CN116016200A - 网络环路分析方法、电子设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式涉及通信技术领域，特别涉及一种网络环路分析方法、电子设备和计算机可读存储介质。本发明中，该网络环路分析方法，包括：响应于网络的环路检测触发信号，根据网络中各交换设备的拓扑信息，对网络中的交换设备进行全路径探测，得到全路径探测结果；若全路径探测结果中存在两个交换设备之间具有多条可达路径的情况，且根据两个交换设备的端口配置信息，识别出多条可达路径属于同一个虚拟局域网，则根据多条可达路径确定网络的环路拓扑结构。本发明实施方式能够快速且准确判断网络环路的发生，并建立起清晰的网络环路拓扑结构。

Description

网络环路分析方法、电子设备和计算机可读存储介质

技术领域

本申请实施方式涉及通信技术领域，特别涉及一种网络环路分析方法、电子设备和计算机可读存储介质。

背景技术

网络环路在办公区域、学校实验室等或者网络节点比较密集的环境中时有发生，且危害很大，可能为生产生活带来极大损失。在网络产生了环路的情况下，网络中的广播报文进入环路便不断地在交换设备之间循环转发，无法结束，产生广播风暴。广播风暴的产生使得网络中广播报文的数量持续性增长，快速的消耗网络设备中的CPU资源，可能在很短时间内就导致网络发生瘫痪。过去当网络发生环路时，往往影响到业务才能够被用户感知，然后由相关工作人员登录交换设备，对交换设备逐一查看是否存在环路，进而确认环路的故障源。

然而，这种判断网络环路发生的方式速度较慢，耗费人力且可能出现误判，也无法快速地确定出环路发生位置。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种网络环路分析方法、电子设备和计算机可读存储介质，可以快速且准确判断网络环路的发生，并建立起清晰的网络环路拓扑结构。

为实现上述目的，本发明的实施方式提供了一种网络环路分析方法，包括：

响应于网络的环路检测触发信号，根据所述网络中各交换设备的拓扑信息，对所述网络中的交换设备进行全路径探测，得到全路径探测结果；若所述全路径探测结果中存在两个交换设备之间具有多条可达路径的情况，且根据所述两个交换设备的端口配置信息，识别出所述多条可达路径属于同一个虚拟局域网，则根据所述多条可达路径确定所述网络的环路拓扑结构。

为实现上述目的，本发明的实施方式还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的网络环路分析方法。

为实现上述目的，本申请实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的网络环路分析方法。

本发明的实施方式响应网络环路检测触发信号，进行环路检测。根据网络中各交换设备的拓扑信息对网络中的交换设备进行全路径探测，得到的全路径探测结果能够反映网络中的交换设备之间的路径连通情况。进而根据得到的全路径探测结果，判断是否存在两个交换设备之间具有多条可达路径的情况，若存在这种情况且根据上述两个交换设备的端口配置信息，识别出两交换设备之间的多条可达路径属于同一个虚拟局域网，则根据这些可达路径确定此网络的环路拓扑结构。相比于传统的人工对交换设备进行逐一检查以确认环路是否发生的方式，上述方法能够更加准确地判断环路的发生，且得到清晰的环路拓扑结构。

附图说明

一个或多个实施方式通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施方式的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明一个实施方式中的网络环路分析方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施方式中涉及的两交换设备之间连接路径的示意图；

图3是根据本发明一个实施方式中的得到全路径探测结果的流程图；

图4是根据本发明一个实施方式中两交换设备之间可达路径上存在聚合端口的示意图；

图5是根据本发明一个实施方式的两交换设备之间可达路径上存在聚合端口的示意图二；

图6是根据本发明另一个实施方式的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施方式的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施方式在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

本发明的一个实施方式涉及一种网络环路分析方法，具体流程如图1所示。执行本发明实施方式的主体可以是一检测装置。在本实施方式中，检测装置响应于网络的环路检测触发信号，根据所述网络中各交换设备的拓扑信息，对所述网络中的交换设备进行全路径探测，得到全路径探测结果；若所述全路径探测结果中存在两个交换设备之间具有多条可达路径的情况，且根据所述两个交换设备的端口配置信息，识别出所述多条可达路径属于同一个虚拟局域网，则根据所述多条可达路径确定所述网络的环路拓扑结构。

下面对本实施方式的网络环路分析方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。本实施方式的具体流程可以如图1所示，可包括如下步骤：

步骤101，响应于网络的环路检测触发信号。

具体地说，环路检测触发信号用于触发检测装置对网络环路进行检测。在本步骤中，检测装置对网络的环路检测触发信号进行响应，进行网络环路检测。

在一个例子中，在响应于网络的环路检测触发信号之前，还可以获取所述各交换设备的端口在流出方向和/或流入方向上的广播报文速率；若确定所述端口中存在第一端口，生成所述环路检测触发信号；其中，所述第一端口是指在流出方向和/或流入方向上的所述广播报文速率超过速率阈值的端口。

