本發(fā)明涉及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)識別領(lǐng)域，尤其涉及面向分布式網(wǎng)絡(luò)仿真平臺中虛擬化網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)識別和節(jié)點地址分配相關(guān)領(lǐng)域，具體為一種基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可擴(kuò)展的子網(wǎng)識別方法。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點分配ip地址的方法最初是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)量分配有類ip地址。但隨著ip地址短缺的情況越來越嚴(yán)重，開始將一個有類的網(wǎng)絡(luò)地址劃分成若干個小的網(wǎng)段，將這些小的網(wǎng)段稱為子網(wǎng)。此時的ip地址分配方法也變成了首先找到網(wǎng)絡(luò)中的所有子網(wǎng)并根據(jù)子網(wǎng)中節(jié)點的數(shù)量確定子網(wǎng)掩碼的位數(shù)，然后為每個子網(wǎng)分配一個專門的網(wǎng)段。子網(wǎng)的存在能夠縮減網(wǎng)絡(luò)流量、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能、簡化管理、靈活地形成大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。

在分布式網(wǎng)絡(luò)仿真平臺中，虛擬網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模少則上千節(jié)點，多則千萬甚至上億節(jié)點，如何為虛擬網(wǎng)絡(luò)合理分配ip地址成為問題。而解決該問題的關(guān)鍵就在于子網(wǎng)識別，通過找到所有子網(wǎng)，并根據(jù)每個子網(wǎng)中需要分配ip地址的網(wǎng)卡數(shù)量，即可完成分布式網(wǎng)絡(luò)仿真平臺中的虛擬網(wǎng)絡(luò)ip地址分配。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種面向分布式網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的子網(wǎng)識別方法，以提高ip地址利用率和ip地址分配效率，確保ip地址分配在支持節(jié)點網(wǎng)絡(luò)類型和節(jié)點連接關(guān)系方面靈活可擴(kuò)展，解決分布式網(wǎng)絡(luò)仿真平臺中ip地址合理且高效分配的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種面向分布式網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的子網(wǎng)識別方法，步驟包括：

1.預(yù)處理階段：

根據(jù)輸入文件中所含的每塊網(wǎng)卡的對端節(jié)點的nodeid(節(jié)點編號)找到對端網(wǎng)卡的interfaceid(網(wǎng)卡編號)，并將該interfaceid寫入該文件中；

2.子網(wǎng)識別階段：

2-1.讀取經(jīng)上述步驟處理的輸入文件，獲取所有節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)類型及網(wǎng)卡信息；

2-2.從節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)類型及網(wǎng)卡信息中獲取每條鏈路的兩端節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)類型，識別兩端網(wǎng)卡所屬的子網(wǎng)。

進(jìn)一步地，步驟1)具體方法為：

1.遍歷輸入文件中每塊網(wǎng)卡，獲取當(dāng)前節(jié)點nodeid及其網(wǎng)卡interfaceid和對端節(jié)點nodeid，并根據(jù)當(dāng)前節(jié)點nodeid和對端節(jié)點nodeid組成的字符串(當(dāng)前節(jié)點nodeid在前，對端節(jié)點nodeid在后，中間以逗號分隔)作為索引關(guān)鍵字，以當(dāng)前網(wǎng)卡interfaceid作為對應(yīng)值，存儲于名為nismap的map中(此處及后面出現(xiàn)的map為計算機(jī)編程語言c++中的stl容器)；

2.再次遍歷每塊網(wǎng)卡，根據(jù)每一網(wǎng)卡中當(dāng)前節(jié)點nodeid和對端節(jié)點nodeid組成的字符串(對端節(jié)點nodeid在前，當(dāng)前節(jié)點nodeid在后，中間以逗號分隔)創(chuàng)建索引關(guān)鍵字，從nismap中找到對端節(jié)點的interfaceid；將從當(dāng)前網(wǎng)卡中獲取的linknode指針地址作為關(guān)鍵字，對端節(jié)點的interfaceid作為對應(yīng)值的鍵值對存儲于名為linknodes的map中；

