摘 要：隨著電力行業(yè)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和應(yīng)用日益普及和完善，集中式的網(wǎng)管軟件面臨應(yīng)用挑戰(zhàn)，其拓?fù)涔芾淼膶?shí)時(shí)性不能滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大后的應(yīng)用要求。文中分析分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾矸桨?，通過(guò)有效的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞指罘绞剑O(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了由拓?fù)涔芾碇髡竞颓度胧絃inux裝置實(shí)現(xiàn)的拓?fù)涔芾碜诱緲?gòu)成的、實(shí)時(shí)性增強(qiáng)的分布式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)分析和總結(jié)，并為下一步的改進(jìn)完善指出了方法。

關(guān)鍵詞：分布式系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)管理 拓?fù)涔芾?嵌入式Linux

中圖分類號(hào)：TP319.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）11（a）-0004-04

隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化電網(wǎng)的新時(shí)代正在向我們走來(lái)。電力通信網(wǎng)絡(luò)針對(duì)電力行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)和各種系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)，以適應(yīng)各電力行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的需要。從總體上，國(guó)家電力通信網(wǎng)已經(jīng)建成以國(guó)網(wǎng)骨干網(wǎng)和省一級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)為核心的IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)國(guó)網(wǎng)的省網(wǎng)建設(shè)規(guī)范，采用分層設(shè)計(jì)，各省級(jí)電力通信網(wǎng)也陸續(xù)建成了核心層、骨干層和接入層等三層結(jié)構(gòu)為總體的IP數(shù)據(jù)網(wǎng)。各地市網(wǎng)絡(luò)則分別組成四級(jí)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，接入省網(wǎng)骨干層。

在設(shè)計(jì)原則上，電力通信網(wǎng)絡(luò)首先統(tǒng)一了N-1可靠性原則、雙出口原則，確保了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的可靠性；其次，統(tǒng)一制定了BGP和OSPF為域間和域內(nèi)路由協(xié)議的路由體制，保證了網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通性和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)時(shí)性需求的充分實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，還統(tǒng)一制定了基于MPLS的VPN網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)體制，以充分滿足電力二次安防體制的分區(qū)實(shí)現(xiàn)技術(shù)需求。上述電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和部署為電力應(yīng)用的數(shù)字化邁進(jìn)，為建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)。

網(wǎng)絡(luò)管理是電力通信網(wǎng)絡(luò)必須實(shí)現(xiàn)的基本功能，是保證網(wǎng)絡(luò)安全可靠運(yùn)行所必須的技術(shù)手段。網(wǎng)絡(luò)管理五大基本功能包括配置、性能、故障、安全、統(tǒng)計(jì)計(jì)費(fèi)管理，而根據(jù)電力數(shù)據(jù)網(wǎng)的具體運(yùn)行管理需求，網(wǎng)絡(luò)管理還應(yīng)該包括其他一些功能，如報(bào)表管理、告警輸出等。

電力行業(yè)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)管理軟件所采用的是一種集中式管理結(jié)構(gòu)[1]，所有的網(wǎng)管功能和軟件運(yùn)行在一個(gè)集中的網(wǎng)管服務(wù)器或網(wǎng)管系統(tǒng)中，對(duì)于電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日益豐富，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙找鎻?fù)雜的情況，這種集中式運(yùn)行的網(wǎng)管系統(tǒng)越來(lái)越難以滿足實(shí)際電力通信網(wǎng)管應(yīng)用的需要。本文根據(jù)我們所開發(fā)的電力應(yīng)用地市級(jí)分布式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的實(shí)踐，對(duì)其中的分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾韱?wèn)題進(jìn)行研究和總結(jié)。

1 分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾砜傮w方案

一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)和這些節(jié)點(diǎn)之間的互連關(guān)系構(gòu)成，這些節(jié)點(diǎn)和連接的集合稱為拓?fù)溆?。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)本身就是一個(gè)巨大的拓?fù)溆颍瑸榱送負(fù)浒l(fā)現(xiàn)的分布式運(yùn)行，需要將一個(gè)拓?fù)溆騽澐譃槿舾蓚€(gè)小的子域，每個(gè)子域設(shè)置一個(gè)子站采集裝置，采集各個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)并確定其連接關(guān)系；然后將所有子域中的信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至主站，由主站將信息匯總并計(jì)算，從而得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溥B接。

