專利名稱：一種基于以太網(wǎng)的交互式智能化樹形拓撲實現(xiàn)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種便捷、易用、可交互的網(wǎng)絡(luò)鏈路拓撲實現(xiàn)技術(shù)，主要應(yīng)用在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境中。該技術(shù)采用全新的鏈路自愈算法以及鏈路拓撲查找算法，可使得網(wǎng)絡(luò)的管理工作具有較好的交互性，同時也將使得鏈路在出現(xiàn)冗余和斷鏈時能使鏈路達到最佳的通信狀態(tài)。
背景技術(shù)：
隨著以太網(wǎng)技術(shù)的快速推廣應(yīng)用，越來越多的各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被接入網(wǎng)絡(luò)中。所有的終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都是借助于交換機互連組成小型網(wǎng)絡(luò)，再通過路由器組成大型網(wǎng)絡(luò)。エ業(yè)的現(xiàn)代化及設(shè)備的智能化，正是依賴于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自身功能的不斷增強而實現(xiàn)。這ー過程中，エ業(yè)以太網(wǎng)交換機扮演著非常重要的角色。在復(fù)雜的通信網(wǎng)絡(luò)中，交換機不僅需要能學習整個網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的MAC，還需要能正確識別各種類型的數(shù)據(jù)幀并將其送達到正確的 設(shè)備。與此同時，交換機在軟件的幫助下，能可靠的抑制網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的風暴以及快速的恢復(fù)重要的通信鏈路。エ業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境往往比較復(fù)雜，為了保證各類設(shè)備在各種未知的情況下依然能保持正常通信，這就需要エ業(yè)型以太網(wǎng)交換機具有鏈路備份的功能。比如，在一個鋼廠的自動化生產(chǎn)車間里，當控制機械設(shè)備正常工作的通信鏈路出現(xiàn)功能故障時，備份鏈路能馬上啟用以確?？刂平K端與執(zhí)行設(shè)備通信正常。如果交換機不具有這種功能，則當通信鏈路斷鏈時控制終端發(fā)出的指令不能及時準確的到達執(zhí)行器件，就會發(fā)生難以低估的損失。一般情況下，是使交換機支持RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol)或私有環(huán)網(wǎng)功能來解決。在兩層網(wǎng)絡(luò)中，RSTP是ー種非常有用且常見的協(xié)議。運行該協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，能在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)鏈路中使得冗余的鏈路阻塞成備份鏈路。RSTP雖然能在網(wǎng)絡(luò)中存在鏈路回環(huán)的情況下，避免其產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風暴；并能在某ー個鏈路斷鏈的情況下，迅速恢復(fù)整個網(wǎng)絡(luò)的通信。然而，這ー運行機制，使得網(wǎng)管人員難以及時的獲得整個網(wǎng)絡(luò)中每一條鏈路的變化情況。在某些大型行業(yè)的信息制造化過程中，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地域范圍往往比較廣袤。為了便于集中管理，可能由ー個管理中心控制整個網(wǎng)絡(luò)。為了便于網(wǎng)絡(luò)管理員對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行有效的管理，一般的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都支持 SNMP (Simple Network Management Protocol)。SNMP采用管理端與服務(wù)端交互的模式，在兩端之間傳遞UDP (用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)。管理端通過ー系列的GET指令，向服務(wù)端的代理請求查詢數(shù)據(jù)，代理響應(yīng)請求后將查詢結(jié)果返回給管理端。SNMP也支持服務(wù)端的代理，在某些事件發(fā)生時向管理端主動報告該事件。但是，一般基于SNMP協(xié)議的網(wǎng)管軟件并不能及時、直接的獲取到網(wǎng)絡(luò)中鏈路的變化情況，它往往需要被管的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能通過ー些輔助性的機制將這些變化信息發(fā)給網(wǎng)管軟件。

發(fā)明內(nèi)容
