专利名称：：用于发现电信网络的物理拓扑的方法
技术领域：
：本发明涉及发现以太网网络的物理拓朴。技术背景拓朴发现对于具有良好管理的以太网网络是一个至关重要的问题。在文献中有一些方案旨在解决此任务，不过，它们每个有重大的缺点。在作为新兴IEEE标准802.1AB的IEEE802.1AB(站点和媒体接入控制连接发现)中描述的链路层发现协议(LLDP)承诺简化企业网络的故障排除和增强网络管理工具发现和维护网络拓朴的能力。协议LLDP是邻居发现协议。它为以太网网络交换机定义了向网络上的邻居节点告知(advertise)有关其本身的信息和存储它们发现的信息的标准方法。它们在IEEE定义的简单网络管理协议(SNMP)管理信息库(MIB)中存^f诸LLDP信息，因而该信息可用于网络管理系统。不过，LLDP提议一种标准拓朴发现方案，LLDP可/将不在所有以太网交换机中实现，特别是不在低成本产品中。协议LLDP的一个严重缺陷在于它在低成本以太网交换机中不可用。因此，具有不支持LLDP的一些交换机的运营商无法具有基于此协议的拓朴发现。特别是在每个交换机是无LLDP的低成本节点以便具有低成本网络时，情况更是如此。"无网络辅助的以太网拓朴发现"("EthernetTopologyDiscoverywithoutNetworkAssistance",12thIEEEInternationalConferenceonNetworkProtocols(ICNP'04),2004.pp.328-339)作者R.Black、A.Donnelly和C.Fourne提议一种无网元辅助i"旦依赖连"t妾到网络的主机的以太网(第2层)拓朴发现方案。网络中的大部分主机运行后台程序，该程序注入适合的探测分组并观测它们分发的位置。因此，网络主机需要新功能，而这不适合低成本方案。此方案的最重要的缺陷在于每个主机必须运行后台程序以便实现拓朴发现，这在以太网网络中，特别是在低成本网络中难以完成。基于探测分组的方案的其它问题在于它们只能发现转发拓朴，而不能发现物理拓朴。实际未用于分组转发，例如,支STP阻塞，无法以探测分组方式发现的正是物理链路。在M-H.Son、B-S.Joo、B-CKim和J-YLee所著"用于城域以太网网络的物理拓朴发现"("PhysicalTopologyDiscoveryforMetroEthernetNetworks",ETRIJournal,vol.27,no.4，Aug.2005，pp.355-366)中提议了另一种方案。此方案是基于监视生成树协议(STP)消息，即，网桥协议数据单元(BPDU)，并从交换机检索STPMIB。在由于例如TRILL或VLAN设计确保拓朴无环路等某一原因STP-陂禁用的网络中，M-H.Son等人提议的上述方案无法应用。此外，本文中使用的々i设并非对所有交换机有效，即，它^^供应商相关的。在B.Lowekamp、D.R.O'Hallaron和T.R.Gross所著"用于大型以太网网络的拓朴发现"("TopologyDiscoveryforLargeEthernetNetworks",ACMSIGCOMM2001,SanDiego,California,USA,Aug.2001，pp.237-248)和在Y.Bejemno、Y.Breitbart、M.Garofalakis和R.Rastogi所著"用于大型多子网网络的物理拓朴发现"("PhysicalTopologyDiscoveryforLargeMulti-SubnetNetworks",IEEEINFOCOM2003，SanFmncisco，USA,Apr,2003,pp.342-352)中，经SNMPMIB收集地址转发表(AFT)信息以发现拓朴，但只能检索生成树路径。在两个上述出版物中描述的那些著作的共同特性是它们只使用AFT实体。因此，它们只能查找生成树路径，并且将多个冗余路径排除在外。即使其技术据称发现以太网网络的物理拓朴，它们也具有只发现第2层生成树路径的限制。总之不使用LLDP并声称发现物理拓朴的现有解决方案只发现STP确定的转发拓朴或在一些情况下能够发现被STP阻塞的链路，但它们没有发现不同种类的以太网网络中的所有物理链路。