3.遍歷linknodes中的每個鍵值對，獲取其關(guān)鍵字linknode及對應(yīng)值，為每個linknode創(chuàng)建屬性dst_if(目的網(wǎng)卡編號)。

進(jìn)一步地，輸入文件為以xml格式描述的拓?fù)湮募?/p>

進(jìn)一步地，步驟2-1中獲取網(wǎng)絡(luò)類型信息的方法是：注冊節(jié)點類型識別器，根據(jù)每個節(jié)點的xml格式nodename找到該節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)類型。

進(jìn)一步地，網(wǎng)絡(luò)類型包括：主機(jī)、服務(wù)器、交換機(jī)、路由器、防火墻、入侵防御系統(tǒng)(ips，intrusionpreventionsystem)、入侵檢測系統(tǒng)(ids，intrusiondetectionsystems)以及其他后期根據(jù)需要添加的新節(jié)點網(wǎng)絡(luò)類型。

進(jìn)一步地，步驟2-2中識別子網(wǎng)的方法是：注冊子網(wǎng)識別器，根據(jù)每條鏈路兩端節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)類型找到對應(yīng)的子網(wǎng)識別器。

進(jìn)一步地，將獲取的節(jié)點信息保存到名為nodemap的map中，將獲得的網(wǎng)卡信息保存到名為interfacemap的map中。

與現(xiàn)有方法相比，本方法的創(chuàng)新之處在于：針對分布式網(wǎng)絡(luò)仿真平臺中虛擬網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)信息，實現(xiàn)在節(jié)點網(wǎng)絡(luò)類型和節(jié)點連接關(guān)系方面靈活擴(kuò)展的子網(wǎng)識別方法，具體體現(xiàn)在：

1.本方法只需要在輸入文件中增加針對新增節(jié)點網(wǎng)絡(luò)類型的識別接口，即可實現(xiàn)新節(jié)點網(wǎng)絡(luò)類型的支持，對于節(jié)點連接關(guān)系同理，增加節(jié)點連接關(guān)系的子網(wǎng)查找接口(子網(wǎng)識別器)并實現(xiàn)簡單的處理即可完成新增節(jié)點連接關(guān)系的支持。

2.針對分布式網(wǎng)絡(luò)仿真平臺中支持的虛擬網(wǎng)絡(luò)規(guī)模從個位數(shù)到上億這個范圍，本方法將子網(wǎng)識別過程的時間復(fù)雜度從o(n²)降為o(nlogn)級別，有效降低了處理過程對虛擬網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的敏感性，處理時間也明顯縮短。

本方法解決了分布式網(wǎng)絡(luò)仿真平臺環(huán)境中虛擬網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)識別問題，并為虛擬網(wǎng)絡(luò)ip地址自動分配提供了直接結(jié)果。當(dāng)然子網(wǎng)劃分的結(jié)果也可以用于其他方面，而不是局限于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點ip地址分配。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)模較大或者非常大的情況下，本方法仍然能夠高效地完成子網(wǎng)識別處理過程，經(jīng)測試，在分布式網(wǎng)絡(luò)仿真平臺中，十萬節(jié)點的拓?fù)淦渥泳W(wǎng)識別處理過程耗時僅為數(shù)秒。在擴(kuò)展性方面，本方法能夠通過簡單的擴(kuò)展，即可支持新的節(jié)點網(wǎng)絡(luò)類型或者節(jié)點連接關(guān)系，在分布式網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的完善過程中，這點尤為重要。

附圖說明

圖1為實施例中的子網(wǎng)識別方法流程圖。

圖2為判斷鏈路兩端網(wǎng)絡(luò)類型并進(jìn)行子網(wǎng)識別的流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖作詳細(xì)說明如下。

本實施例提供一種面向分布式網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的子網(wǎng)識別方法，其實際處理過程分為兩個階段：第一個階段為預(yù)處理階段，此階段解決輸入文件中節(jié)點之間連接關(guān)系的查找問題；第二個階段為子網(wǎng)識別階段，此階段根據(jù)預(yù)處理的結(jié)果，找到給定拓?fù)渲兴泄?jié)點的所有網(wǎng)卡以及網(wǎng)卡之間的連接關(guān)系信息，并根據(jù)這兩部分信息，針對每條鏈路兩端網(wǎng)卡所屬節(jié)點網(wǎng)絡(luò)類型的不同，為這些網(wǎng)卡找到所屬的子網(wǎng)，如圖1所示。