電力行業(yè)中的大型網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溆騽澐挚梢愿鶕?jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)情況采用兩種不同的劃分策略：電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)一般會(huì)根據(jù)不同的功能劃分為不同的應(yīng)用系統(tǒng)，每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)工作于相同的子網(wǎng)中，因此可以直接將各個(gè)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)劃分為若干拓?fù)渥佑颍ㄈ鐖D1所示）；另一種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是一個(gè)完整的拓?fù)溆蛲ǔＦ鹗加谝粋€(gè)核心路由設(shè)備，將該設(shè)備的不同端口配置不同的子網(wǎng)，從而有層次地拓展出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)可以依據(jù)核心交換設(shè)備的各個(gè)端口劃分不同的子域。如果某端口連接的子域網(wǎng)絡(luò)仍然復(fù)雜，則可以采用同樣的方法進(jìn)一步對(duì)該子域進(jìn)行劃分（圖2）。

一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)包括拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)模塊、拓?fù)滹@示模塊和報(bào)警功能模塊等。

（1）拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)模塊：獲得拓?fù)渌枰臄?shù)據(jù)，通過(guò)分析數(shù)據(jù)推斷網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并按照一定的格式存儲(chǔ)結(jié)果。該模塊中包含設(shè)備確定模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信息分析模塊和信息存儲(chǔ)模塊。設(shè)備確定模塊通過(guò)SNMP采集設(shè)備名、描述、sysServices和ipForwarding的值確定設(shè)備的存在以及設(shè)備類型；數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)SNMP采集設(shè)備的端口表、ARP表、地址轉(zhuǎn)發(fā)表等信息；信息分析模塊通過(guò)對(duì)采集的數(shù)據(jù)的分析確定了各設(shè)備間的連接關(guān)系；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要采用數(shù)據(jù)庫(kù)，信息存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)接口，將信息分析結(jié)果存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)了信息計(jì)算與拓?fù)滹@示的分離。

（2）拓?fù)滹@示模塊：獲得拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)模塊所產(chǎn)生的反應(yīng)當(dāng)前拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的結(jié)果，通過(guò)合理的節(jié)點(diǎn)布局將該結(jié)果通過(guò)圖形化的方式顯示出來(lái)。

（3）報(bào)警功能模塊：根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)設(shè)的報(bào)警項(xiàng)和閾值，與數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)比較，確定報(bào)警，并通過(guò)界面展示等方式處理報(bào)警。

2 分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)主站設(shè)計(jì)

2.1 主站功能分析

分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)中的主站是一個(gè)中央級(jí)的數(shù)據(jù)中心，它不僅完成從核心交換設(shè)備與下一級(jí)子站之間的拓?fù)溥B接的發(fā)現(xiàn)，而且會(huì)根據(jù)各個(gè)子站拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的結(jié)果分析得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的詳細(xì)拓?fù)洳⒄故?。因此，分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)的主站主要具備以下功能。

（1）拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)：根據(jù)配置的根節(jié)點(diǎn)設(shè)備，通過(guò)SNMP獲得設(shè)備信息，確定根節(jié)點(diǎn)與下一級(jí)子站管理的拓?fù)渥佑蛑g的連接關(guān)系，同時(shí)確定子站拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的起始節(jié)點(diǎn)。

（2）配置下發(fā)：根據(jù)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的結(jié)果，分析得到子站進(jìn)行拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的條件，如起始節(jié)點(diǎn)、子網(wǎng)范圍等，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至子站。

（3）子站數(shù)據(jù)接收：主站接收來(lái)自于子站的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)信息，分析并存入數(shù)據(jù)庫(kù)；除此之外，完成拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)后，還可以接收子站拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的信息，如線路流量等，用于完成系統(tǒng)的報(bào)警管理功能。

（4）拓?fù)湔故荆焊鶕?jù)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)，依據(jù)設(shè)備的類型并合理的布局，用圖形化的方式展示整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

2.2 主站數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本文實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)中，主站采用MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑驮O(shè)備運(yùn)行信息。為了完成該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)，主要幾個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)：設(shè)備信息表Devices、設(shè)備端口表Ifs和連接關(guān)系表Links。表1～3列出了這三個(gè)數(shù)據(jù)表中的重要表項(xiàng)和描述。其中設(shè)備信息用于存儲(chǔ)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的各個(gè)設(shè)備，并依據(jù)采集的信息對(duì)設(shè)備類型進(jìn)行判斷；設(shè)備端口用于描述端口信息，除了表中列出的數(shù)據(jù)項(xiàng)外，通過(guò)SNMP還可以采集端口速度、通信包接收和發(fā)送的流量等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控；連接關(guān)系具體到一個(gè)設(shè)備的具體端口，對(duì)無(wú)法響應(yīng)SNMP請(qǐng)求的設(shè)備，默認(rèn)其端口號(hào)為0。