发明内容本发明涉及发现以太网网络的物理拓朴的问题。发现必须覆盖所有网络节点和链路，也包括被生成树协议xSTP阻塞的链路。发现也必须与网络节点的类型无关。又一问题是在网络拓朴操作期间发现网络拓朴中的变化。发现以太网网络的物理拓朴的问题通过以下方式解决。网络具有节点，包括通过物理链路互连的交换机、网桥和路由器及带有网络管理系统的管理节点。节点具有接口，接口上启用生成树协议xSTP以设定生成树拓朴。交换机、网桥和路由器配置有管理节点的IP地址。管理节点广播节点发现消息，并在从节点之一接收回复消息时，它将该节点添加到网络物理拓朴。物理链路的树拓朴借助于xSTP设定，其中，管理节点从交换机维护的地址转发表AFT检索信息，并向每个交换机指配排序值(rankingvalue)。排序值取决于每个交换机看到的交换机数量，并且借助于该值，物理链路^支发现。向交换机之一的排序值的指配可选择性包括确立(establish)交换机在网络中看到的节点总数。随后，从给出排序值的总数中排除经包含至管理节点的MAC地址的接口看到的多个节点。通过确定交换机中第一交换机的排序值，并确定交换机中带有下一更低排序值的第二交换机，可选地发现树拓朴。接收第二交换机的第一交换机的接口和引导到网络管理系统节点的第二交换机的接口通过链路互连。通过配置VLAN只包括xSTP获得的树拓朴，可选地发现;故阻塞的接口，并随后禁用xSTP。确定纟皮阻塞的接口接通且未连接到重新配置的VLAN。关闭和打开被阻塞的接口，并记录来自链路每端的匹配链路断开陷P井(matchinglinkdowntraps)。将被阻塞的接口连接到其通过循环搜索交换机的接口的状态，可选地发现物理链路的树拓朴中的变化。通过检测到交换机的接口之一的匹配链路对等接口，发现添加的链路，检测由两个对应的链路断开陷阱执行。比较新找到的状态和以前的状态，并将发现的链路添加到网络拓朴。可选地检查交换机之一的接口的状态，并且无法为接口之一检测两个对应的链路断开和接通陷阱。将接口添加到网络，并且重复进行发现经所述一个接口连接的网络段的结构的拓朴发现。本发明的目的是要发现以太网网络的物理拓朴，所述以太网网络的物理拓朴覆盖所有网络节点和链路，也包括被例如STP、RSTP或MSTP等任何生成树协议阻塞的链路，并且要与网络节点的类型无关。又一目的是在网络拓朴操作期间发现网络拓朴中的变化。提议的方法和设备具有的优点M现不同种类的以太网网络的物理拓朴，与供应商无关且无需交换机的增强特性。它适用于现成的交换机商品，只需要基本的管理特性。该机制不需要在网络节点上运行的任何特定协议，并且适用于来自各个供应商的设备。网络的每个节点和物理链路被发现，也包括到节点的被阻塞接口的链路。网络的物理拓朴被持续监视，并且物理连接或网络段的添加或移除被持续检测。该发现是鲁棒的(robust)。现在将借助于优选实施例，并参照附图，更仔细地描述本发明。图1示出关于示例网络的^L图；图2示出关于发现的总体流程图；图3示出关于节点发现的流程图；图4示出关于生成树发现的流程图；图5示出关于被阻塞的接口发现的流程图；图6示出关于带有添加的连接的示例网络的视图；图7示出关于带有添加的网络段的示例网络的视图；图8示出关于网络才喿作期间网络中拓朴变化的发现的流程图；图9示出关于已测试的示例网络拓朴的视图；以及图IO示出关于执行方法的设备的框图。具体实施方式图1示出作为示例的关于网络NW1的视图。网络NW1具有多个节点，包括交换机S1-S7、路由器R1-R4和在其上实现网络管理系统NMS的管理节点NMS1。作为备选，网桥也可包括在节点之中。节点通过物理链路互连，如链路PL1和PL2。正如下面将更仔细描述的一样，假设表示为xSTP的生成树协议在网络NW1上运行。有关xSTP的示例有生成树协议STP、快速生成树协议RSTP和多生成树协议MSTP。xSTP设定生成树STl,以粗线标记表示到节点的活动接口的物理链路PL1。虚线表示到被xSTP阻塞的接口的物理链路PL2。为对应链路端处的每个交换机S1-S7记录接口编号1，2...。在备选实施例中，交换机包括在虚拟LANVLAN1中。NMS的目的是发现和存储网络NW1的物理拓朴。拓朴发现的基本概念物理拓朴发现由网络管理系统NMS在网络启动时自动完成。注意，网络NW1因而对管理节点NMS1中的系统NMS而言完全未知，并且其数据库是空的。图2示出关于发现方法概述的流程图。在步骤21中，系统NMS在管理节点NMS1中实现。在步骤22中，交换机和路由器配置有节点NMS1的IP地址IPN。在下一步骤23中，管理节点NMS1通过节点发现消息Pil发现网络节点Sl-S7和Rl-R4。此消息是所谓的广播PING，并在备选方案中，它是地址解析协议ARP消息。随后，在步骤24中，发现物理链路PL1，所述物理链路PL1是由协议xSTP确定的生成树的部分。为具有此树，以特定的顺序读出交换机S1-S7的转发表。随后，在步骤25,借助于筒单网络管理协议SNMP,确定xSTP阻塞的物理链路PL2。在步骤26中，由系统NMS在网络^t喿作期间定期检查网络NW1的物理拓朴中的变化。用于实施例的假设由网络管理系统NMS驱动的拓朴发现机制在实施例中依赖以下假设处理的网络包括核心中的第2层(L2)或第2层/笫3层(L2/L3)交换机及在边缘处的L2/L3交换机或IP路由器。交换机实现了以下协议802.1q(虚拟LAN)、802.1d(生成树协议STP或对应的xSTP协议)和RFC1157(简单网络管理协议)。