由于网络环路的发生会引发广播风暴，即短时间内广播报文的数量急剧增加，因此可以获取各交换设备的端口在流出方向和/或流入方向上的广播报文速率，若获取到某端口流出和/或流入的广播报文速率超过预设阈值，则说明可能发生了网络环路且该端口处于网络环路中。于是需要进一步检测以确定网络环路是否发生，因而生成环路检测触发信号。根据广播报文速率是否超过速率阈值，自动触发网络环路检测，无需人为登录网络环境来触发环路检测，大大降低了触发环路检测的复杂度。

应说明的是，由于广播报文速率是交换设备本身就会统计的数据，执行上述方法的检测装置只需采集广播报文速率数据进行使用，不会消耗过多资源，且不会产生额外的测试报文，从而对整个系统产生冲击。

上述例子中涉及的速率阈值可以设置为与端口相对应。在一个例子中，可以周期性地更新所述端口对应的速率阈值，其中端口对应的速率阈值可以根据历史时间段内该端口的广播报文速率确定。对速率阈值进行周期性智能更新，能够使得速率阈值更加符合实际广播报文传输的情况，进而能够提高环路分析的准确性和及时性。

此处设置以及更新速率阈值可以通过多种方式，可以基于多种因素的考虑对速率阈值进行更新。如检测设备可以针对不同类型的交换设备设置不同的广播报文速率的阈值。如对于汇聚交换设备，由于汇聚交换设备这一类型的交换设备需要进行大量的数据交换，因而所述汇聚交换设备上各个接口的广播报文速率，相应的相比其他类型的交换设备接口上的流入流出的广播报文速率要大，因此可以将汇聚交换设备的速率阈值相应地设置为较大的值。

除了交换设备的类型之外，检测设备还可以根据所述交换设备接入的设备的数量设置所述交换设备上接口的进入和流出方向上的广播报文速率的速率阈值；若接入交换设备接入的设备数量较多，可以将广播报文速率的速率阈值相应地设置为较大的值；若接入交换设备接入的设备数量较少，可以相应地将广播报文速率的速率阈值设置为较小的值。

在用户无法确定为广播报文速率设定合适的速率阈值的情况下，可以开启AI功能，对广播报文的速率阈值进行动态调整。

步骤102，根据网络中各交换设备的拓扑信息，对交换设备进行全路径探测。

具体地说，检测装置首先获取网络中交换设备的拓扑信息，交换设备的拓扑信息能够反映交换设备在网络中的位置。进而根据各交换设备的拓扑信息，对所述网络中的交换设备进行全路径探测，得到全路径探测结果。得到的全路径探测结果能够反映网络中的交换设备之间的路径连通情况，对于任意两不重复交换设备能够探测出二者之间的全部连接路径。对交换设备进行全路径探测，得到的两交换设备之间连接路径的示意图如图2所示，图中交换设备A和交换设备C之间共探测出两条路径。

在一个例子中，根据所述网络中各交换设备的拓扑信息，对所述网络中的交换设备进行全路径探测，得到全路径探测结果，可以具体包括：识别出所述第一端口所属的交换设备作为第一交换设备，根据所述网络中各交换设备的拓扑信息，从所述各交换设备中识别出与所述第一交换设备具有连接关系的交换设备作为第二交换设备，对所述第一交换设备和所述第二交换设备进行全路径探测，得到所述全路径探测结果。

本例中以及下述涉及的第一端口均与前文中第一端口相同，依然是指在流出方向和/或流入方向上的所述广播报文速率超过速率阈值的端口。本例涉及的对交换设备进行全路径探测的方法可以由如图3所示的各子步骤实现，具体包括：

子步骤1021，识别出第一端口所属的交换设备作为第一交换设备。

具体地说，由于第一端口在流出方向和/或流入方向上的所述广播报文速率超过速率阈值，因而第一端口所属的交换设备即为可能发生的网络环路涉及的交换设备，在本步骤中，将第一端口所属的交换设备作为第一交换设备。

子步骤1022，根据网络中各交换设备的拓扑信息，识别出与第一交换设备具有连接关系的交换设备作为第二交换设备。

具体地说，网络中各交换设备的拓扑信息能够反映网络中各交换设备之间的位置关系。与第一交换设备具有连接关系的交换设备也是可能发生的网络环路涉及的交换设备。在本步骤中，检测装置根据网络中各交换设备的拓扑信息，识别出与第一交换设备具有连接关系的交换设备，将这种交换设备作为第二交换设备。