3 基于嵌入式裝置的拓?fù)涔芾碜诱鞠到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)

分布式系統(tǒng)在20世紀(jì)八九十年代占主導(dǎo)地位。其核心思想是集中管理、分散控制，即管理與控制相分離，主站用于集中監(jiān)視管理功能，若干臺(tái)嵌入式采集裝置下放分散到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量與控制，主站與嵌入式采集裝置之間用控制網(wǎng)絡(luò)互連以實(shí)現(xiàn)相互之間的信息傳遞。因此，這種分布式的測(cè)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)有力地克服了集中式數(shù)字測(cè)控系統(tǒng)對(duì)控制器處理能力和可靠性要求高的缺陷。

3.1 子站功能分析

由高性能嵌入式裝置與主站組成對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)和管理系統(tǒng)，采用專業(yè)的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，并配備多網(wǎng)口和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，對(duì)大規(guī)模電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)有效的拓?fù)渥佑騽澐?。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，此類嵌入式子站裝置主要實(shí)現(xiàn)的功能包括。

（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)：根據(jù)設(shè)定的子域范圍，嵌入式裝置通過(guò)SNMP協(xié)議采集子域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的相關(guān)信息，根據(jù)算法確定設(shè)備的連接關(guān)系。

（2）數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)：設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)接口，嵌入式裝置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，將得到的設(shè)備信息和連接信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)。為了保證與主站端數(shù)據(jù)的一致性和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的高效性，在嵌入式裝置中通常采用sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)中的主要數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)與主站中的設(shè)計(jì)相同。

（3）與主站的數(shù)據(jù)通信：該功能主要包括兩個(gè)方面：一是接收主站端的配置數(shù)據(jù)下發(fā)，包括拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的起始節(jié)點(diǎn)、子站管理的網(wǎng)絡(luò)范圍和拓?fù)涔芾硭璧臄?shù)據(jù)采集項(xiàng)；二是子站采集數(shù)據(jù)的同步，主要是數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備列表、連接信息列表以及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。要實(shí)現(xiàn)高效的網(wǎng)絡(luò)處理通信流程，必須對(duì)通信流程進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)異步無(wú)阻塞的通信模式。所謂非阻塞方式（non-block），就是進(jìn)程或線程執(zhí)行此函數(shù)時(shí)不必非要等待事件的發(fā)生，一旦執(zhí)行肯定返回，以返回值的不同來(lái)反映函數(shù)的執(zhí)行情況，而進(jìn)程或線程繼續(xù)執(zhí)行，從而提高代碼效率。在Linux平臺(tái)下，使用Select函數(shù)就可以設(shè)計(jì)和完成非阻塞方式的網(wǎng)絡(luò)通信程序。

3.2 分布式系統(tǒng)的架構(gòu)

分布式系統(tǒng)由主站和嵌入式采集裝置構(gòu)成，每個(gè)采集裝置完成一個(gè)拓?fù)渥佑騼?nèi)的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)，主站根據(jù)所有子站以及自身拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的結(jié)果，分析數(shù)據(jù)得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溥B接關(guān)系，通過(guò)合理的布局將實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的圖形化展示。一種典型的分布式系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖3所示。

4 分布式拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法分析及實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法分為邏輯層與物理層，也可稱為網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層。邏輯層拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)用來(lái)發(fā)現(xiàn)路由器與路由器、路由器與子網(wǎng)之間的連接；物理層發(fā)現(xiàn)用來(lái)發(fā)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)部交換機(jī)與交換機(jī)、交換機(jī)與主機(jī)之間的連接關(guān)系。

4.1 算法理論基礎(chǔ)

目前常見的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如路由器、交換機(jī)、服務(wù)器等都支持SNMP協(xié)議，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)算法從一個(gè)根節(jié)點(diǎn)出發(fā)，發(fā)現(xiàn)效率較低或準(zhǔn)確率難以滿足應(yīng)用要求。本文提出的算法通過(guò)分布式方案部署，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)子域，提高了算法效率和準(zhǔn)確性；算法首先確定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有子網(wǎng)，通過(guò)遍歷子網(wǎng)發(fā)現(xiàn)活動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，然后通過(guò)采集設(shè)備的地址轉(zhuǎn)發(fā)表和ARP表，發(fā)現(xiàn)一些無(wú)法響應(yīng)SNMP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如未開啟SNMP服務(wù)的PC機(jī)等，并確定這些設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的連接。同時(shí)，通過(guò)采集設(shè)備的端口表信息，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相關(guān)信息的監(jiān)控和管理。

