录等信息，本发明实施例对此不作赘述。

最后，以相应的拓扑发现算法来对本发明实施例所述的确定各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备的具体方法进行简要说明，所述拓扑发现算法可如下所述：

1、插入种子节点A到Open_table中：

Open_table=[]

Close_table=[]

Open_table.append(种子A)

2、While Open_table is not None

种子=Open_table.pop()

网元列表=find_nearby(种子)

For网元in网元列表

If网元is网络设备and网元not in Close_table

Open_table.append(网元)

Close_table.append(网元)

End If

End For

End While

3、当Open_table最终为空时，Close_table则为所有发现到的存活的网络设备。

本发明实施例提供了一种网络拓扑发现方法，所述网络拓扑发现方法可基于BFS以及SNMP，得到全局路由链路关系以及全局子网链路关系。由于BFS算法可以自始至终一直通过已找到的和未找到的节点之间的边界向外扩展，以至于可以系统地展开并检查网络中的所有节点，即所有设备，因而，在结合SNMP协议的基础上，可以更为准确、全面、高效地得到包括大规模网络在内的各种网络的拓扑关系以及子网关系，从而提高了网络拓扑发现的准确性、可适用性以及效率。

另外，由于本实施例提供的网络拓扑发现方法能够根据现实网络中的实际情况，智能地创建、删除和修改网络设备以及网络设备与网络设备之间的对应关系，当网络设备和/或网络中的各网络设备之间的关系存在更新时，无需再重新做一次拓扑发现，便可实现全局路由链路关系以及全局子网链路关系的更新，因而，基本实现了完全自动化、智能化，极大地减少了配置、维护，和绘制拓扑图的工作量；可达到可在原有的拓扑发现的基础上，可以随意添加新的种子节点(即新的网络设备)，以对路由链路关系和子网链路关系进行相应扩充的效果。

再有，由于在得到相应的拓扑发现结果之后，还可利用得到的拓扑发现结果绘制真实的拓扑发现图，并进行一些后续的功能扩展，例如，链路状态告警、图形化的路由跟踪等，因而还可使得许多功能得以图形化体现。

实施例二：

本发明实施例二以发现网络设备A的下一跳网络设备以及其子网设备为例，对确定各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备的方法进行详细说明。

具体地，针对网络设备A，确定其下一跳网络设备的步骤可如下所述：

步骤1：采集网络设备A的名称信息，如下表5所示：

表5：设备A的名称信息表

设备名称
	SRG3200zhu_10.32.145.8

步骤2：采集网络设备A的设备接口表，获取到此网络设备A的各接口的接口索引、接口名称、接口描述、接口MAC地址等信息，具体可如下表6所示：

表6：设备A的设备接口表

接口索引	接口名称	接口描述	接口MAC地址
				3	GigabitEthernet2/0/8	GigabitEthernet2/0/8	00:00:0c:9f:f0:0e
5	GigabitEthernet1/0/17	GigabitEthernet1/0/17	f2:3c:91:ae:d2:73
				12	GigabitEthernet4/0/25	GigabitEthernet4/0/25	01:00:5e:00:01:ff

步骤3：采集网络设备A的设备地址表，获取到此网络设备A的各接口对应的IP地址，具体可如下表7所示：

表7：设备A的设备地址表

接口索引	接口IP地址
		3	10.32.145.8
5	10.32.130.3
		12	192.168.175.77

步骤4：采集网络设备A的设备路由表，获取到网络层上距离网络设备A为一跳的IP地址，具体可如下表8所示：

表8：设备A的设备路由表

本端接口索引	下一跳IP地址(对端)
		3	10.32.145.7
5	10.32.130.4
		12	192.168.175.78

步骤5：根据获取到的所述距离网络设备A为一跳的IP地址，获取对应的相关设备的名称信息，具体可如下表9所示：

表9：与设备A距离为一跳的IP地址所对应的相关设备的名称信息表

设备名称
	s9306-bei_10.32.145.7

步骤6：采集相关设备的设备地址表，获取相关设备的各接口对应的IP地址，具体可如下表10所示：

表10：相关设备的设备地址表

本端接口索引	接口IP地址
		15	10.32.145.7
17	192.168.3.78

步骤7：采集相关设备的设备接口表，获取所述相关设备的各接口的接口信息，具体可如下表11所示：

表11：相关设备的设备接口表

接口索引	接口名称	接口描述	接口MAC地址
				15	GigabitEthernet3/0/8	GigabitEthernet3/0/8	84:78:ac:5a:15:c1
17	GigabitEthernet1/0/15	GigabitEthernet1/0/15	f2:3c:91:ae:4e:85