交换机实现了以下管理信息库(MIB):网桥MTB(RFC1493)和MIBII(RFC1213)及IFMIB(RFC2863)。交换机和路由器(路由器的核心接口之一)配置有相同的子网掩码。子网地址事先为NMS所知。交换机和路由器配置有管理节点NMS1的IP地址以便能够向系统NMS发送陷阱。在一个实施例中，交换机以所有接口包括在无标记的虚拟LAN(VLAN)中开始。在备选实施例中，正如下面将描述的一样，VLAN在之后发现过程中坤皮启用。交换机以在所有接口上启用了生成树协议xSTP开始。系统NMS有一个直接连接到L2网络的接口。拓朴发现机制将通过此接口与网元交换消息。专有拓朴发现协议在实施例中在所有交换机上被禁用，但能够作为备选保留。让专有拓朴发现协议运行也是一种备选。方法包括两个执行时间初始化和即时(on-the-fly)。下面将描述这两者。4刀始4b时间在NMS中的物理拓朴发现过程(PTDP)启动时，其数据库完全是空的，并且仅有的假设是上述的内容。这意味着网络对于管理节点NMS1中的系统NMS而言是完全未知的。在初始化时间期间，方法通过三个明确定义的阶段节点、生成树和被阻止的接口发现。在初始化时间期间，假定网络中无变化发生。节点发现物理拓朴发现过程PTDP以发现由网络NW1例示的网络中存在的节点(交换机S1-S7和路由器R1-R4)开始。PTDP广播节点发现消息，在实施例中是带有子网广播地址的所谓PING消息Pil,并等待回复消息RPil。PING消息Pil是4企查连接的因特网命令。对于每个回复RPil，它在物理拓朴图中添加一个新节点。由于一些回复可能丢失，因此，PTDP多次重复此阶段，例如三次，忽略已经登记的回复。图3示出更详细地描述节点发现方法的流程图。方法以方框101中发送广播PING消息Pil开始。在方框102中，从节点接收有关PING消息的回复消息RPil,并且为每个回复调查用于节点的所4妄收的IP地址是否有效。在否备选N中，等待新回复。在是备选Y中，在方框103中调查所接收的IP地址是否已经包括在内。在是备选Y中，在方框102中等待新回复。在否备选N中，在方框104中获得管理信息库MIB-n数据。在方框105中，调查节点是否为路由器。在;^备选Y中，在方框110中节点^皮设为包括它的其它"^口的路由器，并且过程返回到方框102以等待新回复。在否备选N中，在方框106中节点^皮设为交换机。在方框107中，调查它是否为接收的最后回复消息。在否备选N中，过程返回到方框102以等待新回复。在是备选Y中，在方框108中调查这是否为过程第三次重复。在否备选N中，在方框IOI中发送新PING消息Pil,并且在是备选Y中，在方框109中结束该过程。生成树发现注意，在网络初始化时间中，生成树协议xSTP在运4亍，这4艮重要。xSTP避免在第2层L2网络中的环路，阻止冗余接口并通过活动接口构建无环树拓朴。物理拓朴发现过程PTDP的下一任务是发现xSTP计算的生成树ST1。这是该过程最复杂的部分，并且它通过从每个交换机维护的地址转发表AFT检索信息而完成。AFT存储可经给定接口读取的i某体接入控制MAC地址。此信息由网桥MIB(RFC1493)提供，并且通过协议SNMP获取消息由系统NMS获得。网桥MIB中有可能已用于发现被阻塞的接口的其它相关信息字段。不过，那些字段是可选的，并且一些供应商不实现它们。为此，PTDP使用不同的方案来发现被阻塞的接口，参阅下面被阻塞的接口发现下的说明。在树发现阶段期间，为每个交换机指配排序值RV:它看到的节点数量，在其范围中排除经包含NMSMAC地址的接口看到的节点。在节点发现阶段由于广播请求及其响应而填充了每个交换机的AFT。最高值交换机将始终是直接连接到管理节点NMS1的交换机，在示例中为交换机S1。在下面的表l中，在每个交换机中记录了网络NW1中交换机S1-S7的排序值。表1示出在节点发现阶段后图1中每个交换机Sl-S7处的地址转发表AFT。例如，对于交换机S1，图形示出经号为1的接口到达交换机S2、S3、S4、S5和路由器R2、R3、R4。经号为3的4妾口到达管理节点NMS1，经号为4的接口到达路由器Rl,经号为5的接口到达交换机S6和S7。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表l地址转发表状态从AFT表，该方法确定图1中的交换机Sl是具有最高排序值RV=10的交换机，因为它是在接口3上连接到网络管理系统NMS1的交换机。交换机S1可在其接口1上达到(achieve)许多交换机和路由器，因此，假设此接口通过第二最高排序值交换机S3的引导到管理节点NMS1的号为4的接口连接到此交换机。因此，在管理节点NMS1要发现的网络NW1的图中，交换机S1的接口l通过链路连接到交换:机S3的接口4。交换机SI的接口5以对应的方式与交换机S6的接口1互连。接口4可只达到一个路由器。