本技術(shù)正是在充分研究了 RSTP和SNMP基礎(chǔ)上，巧妙避開兩者先天的不足，借鑒了二者在網(wǎng)絡(luò)通信中發(fā)揮的優(yōu)勢，將ニ種傳統(tǒng)的成熟技術(shù)有機重構(gòu)之后設(shè)計的ー種基于以太網(wǎng)的交互式智能化樹形拓撲實現(xiàn)技木。借助于本技術(shù)方案，網(wǎng)管人員可以非常方便的配置自己需要的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，而且可以動態(tài)的與變化著的網(wǎng)絡(luò)拓撲進行交互。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理中，為了實現(xiàn)管理者能與交換機可及時交互，以及交換機能智能的備份鏈路并及時的報告鏈路的變化情況。網(wǎng)絡(luò)中各交換機以及管理終端所運行的軟件能支持本技術(shù)所定義的報文格式。該報文中有幾個是必須支持的字段，如用戶命令標識(Ure_order_id)、主動發(fā)包周期(Trap_hello)、端口角色(Port_role)等。具體報文格式如附圖I所示。Ure_0rder_id用來標示不同的命令，便于管理端和代理能快速響應(yīng)對應(yīng)的命令。Trap_hell0是ー個表示一段時間的量，這個量的大小直接影響管理者對網(wǎng)絡(luò)狀況的掌握情況。交換機上電后，各交換機均向其它交換機發(fā)送報文，通過這個報文的交換比對，同一個網(wǎng)絡(luò)中有且僅有一個交換機被選舉為中控機(central control machine)。與此同時， 還可通過該報文比對確定出網(wǎng)絡(luò)中各端ロ是處于轉(zhuǎn)發(fā)態(tài)或是處于阻塞態(tài)。各交換機依據(jù)自身MAC號和其預(yù)設(shè)在該交換機上優(yōu)先級組成該交換機的ID，ID越小越易于成為整個網(wǎng)絡(luò)中的中控機。中控機各端ロ永遠都只處于轉(zhuǎn)發(fā)態(tài)，各端ロ的優(yōu)先級別可預(yù)先設(shè)定，也可依據(jù)其直接相連鏈路上流量大小自動調(diào)節(jié)。當該鏈路上可通過數(shù)據(jù)流量設(shè)定越大，其端ロ的優(yōu)先級就越大。同一個網(wǎng)絡(luò)中，交換機的ID越大，端ロ最易被阻塞。ID最大的交換機，其具有最低優(yōu)先級的端ロ會被選擇最先阻塞。網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定后，端ロ被阻塞的鏈路將成為備份鏈路。此時，網(wǎng)絡(luò)中的中控交換機將向網(wǎng)絡(luò)中所有交換機以及終端管理軟件周期性的發(fā)送報文。發(fā)送該報文，是為了告知網(wǎng)路中的其他交換機當前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，當后一次報文與前一次報文在報文內(nèi)容上出現(xiàn)變動時，也即是表示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)要發(fā)生變化或者已經(jīng)發(fā)生了變化。除中控機外的交換機，依據(jù)報文內(nèi)容確定自身在網(wǎng)絡(luò)中的角色，并及時更改交換機的狀態(tài)。終端管理軟件一旦捕獲到中控機發(fā)來的報文，管理軟件就依次遍歷讀取每個被控交換機的標識(govern_id)以及其各自端口角色。當網(wǎng)絡(luò)中的鏈路拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，變化處的交換機將首先主動向外發(fā)送報文，當新的主控交換機被選舉出來后，主控交換機將向管理軟件報告這ー變化情況。管理人員也可以通過報文中的Ure_order_id來隨機的獲取網(wǎng)絡(luò)中的拓撲結(jié)構(gòu)，同時也可以依據(jù)自己的需要來構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。本技術(shù)所采用的報文交換機制，是主動發(fā)送和及時隨機響應(yīng)方式。在自治的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，各交換機通過交換報文迅速形成主從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。再通過主控交換機主動觸發(fā)網(wǎng)管軟件遍歷網(wǎng)絡(luò)中各被控機的標識及其端口角色等。同時各交換機也能獨立的隨時響應(yīng)網(wǎng)管軟件，滿足網(wǎng)管人員需讀出各交換機狀態(tài)或者人為重新設(shè)置網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的需求。報文處理機制流程如附圖2所示。本技術(shù)的關(guān)出特點是I.良好的交互性采用本技術(shù)，可實現(xiàn)管理人員和被管設(shè)備之間動態(tài)交互。首先，被管設(shè)備能主動向管理人員報告自身在網(wǎng)絡(luò)中的角色以及各端ロ的狀態(tài)。其次，網(wǎng)絡(luò)人員也可隨時依據(jù)自身需要獲取或者設(shè)置被管設(shè)備的端ロ狀態(tài)。管理人員和被管設(shè)備之間，通過交互相同格式，不同內(nèi)容的報文通信。2.自愈時間較快