步骤8：根据网络设备A以及其所对应的相关设备的名称信息、设备接口表、设备地址表，建立网络设备A与其所对应的相关设备的对应关系，具体可如下表12所示：

表12：设备A与其所对应的相关设备的对应关系表

也就是说，针对网络设备A，可采集其设备接口表、设备地址表以及设备路由表等信息，获取网络设备A的下一跳网络设备的相关信息，进而可根据获取到的网络设备A以及其所对应的下一跳网络设备的设备接口表、设备地址表等信息，建立网络设备A与其所对应的下一跳网络设备的对应关系。

具体地，针对网络设备A，确定其子网设备的步骤可如下所述：

步骤1：采集网络设备A的名称信息，具体可如下表13所示：

表13：设备A的名称信息表

设备名称
	SRG3200zhu_10.32.145.8

步骤2：采集网络设备A的设备接口表，以获取所述网络设备A的各接口的接口信息，具体可如下表14所示：

表14：设备A的设备接口表

接口索引	接口名称	接口描述
			17	GigabitEthernet2/0/6	GigabitEthernet2/0/6

步骤3：采集网络设备A的设备地址解析协议ARP表，以获取与网络设备A在同一个子网下的设备的接口媒体访问控制MAC地址以及接口网际协议IP地址，具体可如下表15所示：

表15：设备A的设备ARP表

步骤4：根据获取到的网络设备A的名称信息、设备接口表以及设备ARP表，建立网络设备A和与其在同一个子网下的设备的对应关系，具体可如下表16所示：

表16：设备A和与其在同一个子网下的设备的对应关系

也就是说，针对网络设备A，可采集其设备接口表、设备ARP表等信息，获取与网络设备A在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址，进而可根据获取到的网络设备A的设备接口表、设备ARP表以及与其在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址等信息，建立网络设备A和与网络设备A在同一个子网下的设备的对应关系。

实施例三：

基于同样的发明构思，本发明实施例三提供了一种网络拓扑发现设备，具体地，如图2所示，其为本发明实施例三中所述网络拓扑发现设备的结构示意图，所述设备包括：

设备确定单元201，用于基于宽度优先搜索算法BFS以及简单网络管理协议SNMP，确定各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备。

关系补全单元202，用于根据确定的各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备，进行拓扑关系补全和子网关系补全，得到用于反映网络中的各网络设备之间的网络层关联关系的全局路由链路关系、以及用于反映网络中的各网络设备之间的链路层关联关系的全局子网链路关系。

具体地，所述设备确定单元201，用于针对任一网络设备，采集所述网络设备的设备接口表，以获取所述网络设备的各接口的接口信息；采集所述网络设备的设备地址表，以获取所述网络设备的各接口对应的网际协议IP地址；采集所述网路设备的设备路由表，以获取网络层上距离所述网络设备为一跳的IP地址；根据获取到的所述距离所述网络设备为一跳的IP地址，获取对应的相关设备的设备地址表，以获取所述相关设备的各接口对应的IP地址；采集所述相关设备的设备接口表，以获取所述相关设备的各接口的接口信息；根据所述网络设备以及其所对应的相关设备的设备接口表、设备地址表，建立所述网络设备与其所对应的相关设备的对应关系。

也就是说，针对任一网络设备，所述设备确定单元201可根据采集到的所述网络设备的设备接口表、设备地址表以及设备路由表等信息，获取所述网络设备的下一跳网络设备的相关信息，进而可根据获取到的所述网络设备以及其所对应的下一跳网络设备的设备接口表、设备地址表等信息，建立所述网络设备与其所对应的下一跳网络设备的对应关系。