这种情况下，接口4通过该3各由器接口直接连接到路由器Rl,该路由器接口的MAC地址匹配AFT中的地址。所有交换机以对应的方式处理，完成生成树发现阶段。图4示出生成树发现方法流程图。它更详细地示出上述方法，并且将通过结合图1中网络NW1的示例描述。注意，假定最初网络NW1的拓朴对节点NMS1中的系统NMS未知。在方框401中，由管理节点NMS1收集来自所有交换机的AFT。在方框402中，生成每个交换机的排序值，并且标记至管理节点NMS1的接口。如上所迷，交换:机Sl具有最高排序值，并且接口3连接到网络管理系统NMS。在方框403中，初次通过此方框时选择交换机Sl,并且在方框404中，选择接口3。在方框405中，决定接口3是否达到NMS，并且节点是否具有最高排序值。在是备选Y中，情况是如此，并且在方框406中，接口3在树发现过程中连接到节点NMS1。下一步是在方框411中执行，在该方框中，决定它是否为当前交换机Sl的最后接口。如果情况不是如此，则在发现过程中只记录4妻口3。因此，否备选N引导回方冲匡404以获得交换机Sl上的接口1。方框405现在给出引导到方框407的否备选N，在该方框中，决定接口是否只达到一个路由器。情况不是如此，并且这给出引导到方框409的否备选N。在此方框中，决定接口是否达到任何交换机，在是备选Y中情况是如此。在方框410中，接口1连接到交换机S3，并且在后面的方框411中，问题"最后的接口？"给出否备选N。带有方框404、405、407和409的过程为交换机Sl朝向其它交换机的所有接口重复进行，直至方框409中的问题给出引导到方框411的否备选N。此方框中的否备选N引导到方框404、405和407。现在，方框407中的问题给出是备选Y,并且在方框408中，接口4连接到路由器R1。过程通过方框411继续，并且此方框中的是备选Y引导到带有是否为最后交换机问题的方框412。否备选N引导到方框403，并且过程如所述为网络的下一交^:机重复进行。重复继续进行，直至最后交换机的最后接口在方框412中给出是备选，并且过程在方框413中结束。要注意的是，到物理链路PL2的被阻塞的接口在上述过程中未被发现。被阻塞的接口发现如上所述，发现过程以在所有交换机接口上启用生成树协议xSTP开始。xSTP如所述生成一致且无环的生成树STl，并且因此，一些交换机接口可被阻塞。一个示例是到图1中网络NW1的物理链路PL2的接口。为完成初始化阶段，交换机上的这些被阻塞的接口也必须被发现。xSTP阻塞的接口的发现可使用网桥MIB中如"指定网桥"等一些字段完成。不过，那些字段是可选的，并且一些供应商不实现它们。因此，在本方法中，找到了一种不同的方案使用链路断开陷阱(linkdowntrap)。在接口不再通过电缆感应其配对(pair)的电压时，链路断开陷阱发生。它通常在链路可能由于链路故障而被断开时发生。此类情况下，交换机尝试向管理系统警告该事件。此链路断开陷阱携带对拓朴发现有用的信息，如检测到故障的接口的接口ID和发出陷阱的交换机的IP地址。此数据用于发现剩余接口。要生成链路断开陷阱，发现机制必须造成故障。首先，过程PTDP必须做的是检查哪些接口处在接通(UP)状态，以及哪些接口不属于发现的树。随后，对于每个接口，过程必须将它关闭，并匹配从应从相关链路两端处的交换机接收的两个陷阱获得的信息。然而，如杲生成树协议xSTP在运行，一些接口可能在拓朴变化期间被阻塞，这可能导致管理节点NMS1与其它节点之间的连接丟失太长。这些瞬态极难处理，并且必须避免。一个可能的解决方案是使静态配置的服务VLANVLAN1匹配由生成树协议xSTP确定的生成树。VLAN现在进行配置，或者以前已配置并且现在进行重新配置。随后，在开始发现至被阻塞的接口的不活动链路前，可禁用协议xSTP。注意，排除在服务VLANVLAN1之外的接口不转发数据业务，但仍在故障时生成陷阱。服务VLAN在本说明中也称为数据通信网络DCN。在此阶段结束时，生成树协议xSTP可根据网络类型打开或不打开。例如，在MAN中，生成树协议xSTP可能不适合，特别是在应用保护切换，以及基于最近发现的网络的物理拓朴，通过流量工程算法(trafficengineeringalgorithm)计算静态VLAN拓朴时。另一方面，在企业LAN中，网络运营商将最可能决定保持运行生成树协议xSTP。这种情况下，算法包括所有节点的所有端口回到服务VLAN中，并且重新激活生成树协议xSTP。注意，只有属于不活动物理链路的4妄口4支关闭，因此，由于这些链路不是生成树的一部分，不影响网络连接。注意，排除在VLAN之外的接口不转发数据业务，但仍在故障时生成陷阱。对于被阻塞的接口的发现起作用，这是必需的。通过使用接口MIB(IFMIB)中的一些字段，经协议SNMP，关闭并随后打开被阻塞的接口。图5示出关于下面将描述的方法的流程图。在方框501中，配置所有交换机的VLAN,从而重新产生生成树拓朴。