本技術(shù)方案，通過交換機間比對報文并選舉出主控交換機，及其它被控機的端ロ狀態(tài)，從而很快形成ー個有序的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。當鏈路一旦發(fā)生變化，主控機很快就獲取該事件，井比對報文中的交換機標識決定是否繼續(xù)占有主控機地位，如果不能重新獲得主控地位，自身將成為被控機，使得網(wǎng)絡(luò)迅速穩(wěn)定。3.易于網(wǎng)絡(luò)維護的特性由于，在本方案中，不論是原有網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)生變化，還是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生拓展，都會很快通知管理人員。同時管理人員也可依據(jù)エ業(yè)現(xiàn)場實際需求，可隨時更改網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。4.較低的實現(xiàn)成本由于本技木，是在借鑒RSTP和SNMP各自優(yōu)點的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。因此，只要對實現(xiàn)這二者協(xié)議有一定基礎(chǔ)的開發(fā)人員，都可以較容易的采用本技術(shù)進行開發(fā)。5.較高的可靠性經(jīng)本公司研發(fā)人員長期的測試表明，該技術(shù)能可靠的實現(xiàn)上述特點。


圖I是報文協(xié)議格式圖。圖2是報文處理機制流程圖。圖3是本技術(shù)工作原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖3對本發(fā)明工作機制作進ー步說明。I.當交換機上電后，網(wǎng)絡(luò)中各交換機均向其它交換機發(fā)送報文，通過這個報文的交換比對，同一個網(wǎng)絡(luò)中有且僅有一個交換機被選舉為中控機(central controlmachine)。與此同時，還可通過該報文比對確定出各交換機端ロ是處于轉(zhuǎn)發(fā)態(tài)或是處于阻塞態(tài)。2.當網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定后，被控交換機C的一個端ロ被阻塞，該交換機這個端ロ與主控交換機物理鏈路成為備份鏈路。過后，中控交換機將向網(wǎng)絡(luò)中所有交換機以及管理站周期性的發(fā)送報文。3. 一旦管理站軟件捕獲到中控機發(fā)來的報文，管理軟件便依次讀取每個被控交換機的標識(govern_id)以及其各自端口角色。4.當網(wǎng)絡(luò)中的鏈路拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化吋，變化處的交換機將首先主動向外發(fā)送報文，當新的主控交換機被選舉出來后，主控交換機將向管理軟件報告這ー變化情況。 5.管理人員也可以通過報文中的Ure_order_id來隨機的獲取網(wǎng)絡(luò)中的拓撲結(jié)構(gòu)，同時也可以依據(jù)自己的需要來構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.基于以太網(wǎng)的交互式智能化樹形拓撲實現(xiàn)是ー種便于兩層網(wǎng)絡(luò)能快速自愈和交互式管理的技術(shù)，其特征是所有交換機均應(yīng)支持本技術(shù)所定義的報文格式，報文處理時須先選舉出中控交換機，再由它主動向管理軟件發(fā)送報文，同時需要管理軟件能借助報文可隨時讀取或者配置網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于以太網(wǎng)的交互式智能化樹形拓撲技術(shù)，其特征是 統(tǒng)一的報文格式是實現(xiàn)本技術(shù)所描述功能的基礎(chǔ)，只有支持該報文的網(wǎng)絡(luò)才能實現(xiàn)交換式網(wǎng)絡(luò)管理及網(wǎng)絡(luò)鏈路冗余備份功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于以太網(wǎng)的交互式智能化樹形拓撲技術(shù)，其特征是當網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，只有主控交換機擁有對外發(fā)送報文的權(quán)限，因而它是維護整個網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定及促使網(wǎng)管軟件學習網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的重要角色。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于以太網(wǎng)的交互式智能化樹形拓撲技術(shù)，其特征是網(wǎng)絡(luò)中，每個交換機都應(yīng)能獨立發(fā)送和接受本技術(shù)所定義的報文，當管理人員需要對網(wǎng)絡(luò)鏈路進行操作時，只需要發(fā)送相對應(yīng)的報文即可。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于以太網(wǎng)的交互式智能化樹形拓撲實現(xiàn)技術(shù)，該技術(shù)能實現(xiàn)對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的交互式管理以及網(wǎng)絡(luò)自身智能化的自愈和鏈路備份能力。網(wǎng)絡(luò)中的各交換機上電后，第一時間向外發(fā)送本發(fā)明中所定義的報文。交換機接收到報文后，就對報文中的關(guān)鍵項進行比對，從而選舉出中控交換機和被控交換機，以及各交換機端口的角色。當網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之后，主控交換機主動向管理端軟件發(fā)送報文。管理軟件收到主控交換機發(fā)來的報文后，開始依次獲取每個交換機的標識及端口角色。
文檔編號H04L12/24GK102655461SQ20121006511
公開日2012年9月5日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者周厚明, 楊志 申請人:武漢邁威實達軟件有限公司