进一步地，需要说明的是，在所述设备确定单元201确定所述网络设备的下一跳网络设备的过程中，在采集所述网络设备的设备接口表的同时或之前，还可采集所述网络设备的名称信息；在根据获取到的所述距离所述网络设备为一跳的IP地址，获取对应的相关设备的设备地址表的同时或之前，还可采集所述相关设备的名称信息；以及，在建立所述网络设备与其所对应的相关设备的对应关系时，同时也可参考所述网络设备以及其所对应的相关设备的名称信息，此处不再赘述。

具体地，所述设备确定单元201，具体用于针对任一网络设备，采集所述网络设备的设备接口表，以获取所述网络设备的各接口的接口信息；采集所述网络设备的设备ARP表，以获取与所述网络设备在同一个子网下的设备的MAC地址以及IP地址；根据获取到的所述网络设备的设备接口表、设备ARP表以及与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址，建立所述网络设备和与所述网络设备在同一个子网下的设备的对应关系。

也就是说，针对任一网络设备，所述设备确定单元201可根据采集到的所述网络设备的设备接口表、设备ARP表等信息，获取与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址，进而可根据获取到的所述网络设备的设备接口表、设备ARP表以及与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址等信息，建立所述网络设备和与所述网络设备在同一个子网下的设备的对应关系。

进一步地，需要说明的是，在所述设备确定单元201确定所述网络设备下的子网设备的过程中，在采集所述网络设备的设备接口表的同时或之前，还可采集所述网络设备的名称信息；以及，在建立所述网络设备和与所述网络设备在同一个子网下的设备的对应关系时，同时也可参考所述网络设备的名称信息等，此处不再赘述。

由上述内容可知，设备确定单元201利用BFS算法不断循环操作通过一个网络设备发现该设备的下一跳的网络设备和通过一个网络设备发现该设备下的子网设备的步骤，即可将各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备全部发现出来，得到所有存活的网络设备。由于BFS算法可以自始至终一直通过已找到的和未找到的节点之间的边界向外扩展，以至于可以系统地展开并检查网络中的所有节点，即所有设备，因而，可以极大地提高网络拓扑发现的全面性、准确性以及可适用性。

可选地，所述设备确定单元201在确定各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备以获知所有存活的网络设备之后，还可根据采集到的各网络设备的名称信息、设备接口表、设备地址表、设备路由表以及设备ARP表等信息，建立拓扑发现设备列表；其中，所述拓扑发现设备列表可包含所有存活的网络设备以及其所对应的名称信息、设备接口表、设备地址表、设备路由表以及设备ARP表等信息，此处不再赘述。

具体地，所述关系补全单元202可通过以下方式来整合所述设备确定单元201发现的各网络设备与其各下一跳网络设备的拓扑关系，得到用于反映网络中的各网络设备之间的网络层关联关系的全局路由链路关系：

依次遍历所述设备确定单元201发现到的所有网络设备的设备路由表，根据设备路由表中的各接口的next hop地址，构建全局路由链路关系。

同理，所述关系补全单元202还可通过以下方式来整合所述设备确定单元201发现的各网络设备与其各子网设备的子网关系，得到用于反映网络中的各网络设备之间的链路层关联关系的全局子网链路关系：

依次遍历所述设备确定单元201发现到的所有网络设备的设备ARP表，根据设备ARP表中的各接口的对端MAC地址以及对端IP地址，构建全局子网链路关系。

可选地，所述拓扑发现设备还包括更新单元203：

所述更新单元203，用于在得到全局路由链路关系、以及全局子网链路关系之后，若确定网络中的网络设备和/或网络中的各网络设备之间的关系存在更新，则根据更新后的网络设备和/或更新后的网络中的各网络设备之间的关系，更新所得到的全局路由链路关系以及全局子网链路关系。

也就是说，当网络本身发生变化时，无需重新进行一次拓扑发现或者重新绘制一次拓扑图，只需根据更新后的的网络设备和/或更新后的网络中的各网络设备之间的关系，对上一次所得到的全局路由链路关系以及全局子网链路关系进行更新，便可将上一次的网络拓扑发现的结果更新为能够反映当前网络拓扑连接的实际情况的最新结果，从而使得所得到的网络拓扑发现结果能够更为真实、准确地反映网络实际情况，并且，极大的减少了配置、维护、绘制拓扑图的工作量，提高了网络拓扑的效率。