在例示网络NW1中，到物理链路PL2的接口禎:排除在VLAN之外。在方框502中，在所有交换机Sl-S7上禁用协议xSTP。在方框503和504中，过程连续选择节点和接口，并且随后过程开始调查接口。在方框505中，调查接口是否接通且未连接到VLAN树，例如，交换机S3上的接口3。在否备选N中，过程继续到方框511以了解它是否为最后的"f妻口。在^^备选Y中，在方框506中关闭并随后再次打开接口。在方框507中，调查是否接收到两个预期的陷阱，并且在是备选Y中，在方框510中，接口3连接到其链路对等(linkpeer)。在方框507中的否备选N中，在方框508中调查这是否为该4娄口第三次发生。在否备选N中，重复进行方框506和507中的动作。在方框508中的是备选Y中，在方框509中接口设为未解决状态。在方框511中，调查它是否为所讨论的交换机的最后接口。如果不是，即否备选N,则过程从方框504重复进行。对于交换机Sl,是备选Y是实际的，并且在方框512中调查它是否为网络的最后交换机。对于网络NWl,仍有交换机要处理，因而存在否备选N。过程从方框503重复进行，直至所有交换机的所有被阻塞的接口被发现。在此阶段(被阻塞的接口发现)结束时，拓朴发现方法的初始化阶段已准备就绪。这意味着网络NW1的初始物理拓朴已被发现，并由节点NMS1中的系统NMS存储。网络中的变化，即时时间环即时时间环(on-the-flytimeloop)是无限环，旨在发现在网络正常操作期间网络中的变化。基本上，它一直通过协议SNMP循环搜索接口状态，并将之与其以前的存储在管理节点NWS1的数^居库中的状态进行比较。由于网络中的任何修改导致一个或多个接口状态的变化，因此，此方法覆盖所有可能性链路、节点或网络段的添加和移除。系统NMS到达交换机，并通过在上述初始化时间期间以前计算得出的数据通信网络DCN获取陷阱。添加或移除链路结合图6，将描述示例链路添加情况的示例。图6示出带有交换机Sll-S41、路由器R11-R41和带网络管理系统NMS的管理节点NMS11的网络NW2。图形示出了一种情形，其中，虚线是交换机S21的接口12与S31的接口13之间的新物理链路PL3。NMS11检查交换机S21或S31的接口状态时，它将在网络中检测新连接。下一步是将检测到的接口断开，例如，接口12,并且等待输入陷阱以i^更发现此连接的另一对等接口13。这种情况下，NMS将获取交换才凡S21和S31的链路断开的陷阱，因而发现新链路PL3。如果节点NMS11未获取陷阱或只获取一个陷阱，则它将打开然后关闭接口三次。如果情况不变，则方法将断定它不是新连接情况，而是新节点情况，并且将运行下面的"添加和移除节点或网络段，，标题下所述的步骤。链路移除是比添加更简单的动作。这是因为节点MSll中的系统NMS不必断开和接通接口，而只需在其数据库中将接口状态更改为断开。不过，如果已移除链路之一例如是数据通信网络DCN的一部分，则这可导致故障。此问题和其它相关问题在下面的标题"鲁棒性和互操作性"下详细论述。添加和移除节点或网络段在过程PTDP无法在链路添加阶段期间获取两个正确的对应陷阱时，它将断定此连接引导到已添加到网络的新节点。此节点可只是连接到已经发现的网络，或者可以是新网络段的一部分。在这两种情况下，过程PTDP发现新拓朴。第一步骤是将引导到此新节点的接口添加到DCN。由于每个新节点必须服从标题"要求和假设"下所述的假设，因此，系统NMS能够经DCN接入新节点。下一步骤是再次运行所有初始化过程，但只对新发现的元件运行。系统NMS发送广播PING，获取新地址，发现生成树，配置DCN以匹配无环连接，禁用xSTP及发现被阻塞的接口，完全如标题"初始化时间"下所述一样。为检测节点的移除，系统NMS始终在获取接口的状态前向元件发出PING消息。如果得不到回复，它将再尝试向其发送PING消息三次，如果仍未接收到回复，则发现方法将从拓朴移除该节点及所有其连接。图7示出段添加的典型情形。由表示要发现的元件的虚线节点和链路组成的网络段NWS2添加到图6的网络NW2。元件为交换机S51、S61和S71、路由器R51和物理链路PL4。参照图6中的网络NW2和图7中的网络I殳NWS2，即时方法的完整流程图在图8中示出。方法在方框801中开始，并且在方框802中选择节点中的一个。在方框803中，向选定节点发送PING消息，并且在方框804中，调查是否接收到回复。在否备选N中，在方框805中调查这是否为与以前选定节点有关的第三次尝试。在否备选N中，方法回到此以前选定的节点。在是备选Y中，在方框805中节点及其连接净皮移除，并且方法在方框802中选择另一节点。如果在方框804中，是备选Y是正确的选择，则方法在方框807中获取接口的状态。在方框808中，注意每个接口应包括在内。在方框809中，调查接口状态是否已更改。在否备选N中，在方框810中调查它是否为节点的最后接口。