算法中使用的一些術(shù)語(yǔ)含義如下。

（1）節(jié)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)中的交換或路由設(shè)備起到了不斷擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的作用，這些設(shè)備作為算法中的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的不同功能可以分為根節(jié)點(diǎn)、中間節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)。

（2）上行端口：與根節(jié)點(diǎn)直接或間接相連的設(shè)備端口。

（3）下行端口：從根節(jié)點(diǎn)出發(fā)到該節(jié)點(diǎn)后，該節(jié)點(diǎn)繼續(xù)與其他節(jié)點(diǎn)相連的端口。

（4）葉子端口：從根節(jié)點(diǎn)出發(fā)到該節(jié)點(diǎn)后，該節(jié)點(diǎn)中只連接了PC機(jī)或服務(wù)器等非交換或路由設(shè)備的端口。

（5）葉子交換機(jī)/路由器：該交換機(jī)或路由器只具備上行端口和葉子端口，沒(méi)有下行端口。

4.2 算法流程概述

本文的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法分為兩步：第一步是邏輯層的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)，主要作用是發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備、確定設(shè)備類型以及確定邏輯層的連接關(guān)系，該連接關(guān)系主要通過(guò)發(fā)現(xiàn)的設(shè)備上行端口的IP地址屬于哪一個(gè)子網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；第二步是物理層的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)，主要根據(jù)設(shè)備的地址轉(zhuǎn)發(fā)表，從葉子路由器或交換機(jī)開始，層層向上確定連接關(guān)系，直至根節(jié)點(diǎn)。

算法需要使用多個(gè)鏈表用于存儲(chǔ)不同類型的待連接設(shè)備及端口，主要包括子網(wǎng)列表N、待處理的交換和路由設(shè)備列表D、待連接的服務(wù)器上行端口列表SP、待連接的交換設(shè)備上行端口DP、待處理的葉子設(shè)備列表L、待連接的未知類型端口TP和表征連接關(guān)系的隊(duì)列Link。

邏輯層拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)流程如圖4所示。

（1）獲取根節(jié)點(diǎn)設(shè)備信息，初始化子網(wǎng)列表N。

（2）遍歷列表N中子網(wǎng)的所有IP，通過(guò)SNMP獲取IP-MIB中的ipAdEntNetMask項(xiàng)，獲得設(shè)備端口的子網(wǎng)信息，將發(fā)現(xiàn)的新的子網(wǎng)加入N，發(fā)現(xiàn)的路由和交換設(shè)備加入點(diǎn)處理設(shè)備列表D，發(fā)現(xiàn)的支持SNMP協(xié)議的服務(wù)器的唯一上行端口加入列表SP。

（3）根據(jù)子網(wǎng)發(fā)現(xiàn)的順序，確定子網(wǎng)之間的層級(jí)關(guān)系，不斷重復(fù)直至完成所有子網(wǎng)的遍歷。

物理層的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)流程如圖5所示。

（1）遍歷設(shè)備列表D，通過(guò)SNMP獲取設(shè)備的dTpFdbTable（地址轉(zhuǎn)發(fā)表，表明該設(shè)備連接的MAC地址信息）、ifPhysAddress（設(shè)備端口的MAC地址信息表）和ipNetTo

MediaPhysAddress（設(shè)備ARP表，表明IP地址與MAC地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，用于完善設(shè)備地址轉(zhuǎn)發(fā)表）。

（2）根據(jù)采集的信息判斷設(shè)備的類型，將葉子節(jié)點(diǎn)存入列表L。葉子節(jié)點(diǎn)的判斷依據(jù)：葉子路由器在邏輯層拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)中不是列表中其他設(shè)備的父節(jié)點(diǎn)；葉子交換機(jī)下行端口的地址轉(zhuǎn)發(fā)表中標(biāo)識(shí)的端口均已經(jīng)加入了列表SP或DP。

