[发明专利]一种基于以太网的交互式智能化树形拓扑实现技术

说明书

技术领域

本发明是一种便捷、易用、可交互的网络链路拓扑实现技术，主要应用在复杂的网络通信环境中。该技术采用全新的链路自愈算法以及链路拓扑查找算法，可使得网络的管理工作具有较好的交互性，同时也将使得链路在出现冗余和断链时能使链路达到最佳的通信状态。

背景技术

随着以太网技术的快速推广应用，越来越多的各类网络设备被接入网络中。所有的终端网络设备都是借助于交换机互连组成小型网络，再通过路由器组成大型网络。工业的现代化及设备的智能化，正是依赖于网络设备自身功能的不断增强而实现。这一过程中，工业以太网交换机扮演着非常重要的角色。在复杂的通信网络中，交换机不仅需要能学习整个网络中各网络设备的MAC，还需要能正确识别各种类型的数据帧并将其送达到正确的设备。与此同时，交换机在软件的帮助下，能可靠的抑制网络中出现的风暴以及快速的恢复重要的通信链路。

工业现场的环境往往比较复杂，为了保证各类设备在各种未知的情况下依然能保持正常通信，这就需要工业型以太网交换机具有链路备份的功能。比如，在一个钢厂的自动化生产车间里，当控制机械设备正常工作的通信链路出现功能故障时，备份链路能马上启用以确保控制终端与执行设备通信正常。如果交换机不具有这种功能，则当通信链路断链时控制终端发出的指令不能及时准确的到达执行器件，就会发生难以低估的损失。一般情况下，是使交换机支持RSTP(Rapid Spanning Tree Protocol)或私有环网功能来解决。在两层网络中，RSTP是一种非常有用且常见的协议。运行该协议的网络，能在复杂的网络链路中使得冗余的链路阻塞成备份链路。RSTP虽然能在网络中存在链路回环的情况下，避免其产生网络风暴；并能在某一个链路断链的情况下，迅速恢复整个网络的通信。然而，这一运行机制，使得网管人员难以及时的获得整个网络中每一条链路的变化情况。

在某些大型行业的信息制造化过程中，网络覆盖的地域范围往往比较广袤。为了便于集中管理，可能由一个管理中心控制整个网络。为了便于网络管理员对网络设备进行有效的管理，一般的网络设备都支持SNMP(Simple Network Management Protocol)。SNMP采用管理端与服务端交互的模式，在两端之间传递UDP(用户数据报协议)。管理端通过一系列的GET指令，向服务端的代理请求查询数据，代理响应请求后将查询结果返回给管理端。SNMP也支持服务端的代理，在某些事件发生时向管理端主动报告该事件。但是，一般基于SNMP协议的网管软件并不能及时、直接的获取到网络中链路的变化情况，它往往需要被管的网络设备能通过一些辅助性的机制将这些变化信息发给网管软件。

发明内容

本技术正是在充分研究了RSTP和SNMP基础上，巧妙避开两者先天的不足，借鉴了二者在网络通信中发挥的优势，将二种传统的成熟技术有机重构之后设计的一种基于以太网的交互式智能化树形拓扑实现技术。借助于本技术方案，网管人员可以非常方便的配置自己需要的网络拓扑结构，而且可以动态的与变化着的网络拓扑进行交互。

在网络设备管理中，为了实现管理者能与交换机可及时交互，以及交换机能智能的备份链路并及时的报告链路的变化情况。网络中各交换机以及管理终端所运行的软件能支持本技术所定义的报文格式。该报文中有几个是必须支持的字段，如用户命令标识(Ure_order_id)、主动发包周期(Trap_hello)、端口角色(Port_role)等。具体报文格式如附图1所示。Ure_order_id用来标示不同的命令，便于管理端和代理能快速响应对应的命令。Trap_hello是一个表示一段时间的量，这个量的大小直接影响管理者对网络状况的掌握情况。

交换机上电后，各交换机均向其它交换机发送报文，通过这个报文的交换比对，同一个网络中有且仅有一个交换机被选举为中控机(central control machine)。与此同时，还可通过该报文比对确定出网络中各端口是处于转发态或是处于阻塞态。各交换机依据自身MAC号和其预设在该交换机上优先级组成该交换机的ID，ID越小越易于成为整个网络中的中控机。中控机各端口永远都只处于转发态，各端口的优先级别可预先设定，也可依据其直接相连链路上流量大小自动调节。当该链路上可通过数据流量设定越大，其端口的优先级就越大。同一个网络中，交换机的ID越大，端口最易被阻塞。ID最大的交换机，其具有最低优先级的端口会被选择最先阻塞。