在否备选N中，在方框808中采用节点的下一接口，并且在是备选中，在方框802中采用网络的下一节点。在方框809中的是备选Y中，在方框811中，在数椐库中更改接口状态。在方框812中，调查接口是否断开。在是备选Y中，在方框813相关连接被移除，并且方法如所述继续到方框810。在方框812中的否备选N中，在方框814中先断开然后接通接口。在等待后，在方框815中调查是否接收到陷阱。在是备选Y中，在方框816添加连接，并且方法如所述采取方框810中的步骤。在方框815中的否备选N中，在方框817中调查这是否与接口有关的第三次尝试。在否备选N中，重复进行方框814，并且在是备选Y中，在方框818中当前接口由本实施例中节点NMSll中的NMS包括在内。随后，如网络NW2—样，检查网络段NWS2。在方框819中，运行节点发现，在方框820中，运行树发现，并且在方框821中，运行被阻塞的接口发现。在方框802中，方法随后继续到下一节点。鲁棒性和互操作性在发现物理拓朴的机制执行期间，可能发生故障，这可阻止它计算完整的拓朴。下面将描述为处理此类故障而能够实现的对策。丟失的消息过程PTDP依赖如协议SNMP等同步协议消息的交换，以获取完成其任务需要的信息。如果这些消息中的一个消息丢失，例如，"获取回复"消息，则过程PTDP将阻塞，永远等待回复。其它情况下，由于某一未知的原因，所讨论的交换机可在接口断开时不发送陷阱，导致相同的问题-记住过程PTDP预期是有陷阱的。过程PTDP通过定时器和重试处理此类条件。基本上，每次它在等待回复或陷阱时启动定时器。定时器到达某个阈值时，则过程停止等待并转到下一步骤。在图3的PING广播情况下，过程PTDP发出PING广播，并等待超时，从而登记所有到达的回复。此过程重复三次，过程PTDP忽略已经登记的回复。在图5的陷阱接收情况下，过程PTDP经协议SNMP关闭和打开接口，并等待应由该接口及实际链路另一端处的另一接口所生成的陷阱。如果超时已到，并且预期陷阱未到达，则过程PTDP最多三次重复此过程。陷阱未到达的原因是它未由对应交换机生成(如由于某一未知原因它偶尔发生的一样)，或者在途中^皮丟弃。如果在那些尝试后，过程PTDP仍未能接收预期的陷阱，则它转到下一接口。此下一接口可以是在链路另一端处的接口，这种情况下，以前尝试过的接口又有一次机会生成由PTDP接收的陷阱。因此，方法是鲁棒的。即使接口在初始化阶段期间未祐发现，它在过程PTDP进入即时时间环拓朴发现时的网络操作时间期间仍有可能祐A现。移除元件在数据通信网络DCN由网络的常规链路组成时，移除可以是严重的问题(带内DCN方案)。例如，链路的移除可导致网络管理系统NMS和几个其它元件之间的通信中断。除此之外，如FHP等故障处理协议将如链路故障一样处理此移除。过程PTDP的主要重心是在其操作期间发现第2层L2网络的完整物理拓朴和添加新元件。即使能够进行移除检测，移除任何网元的正确过程是要在执行前对其进行安排。首先，网络管理器应停止过程PTDP,在数据库上手动移除元件以便将它与新拓朴匹配，并且随后再次启动过程PTDP。然而，此时过程PTDP将不运行初始化时间，而是使用数据库信息组合物理拓朴。在此之后，过程将保持运行即时时间环，旨在发现新变化。测试在测试床网络上已实-验性地调查了几个物理拓朴。每个拓朴^皮测试了数十次以强调过程PTDP，并且在机制的平均收敛时间中获耳又更高的可信度。为此已开发了自动化的测试软件。图9示出已在测试床中实现的物理拓朴之一网络NW3。此拓朴由两个D-linkDES-3526交换:机S12、S22和六个ExtremeSummit-200交换机S32、S42、S52、S62、S72、S82加三个基于LinuxIntel的PC路由器R12、R22、R32及管理节点NMS12组成。此拓朴包含许多环，这使得机制更难以确定网络的物理拓朴。本说明中的机制成功地通过所有测试，在其初始化时间期间平均用了约3分钟识别节点和确定物理拓朴。在拓朴发现完成后，方法开始循环检查所有节点以便获取新修改，在网络的正常操作期间，机制再次成功检测到链路、节点和网络段的添加和移除。执行方法的设备图10中示出执行上述方法的设备的实施例。设备包括配有网络管理系统NMS的管理节点120和拓朴服务器121。设备也包括能够连接到管理节点120的节点N1、N2和N3。节点N1、N2和N3中的每一个具有连接到地址转发表AFT123的生成树协议xSTP装置122,该转发表又连接到网桥管理信息库MIB124。该信息库又连接到MIB-II125和简单网络管理协议SNMP装置126。管理节点120经telnet连接到xSTP装置122，并且也连接到SNMP装置126。xSTP装置不^f旦用于避免笫2层网络中的可能环路，而且也填充地址转发表AFT。AFT信息存储在网桥MIB124中，并且由NMS通过SNMP"获取"命令接收。