本方法的輸入文件為拓?fù)湮募詘ml格式描述，交換機(jī)的描述格式如下：

主機(jī)的描述格式如下所示：

路由器節(jié)點的拓?fù)涓袷饺缦滤荆?/p>

一、預(yù)處理階段

由于輸入文件中只給出了每個節(jié)點的網(wǎng)卡連接的某個對端節(jié)點nodeid，但并未給出對端網(wǎng)卡interfaceid。預(yù)處理階段根據(jù)每塊網(wǎng)卡的對端節(jié)點nodeid，找到其對端網(wǎng)卡的interfaceid，并將此信息寫入輸入文件中對應(yīng)的網(wǎng)卡中。也就是在<linktype＝"emu_switch">405703</link>這個xml標(biāo)簽中添加一個屬性dst_if，修改之后為<linktype＝"emu_switch"dst_if＝"0">405703</link>。如此，能夠減少后續(xù)處理過程中對端網(wǎng)卡interfaceid的查找時間。

預(yù)處理階段分為三個步驟：

第一步，掃描輸入文件中的所有interface的xml標(biāo)簽，獲取每塊網(wǎng)卡的nodeid、interfaceid和對端節(jié)點的nodeid，并將兩節(jié)點nodeid作為索引，網(wǎng)卡interfaceid作為數(shù)據(jù)存儲到內(nèi)存中，處理過程如下偽代碼描述：

第二步，遍歷所有interface節(jié)點，同樣獲取當(dāng)前網(wǎng)卡的nodeid、interfaceid和對端節(jié)點的nodeid，以和第一步相反的順序，即對端節(jié)點nodeid和當(dāng)前節(jié)點nodeid組成的字符串從nismap中找到對端節(jié)點的interfaceid，以當(dāng)前節(jié)點的linknode指針地址為關(guān)鍵字，對端節(jié)點的interface為值，存儲到linknodes(map)中。

第三步，遍歷linknodes這個map，為每個linknode創(chuàng)建屬性“dst_if，值為linknode關(guān)鍵字在linknodes中對應(yīng)的值。

二、子網(wǎng)識別階段

從上述預(yù)處理之后的拓?fù)湮募姓业剿械墓?jié)點和網(wǎng)卡，根據(jù)節(jié)點和網(wǎng)卡信息恢復(fù)節(jié)點連接關(guān)系。從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的角度而言，每兩塊網(wǎng)卡之間的連線作為圖中的一條邊(鏈路)，每條邊及其兩端網(wǎng)卡都只能屬于某一個子網(wǎng)。每條邊的兩端節(jié)點網(wǎng)絡(luò)類型都是不同的，當(dāng)一條邊的某一個端點為終端節(jié)點，那么這條邊中的另外一個端點應(yīng)該是網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(交換機(jī)或者路由器，或者類似功能的節(jié)點)。換言之，本方法要求拓?fù)渲兴薪K端節(jié)點之間必須通過中間節(jié)點來連接，否則，兩個終端節(jié)點直連，只能兩點之間通信，無法組成網(wǎng)絡(luò)。

定義兩個實體對象，interface表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的網(wǎng)卡，包含網(wǎng)卡的所有有效信息；subnet表示子網(wǎng)，是以interface為組成元素，二者是一對多的關(guān)系，即每個interface只能屬于一個subnet，每個subnet會包含多個interface。二者的結(jié)構(gòu)定義如下：

第一步，注冊節(jié)點類型識別器，根據(jù)每個節(jié)點的xml格式nodename找到這個節(jié)點的實際網(wǎng)絡(luò)類型；注冊子網(wǎng)識別器，根據(jù)每條鏈路兩端節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)類型，找到對應(yīng)的子網(wǎng)識別器；

第二步，讀取預(yù)處理之后的輸入文件，獲取其中的所有節(jié)點網(wǎng)絡(luò)類型信息保存到nodemap中；獲取輸入文件中所有網(wǎng)卡信息，并保存到interfacemap中；