进一步地，所述更新单元203，具体用于：

若确定网络中的至少一个网络设备的物理状态和/或配置状态发生变化，例如，网络设备有板卡的新增、移除或更换等，网络设备有名称改变、接口别名变更或IP地址变更等，则确定网络中的网络设备存在更新；以及

若确定网络中的任意两个或多个网络设备之间的网络层关联关系和/或链路层关联关系发生变化，例如，在网络设备作为路由的网络层关系的接口有新的路由关系、有需要删除的路由关系或路由关系发生变化等，在网络设备作为网关的链路层关系的接口有新的链路关系、有需要删除的链路关系或链路关系发生变化等，则确定网络中的各网络设备之间的关系存在更新。

可见，本实施例提供的网络拓扑发现设备能够根据现实网络中的实际情况，智能地创建、删除和修改网络设备以及网络设备与网络设备之间的对应关系，当网络设备和/或网络中的各网络设备之间的关系存在更新时，无需再重新做一次拓扑发现，便可实现全局路由链路关系以及全局子网链路关系的更新，基本实现了完全自动化、智能化，极大地减少了配置、维护，和绘制拓扑图的工作量。另外，由于所得到的拓扑发现结果基本上反映的就是真实的网络现状，因而，可以给运维人员对于网络问题的故障分析、排查提供更好地帮助，对于现网真实的拓扑情况也可以予以可视化的展现。

另外，需要说明的是，由于本发明实施例能够根据现实网络中的实际情况，对全局路由链路关系以及全局子网链路关系进行更新，因而还可达到可在原有的拓扑发现的基础上，可以随意添加新的种子节点(即新的网络设备)，对路由链路关系和子网链路关系进行相应扩充的效果。

进一步地，需要说明的是，当网络本身发生变化时，也可由所述设备确定单元201和所述关系补全单元202重新执行本发明实施例一中的步骤101和步骤102，即重新进行一次拓扑发现。或者，即使网络本身不发生变化，也可以根据设定的拓扑发现周期，由所述设备确定单元201和所述关系补全单元202周期性地进行新的拓扑发现，以对之前的拓扑发现结果进行更新，本发明实施例对此均不作限定。

本发明实施例提供了一种网络拓扑发现设备，所述网络拓扑发现设备可基于BFS以及SNMP，得到全局路由链路关系以及全局子网链路关系。由于BFS算法可以自始至终一直通过已找到的和未找到的节点之间的边界向外扩展，以至于可以系统地展开并检查网络中的所有节点，即所有设备，因而，在结合SNMP协议的基础上，可以更为准确、全面、高效地得到包括大规模网络在内的各种网络的拓扑关系以及子网关系，从而提高了网络拓扑发现的准确性、可适用性以及效率。

另外，由于本实施例提供的网络拓扑发现设备能够根据现实网络中的实际情况，智能地创建、删除和修改网络设备以及网络设备与网络设备之间的对应关系，当网络设备和/或网络中的各网络设备之间的关系存在更新时，无需再重新做一次拓扑发现，便可实现全局路由链路关系以及全局子网链路关系的更新，因而，基本实现了完全自动化、智能化，极大地减少了配置、维护，和绘制拓扑图的工作量；可达到可在原有的拓扑发现的基础上，可以随意添加新的种子节点(即新的网络设备)，以对路由链路关系和子网链路关系进行相应扩充的效果。

再有，由于在得到相应的拓扑发现结果之后，还可利用得到的拓扑发现结果绘制真实的拓扑发现图，并进行一些后续的功能扩展，例如，链路状态告警、图形化的路由跟踪等，因而还可使得许多功能得以图形化体现。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种网络拓扑发现方法，其特征在于，所述方法包括：

基于宽度优先搜索算法BFS以及简单网络管理协议SNMP，确定各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备；

根据确定的各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备，进行拓扑关系补全和子网关系补全，得到用于反映网络中的各网络设备之间的网络层关联关系的全局路由链路关系、以及用于反映网络中的各网络设备之间的链路层关联关系的全局子网链路关系。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对任一网络设备，确定所述网络设备的下一跳网络设备，包括：