NMS能够使用telnet命令打开和关闭xSTP。也示出了至受管理网络中交换机的链路127。权利要求1.发现电信网络(NW1)的物理拓扑的方法，所述网络包括通过物理链路(PL1，PL2)互连的节点，其中所述节点包括交换机(S1-S7)、路由器(R1-R4)和网桥及带有网络管理系统(NMS)的管理节点(NMS1)，以及其中所述节点具有接口(1，2，3...)，在所述接口上生成树协议xSTP被启用以设定生成树拓扑，所述方法包括以下步骤-为所述交换机、路由器和网桥配置(21)所述管理节点(NMS1)的IP地址(IPN)；-发现(23)所述节点，所述发现包括所述管理节点(NMS1)广播(101)节点发现消息(Pi1)，并且在从所述节点(S1-S7，R1-R4)之一接收(102)回复消息(RPi1)时将该节点添加到所述网络物理拓扑；-发现(24)借助于所述xSTP设定的所述物理链路(PL1)的所述树拓扑，其中所述发现包括所述管理节点(NMS1)从所述交换机(S1-S7)维护的地址转发表AFT检索(401)信息，并为每个所述交换机指配(402)排序值(RV)，所述排序值取决于每个交换机看到的所述交换机的数量，并且借助于所述排序值，发现所述物理链路(PL1)。2.根据权利要求1所述的发现电信网络的物理拓朴的方法，其中所述排序值(RV)到所述交换机(S1-S7)之一的所述指配包括-确定(401)所述一个交换机(S1)在所述网络(NW1)中看到的节点总数；國通过从所述总数排除经包含至所述管理节点(NMS1)的MAC地址的所述交换机(S1)的所述接口(1)看到的多个所述节点，确定(402)所述交换机(S1)的所述排序值(RV)。3.根据权利要求2所述的发现电信网络的物理拓朴的方法，包括-确定(402)所述交换机中第一交换机的所述排序值；-确定(409)所述交换机(SW3)中带有在所述第一交换机的所述排序值后下一更低排序值的第二交换机；-确定(410)在所述第一交换机(S1)上接收所述第二交换机的所述接口(l);-确定(405,406)在所述第二交换机(S3)上引导到所述管理节点(NMS1)的所述接口(4);-在所述管理节点(NMS1)的所述NMS中通过所述发现网络中的链路(PL1)将所述第一交换机上的所述接口(1)和所述第二交换机上的所述4妄口(4)互连(410)。4.根据权利要求l、2或3所述的包括发现被阻塞的接口的发现电信网络的物理拓朴的方法，所述发现包括-配置(501)VLAN(VLAN1)以只包括由所述xSTP获得的所述树拓朴；-禁用(502)所述xSTP;-确定(505)所述#1阻塞的接口接通且未连接到所述VLAN(VLAN1);-关闭和打开(506)所述被阻塞的接口，并记录(507)来自链路每端的匹配链路断开陷阱；-将所述#1阻塞的接口连接(510)到其链路对等接口。5.根据权利要求4所述的发现电信网络的物理拓朴的方法，其中所述物理链路的所述树拓朴中的变化被发现，所述方法包括-循环搜索(807)所述节点的所述接口的状态；-将新找到的状态与以前的状态进行比较(809);以及-将发现的链路(PL3)添力口(816)到所述网络拓朴。6.根据权利要求5所述的发现电信网络的物理拓朴的方法，包括画检查(809)所述交换才几之一的所述接口的状态；-通过检测至所述交^灸机的所述接口之一的所述匹配链路对等接口，发现(814)添加的链路，所述检测由两个对应的链路断开陷阱执行。7.根据权利要求5所述的发现电信网络(NW2，NWS2)的物理拓朴的方法，包括-检查(809)所述交换机(S41)之一的所述接口的状态；-未能(814,815)为所述接口(4)之一检测两个对应的链路断开和接通陷阱；-将所述接口添力口(818)到所述网络(NW2);-重复(819，820，821)所述拓朴发现以发现经所述一个接口(4)连接的网络段(NWS2)的结构。8.用于发现电信网络的物理拓朴的设备，所述设备包括带有网络管理系统NMS的管理节点(NMSl)和包括由物理链路(PLl,PL2)互连的节点的网络(NW1),其中所述节点包括配置有所述管理节点(NMS1)的IP地址(IPN)的交换机(S1-S7)、路由器(R1-R4)和网桥，以及其中所述交换机具有接口(l,2,3...)，在所述接口上生成树协议xSTP在xSTP装置(122)中被启用以设定生成树拓朴，所述设备包括-所述管理节点(NMS1)设置为发现所述节点，这包括所述管理节点(NMSl)广播节点发现消息(Pil)，并且在从所述节点(S1-S7;Rl-R4)之一接收回复消息(RPil)时设置为将该节点添加到所述网络物理拓朴；-所述管理节点(NMSl)设置为发现借助于所述xSTP设定的所述物理链路(PL1)的所述树拓朴，这包括所述管理节点(NMS1)从所述交换机(S1-S7)维护的地址转发表AFT(123)检索信息，并为每个所述交换机指配排序值(RV)，其中所述管理节点(NMS1)设置为发现每个交换机看到的所述交换机(S1-S7)的数量以生成所述排序值(RV)，并且借助于所述排序值，发现所述物理链路(PL1)。