第三步，遍歷interfacemap，根據(jù)每個interface當(dāng)前及對端兩端節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)類型(即根據(jù)不同的鏈路或節(jié)點連接關(guān)系)，從第一步中注冊的子網(wǎng)識別器中找到對應(yīng)的子網(wǎng)識別器，識別當(dāng)前interface及其對端interface所屬的子網(wǎng)；具體識別過程如下，如圖2所示：

1)交換機(jī)與主機(jī)(或者交換機(jī)與服務(wù)器)相連

根據(jù)交換機(jī)的switchid查找緩存是否存在subnet，如果找到，那么直接將host網(wǎng)卡添加到這個subnet；否則創(chuàng)建新的subnet，并添加host網(wǎng)卡，同時記錄switchid與subnet的對應(yīng)關(guān)系。

2)路由器與交換機(jī)相連

對于一端是路由器網(wǎng)卡，一端是交換機(jī)網(wǎng)卡的情況，根據(jù)交換機(jī)的nodeid查找是否已經(jīng)創(chuàng)建了subnet，如果是，那么將路由器網(wǎng)卡添加到subnet；否則，創(chuàng)建新的subnet，將路由器網(wǎng)卡添加到此subnet，并且記錄switchid與subnet之間的對應(yīng)關(guān)系。

3)交換機(jī)與交換機(jī)相連

交換機(jī)和交換機(jī)直連的情況，首先根據(jù)兩個交換機(jī)的nodeid，查找是否存在已經(jīng)分配的subnet，如果沒有創(chuàng)建新的subnet，并且記錄兩個switchid與此subnet之間的對應(yīng)關(guān)系，返回此subnet指針；如果其中一個switchid找到對應(yīng)的subnet，那么將另一個switchid與此subnet的對應(yīng)關(guān)系記錄下來，返回null；如果兩個switchid都存在對應(yīng)的subnet，那么判斷這兩個subnet是否為同一個，如果不是，拋出異常，報錯；否則不作處理，返回null。

4)路由器與防火墻相連

路由器連接防火墻管理口的情況，直接拋出異常，提示不允許此類連接。路由器連接防火墻內(nèi)網(wǎng)口和外網(wǎng)口的情況，都是單獨的一個子網(wǎng)。

5)路由器與ips相連

ips的內(nèi)外網(wǎng)口不需要分配ip地址，因此對于路由器ips的連接，首先將路由器的網(wǎng)卡添加到subnet中，其次將對應(yīng)的ips添加到臨時緩存中，等到下次再遇到端點為此ips的連接，將對端需要分配ip地址的網(wǎng)卡添加到當(dāng)前的subnet中；當(dāng)然需要每次創(chuàng)建新的subnet之前，查找是否在緩存中記錄了此ips對應(yīng)的subnet。

6)路由器與路由器相連

本端和對端都是路由器的網(wǎng)卡，那么直接組成一個subnet。

7)交換機(jī)與ips相連

由于switch和ips的內(nèi)外網(wǎng)口都不需要分配ip地址，因此需要記錄此兩者對應(yīng)的subnet；對于switch與ips管理口的連接，其中ips管理口需要分配ip地址，而且是gateway。

8)交換機(jī)與ids相連

交換機(jī)和ids相連的情況，根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)卡找到交換機(jī)id和ids的網(wǎng)卡，根據(jù)交換機(jī)id查找緩存中是否已經(jīng)存在此交換機(jī)相關(guān)的subnet，如果存在，則將ids網(wǎng)卡添加到這個subnet中；否則，創(chuàng)建新的subnet，并添加ids網(wǎng)卡。

9)交換機(jī)與防火墻相連

交換機(jī)與防火墻的三個網(wǎng)口(內(nèi)外管)都可能連接，而且三個口分別屬于一個子網(wǎng)但交換機(jī)只能屬于一個子網(wǎng)，換言之，三個網(wǎng)口至少對應(yīng)三個交換機(jī)，而不可能是其中兩個或者多個網(wǎng)口對應(yīng)一個交換機(jī)。