（3）處理列表L中的葉子節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)的上行端口存入列表DP，葉子路由器的其他端口不處理，葉子交換機(jī)的其他端口依據(jù)地址轉(zhuǎn)發(fā)表分別處理：下行端口從列表DP中得到待連接的子節(jié)點(diǎn)端口，從SP列表中得到待連接的服務(wù)器，其他MAC地址通過(guò)ARP表確定對(duì)應(yīng)的IP地址，這些IP地址均為不支持SNMP協(xié)議的PC主機(jī)等設(shè)備；葉子端口只連接服務(wù)器或其他不支持SNMP協(xié)議的設(shè)備；未知類型的端口加入至列表TP。將上述已確定的連接關(guān)系加入至隊(duì)列Link。

（4）不斷重復(fù)上述過(guò)程直至隊(duì)列L和D均為空。完成遍歷后，列表TP中的未連接端口根據(jù)邏輯層拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的結(jié)果，直接與父節(jié)點(diǎn)設(shè)備中處于同一子網(wǎng)中的端口相連接。

4.3異?，F(xiàn)象處理

在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，有兩種常見的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)引起某些拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法的異常：一是環(huán)網(wǎng)拓?fù)?，即多臺(tái)設(shè)備構(gòu)成一個(gè)圓環(huán)，很多拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法處理這類網(wǎng)絡(luò)無(wú)法保證得到閉合的連接；二是冗余備份，即某些路由設(shè)備的部分端口在同一個(gè)子網(wǎng)中，由于拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的算法多為多線程操作，則在發(fā)現(xiàn)過(guò)程中會(huì)有多個(gè)線程同時(shí)通過(guò)SNMP協(xié)議獲取設(shè)備信息，造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，導(dǎo)致拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)無(wú)法順利完成。

本文介紹的算法可以在邏輯層拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)階段通過(guò)有效的預(yù)處理方式，避免上述兩種異?，F(xiàn)象的發(fā)生。在邏輯成拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)過(guò)程中，本算法發(fā)現(xiàn)的子網(wǎng)首先會(huì)確定一個(gè)父節(jié)點(diǎn)IP地址，該地址對(duì)應(yīng)為某一設(shè)備的端口地址，然后在遍歷子網(wǎng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的活動(dòng)節(jié)點(diǎn)均認(rèn)定為該父節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)決定了網(wǎng)絡(luò)中至少有一個(gè)設(shè)備存在兩個(gè)向上連接的端口，即某一子節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)不同的父節(jié)點(diǎn)，該設(shè)備具有兩個(gè)上行端口，此類設(shè)計(jì)保證了從根節(jié)點(diǎn)出發(fā)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)匯聚于該子節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的閉合。另一方面，為了避免多個(gè)線程同時(shí)采集同一個(gè)設(shè)備造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，增加了一個(gè)臨時(shí)活動(dòng)設(shè)備的隊(duì)列AP，在遍歷隊(duì)列N中的所有IP之前，通過(guò)SNMP獲取設(shè)備的名稱，確定設(shè)備是否響應(yīng)SNMP協(xié)議，將活動(dòng)設(shè)備加入列表AP中，然后再對(duì)列表AP中的各個(gè)設(shè)備采集IP-MIB中的信息。由于采集設(shè)備名稱的SNMP協(xié)議僅產(chǎn)生幾個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)流量，不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)通道的阻塞，因此該初篩步驟可以保證拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的順利進(jìn)行。

4.4 分布式拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)的運(yùn)行實(shí)例

將該分布式系統(tǒng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用上述拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)算法對(duì)某通信機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)，可以得到如圖6所示的拓?fù)浣Y(jié)果。從圖中可以看出，該算法可以發(fā)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括未開啟SNMP服務(wù)的PC機(jī)，并且正確計(jì)算并顯示這些設(shè)備的連接關(guān)系，并且該算法對(duì)環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的子網(wǎng)都具有同樣的拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)能力。

5 結(jié)語(yǔ)

拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)不僅要發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)實(shí)體，而且要得到實(shí)體間的連接關(guān)系。本文通過(guò)獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的SNMP信息，將邏輯層和物理層拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)相結(jié)合，基于葉子節(jié)點(diǎn)的概念實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)。同時(shí)結(jié)合分布式計(jì)算技術(shù)，搭建了主站和嵌入式子站裝置相結(jié)合的分布式系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的分層/分塊管理，使拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)更加靈活，網(wǎng)絡(luò)管理和監(jiān)控更加的實(shí)時(shí)有效，尤其適用于類似電力行業(yè)具有分布式特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

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