9.根据权利要求8所述的用于发现所述电信网络(NW1)的物理拓朴的设备，其中所述管理节点(NWS1)设置为将所述排序值(RV)指配到所述交换机(S1-S7)之一，包括-所述管理节点(NMS1)设置为确定(401)所述一个交换机(S1)看到的所述网络(NW1)中的节点总数；-所述管理节点(NMS1)设置为通过从所述总数排除经包含至所述管理节点(NMS1)的MAC地址的所述交换机(S1)的所述接口(3)看到的多个所述节点，确定(402)所述交换才几(S1)的所述排序值(RV)。10.根据权利要求9所述的用于发现所述电信网络的物理拓朴的设备，包括-所述管理节点(NMS1)设置为确定(402)所述交换机的第一交换机(S1)的所述排序值(RV);垂所述管理节点(NMS1)设置为确定(409)所述交换机中带有在所述第一交换机的所述排序值后下一更低排序值的第二交换机(S3);誦所述管理节点(NMS1)设置为确定(410)在所述第一交换机(S1)上接收所述第二交换机(S3)的所述接口(1);國所述管理节点(NMS1)设置为确定(405，406)在所述第二交换机(S3)上引导到所述网络管理系统节点(NMS1)的所述4妻口(4);-所述管理节点(NMS1)设置为在所述管理节点(NMS1)的所述NMS中通过所述发现网络中的链路(PL1)将所述第一交换机(S1)的所述接口(1)和所迷第二交换机(S3)的所述接口(4)互连(410)。11.根据权利要求8,9或10所述的用于发现电信网络(NW1)的物理拓朴的设备，所述NMS设置为发现所述节点的被阻塞的接口，这包括所述管理节点(NMS1)设置为匿配置(501)VLAN(VLAN1)以只包括由所述xSTP装置(122)中的所迷xSTP获得的所述树拓朴；-禁用(502)所述xSTP;-确定(503)所述被阻塞的接口接通且未连接到所迷生成树拓朴；-关闭和打开(506)所述被阻塞的接口，并记录来自链路(PL2)每端的匹配链路断开陷阱；-将所述^f支阻塞的接口连接(510)到其链路对等接口。12.根据权利要求8到11任一项所述的用于发现电信网络(NW2)的物理拓朴的设备，其中所述物理链路(PL1，PL2，PL3)的所迷树拓朴中的变化一歧现，所述设备包括誦所述管理节点(NMS1)设置为循环搜索(807)所迷节点的所述接口的所述状态；-所述管理节点(NMS1)设置为将新找到的状态与以前的状态进行比4交(809);以及-所述管理节点(NMS1)设置为将发现的链路(PL3)添力。(816)到所述网络拓朴。13.根据权利要求12所述的用于发现电信网络的物理拓朴的i殳备，包括-所述管理节点(NMS1)设置为检查(809)所述交换机之一的所述4妄口的状态；-所述管理节点(NMS1)设置为通过检测至所述交换机的所述接口之一的匹配链路对等接口，发现(814)添加的链路，所述检测由两个对应的链路断开陷阱执行。14.根据权利要求12所述的用于发现电信网络(NW2，NWS2)的物理拓朴的设备，包括國所述管理节点(NMS1)设置为检查(807)所述交换机(S41)之一的所述接口(4)的状态；-所述管理节点(NMS1)设置为尝试(814,815)为所述接口(4)之一检测两个对应的链路断开和接通陷阱；-所述管理节点(NMS1)设置为在未能检测所述两个对应的链路断开和接通陷阱时将所述接口添力口(818)到所述网络(NW2);-所述管理节点(NMS1)设置为重复(819,820，821)所述拓朴发现以发现经所述一个接口(4)连接的网络(NWS2)的结构。全文摘要网络(NW1)具有通过生成树(ST1)中的链路(PL1)和到被阻塞接口的链路(PL2)互连的交换机(S1-S7)、路由器(R1-R4)和管理节点(NMS1)。交换机和路由器具有管理节点的IP地址。通过管理节点(NMS1)广播PING消息(PiI)发现节点，并在回复(RPiI)时将节点添加到拓扑。由于管理节点从交换机检索地址转发表，并为它们指配排序值，因此，生成树(ST1)被发现。从最高排序节点开始，按顺序连接更低排序节点。通过配置VLAN(VLAN1)只包括生成树(ST1)并禁用后者而发现被阻塞的接口(PL2)。被阻塞的接口被关闭并打开，匹配链路断开陷阱被记录，并且对应的链路(PL2)被发现。循环检查接口(1，2，3…)的状态是否有变化，并且添加新链路和网络段。只需要交换机的基本管理特性，并且发现所有节点和链路。文档编号H04L12/24GK101595678SQ200780047013公开日2009年12月2日申请日期2007年10月9日优先权日2006年12月20日发明者J·法卡斯,M·罗杰里奥萨尔瓦多,V·加西亚德奥里维拉申请人:艾利森电话股份有限公司