采集所述网络设备的设备接口表，以获取所述网络设备的各接口的接口信息；

采集所述网络设备的设备地址表，以获取所述网络设备的各接口对应的网际协议IP地址；

采集所述网路设备的设备路由表，以获取网络层上距离所述网络设备为一跳的IP地址；

根据获取到的所述距离所述网络设备为一跳的IP地址，获取对应的相关设备的设备地址表，以获取所述相关设备的各接口对应的IP地址；

采集所述相关设备的设备接口表，以获取所述相关设备的各接口的接口信息；

根据所述网络设备以及其所对应的相关设备的设备接口表、设备地址表，建立所述网络设备与其所对应的相关设备的对应关系。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对任一网络设备，确定所述网络设备下的子网设备，包括：

采集所述网络设备的设备接口表，以获取所述网络设备的各接口的接口信息；

采集所述网络设备的设备地址解析协议ARP表，以获取与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口媒体访问控制MAC地址以及接口网际协议IP地址；

根据获取到的所述网络设备的设备接口表、设备ARP表以及与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址，建立所述网络设备和与所述网络设备在同一个子网下的设备的对应关系。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到全局路由链路关系、以及全局子网链路关系之后，所述方法还包括：

若确定网络中的网络设备和/或网络中的各网络设备之间的关系存在更新，则根据更新后的网络设备和/或更新后的网络中的各网络设备之间的关系，更新所得到的全局路由链路关系以及全局子网链路关系。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

确定网络中的网络设备存在更新，包括：确定网络中的至少一个网络设备的物理状态和/或配置状态发生变化；

确定网络中的各网络设备之间的关系存在更新，包括：确定网络中的任意两个或多个网络设备之间的网络层关联关系和/或链路层关联关系发生变化。

6.一种网络拓扑发现设备，其特征在于，所述设备包括：

设备确定单元，用于基于宽度优先搜索算法BFS以及简单网络管理协议SNMP，确定各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备；

关系补全单元，用于根据确定的各网络设备的下一跳网络设备、以及各网络设备下的子网设备，进行拓扑关系补全和子网关系补全，得到用于反映网络中的各网络设备之间的网络层关联关系的全局路由链路关系、以及用于反映网络中的各网络设备之间的链路层关联关系的全局子网链路关系。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，

所述设备确定单元，具体用于针对任一网络设备，采集所述网络设备的设备接口表，以获取所述网络设备的各接口的接口信息；采集所述网络设备的设备地址表，以获取所述网络设备的各接口对应的网际协议IP地址；采集所述网路设备的设备路由表，以获取网络层上距离所述网络设备为一跳的IP地址；根据获取到的所述距离所述网络设备为一跳的IP地址，获取对应的相关设备的设备地址表，以获取所述相关设备的各接口对应的IP地址；采集所述相关设备的设备接口表，以获取所述相关设备的各接口的接口信息；根据所述网络设备以及其所对应的相关设备的设备接口表、设备地址表，建立所述网络设备与其所对应的相关设备的对应关系。

8.如权利要求6所述的设备，其特征在于，

所述设备确定单元，具体用于针对任一网络设备，采集所述网络设备的设备接口表，以获取所述网络设备的各接口的接口信息；采集所述网络设备的设备地址解析协议ARP表，以获取与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口媒体访问控制MAC地址以及接口网际协议IP地址；根据获取到的所述网络设备的设备接口表、设备ARP表以及与所述网络设备在同一个子网下的设备的接口MAC地址以及接口IP地址，建立所述网络设备和与所述网络设备在同一个子网下的设备的对应关系。

9.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备还包括更新单元：

所述更新单元，用于在得到全局路由链路关系、以及全局子网链路关系之后，若确定网络中的网络设备和/或网络中的各网络设备之间的关系存在更新，则根据更新后的网络设备和/或更新后的网络中的各网络设备之间的关系，更新所得到的全局路由链路关系以及全局子网链路关系。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，

所述更新单元，具体用于若确定网络中的至少一个网络设备的物理状态和/或配置状态发生变化，则确定网络中的网络设备存在更新；以及，若确定网络中的任意两个或多个网络设备之间的网络层关联关系和/或链路层关联关系发生变化，则确定网络中的各网络设备之间的关系存在更新。