子步骤1023，对第一交换设备和第二交换设备进行全路径探测，得到全路径探测结果。

具体地说，检测装置对广播报文速率超过速率阈值的端口所在的第一交换设备，以及与第一交换设备具有连接关系的第二交换设备进行全路径探测，得到全路径探测结果。

需要说明的是，本领域技术人员可以理解，除了本例中对第一交换设备和第二交换设备进行全路径探测之外，全路径探测也可以对网络中的全部交换设备进行。在本例中，仅选择广播报文速率超过速率阈值的端口所在的交换设备进行全路径探测，以实现减少运算量。

在一个例子中，在所述响应于网络的环路检测触发信号之后，且在所述根据所述网络中各交换设备的拓扑信息，对所述网络中的交换设备进行全路径探测，得到全路径探测结果之前，可以基于链路层发现协议(Link Layer Discovery Protocol，简称“LLDP”)探测所述网络中各交换机的拓扑信息和所述各交换设备的端口配置信息。基于LLDP自动探测交换设备的拓扑信息和端口配置信息，实时性强，探测到的拓扑信息和端口配置信息更准确。

此处网络中各交换机的拓扑信息和所述各交换设备的端口配置信息可以预先从交换设备网关处获取，也可以在检测设备配置LLDP，实时获取上述信息。上述获取拓扑信息和各交换设备的端口配置信息的方法无需开发新的功能模块，因此实现上述方法占用的资源很少。

步骤103，若存在两个交换设备之间具有多条可达路径，且属于同一个虚拟局域网，则根据这些路径确定网络环路拓扑结构。

具体地说，若根据全路径探测结果得出存在两个交换设备之间具有两条或两条以上可达路径的情况，且根据两个交换设备的端口配置信息，识别出二者之间的多条可达路径属于同一个虚拟局域网(virtual local area network，简称“VLAN”)，即说明两交换设备在同一虚拟局域网中存在多条可达路径，于是明确网络中发生环路。检测装置根据所述多条可达路径确定所述网络的环路拓扑结构，用以描述网络环路的位置等信息。此处涉及的交换设备的端口配置信息可以在步骤101之后，且在步骤102之前，基于LLDP进行探测而获取。

值得一提的是，所述两个交换设备之间存在的多条可达路径中的端口均为非聚合端口。两个交换设备之间可达路径上存在聚合端口的示意图如图4所示。若两个交换设备之间存在的多条可达路径中存在聚合端口，则也可能由于端口聚合而非网络环路导致两个交换设备之间存在多条可达路径。因此，判断是否发生网络环路应排除两个交换设备之间存在的多条可达路径中存在聚合端口的情况。

两个交换设备之间可达路径上存在聚合端口的另一示意图如图5所示。排除两个交换设备之间存在的多条可达路径中存在聚合端口的情况，可以通过为路径根据其经过的聚合端口设置唯一标识的方式，如图中交换设备A与交换设备B之间的两条可达路径可根据经过的聚合端口排除其中之一，以避免端口聚合对判断网络环路的影响。

在一个例子中，若根据端口的流出和/或流入的广播报文速率超过速率阈值来生成环路检测触发信号，且得到的全路径探测结果中不存在两个交换设备之间具有多条可达路径的情况，则可以对所述速率阈值进行更新。若获取的广播报文速率超过速率阈值但不存在两个交换设备之间具有多条可达路径的情况，说明网络中并无环路，亦说明该预设的速率阈值不合理，不适应当前正常数据传输的报文速率，于是应对速率阈值进行适应性的调整更新。具体的更新速率阈值的技术手段可以参照前述例子中更新速率阈值的技术手段，此处不再赘述。

在另一个例子中，在根据所述多条可达路径确定所述网络的环路拓扑结构之后，还包括：将所述第一端口所属的交换设备确定为所述环路拓扑结构中的环路故障源。在确认发生了网络环路之后，可知第一端口是由于发生网络环路而广播报文速率超限，那么第一端口所属的交换设备即为发生网络环路的故障源，因此将所该交换设备确定为环路拓扑结构中的环路故障源。

在所述将所述第一端口所在的交换设备确定为所述环路拓扑结构中的环路故障源之后，还可以以可视化方式展示所述环路拓扑结构及并在所述环路拓扑结构中标识出的所述环路故障源。以可视化方式展示所述环路拓扑结构以及标识出的所述环路故障源，能够使得用户或相关工作人员更直观的查看网络环路情况，进而使得后续进行对网络的维护更加方便。

在具体实施中，执行上述实施方式中网络环路分析方法的检测装置可以通过简单网络管理协议(simple network management protocol，简称“SNMP”)接入多个交换设备，且与接入的多个交换设备之间能够互相通信。检测装置可以具体包括控制器和采集器，其中采集器通过SNMP采集基于LLDP探测的网络中各交换机的拓扑信息和所述各交换设备的端口配置信息。控制器负责环路检测功能，具体执行根据采集器采集的信息生成环路检测触发信号，以及对所述网络中的交换设备进行全路径探测等。

本发明的实施方式响应网络环路检测触发信号，进行环路检测。根据网络中各交换设备的拓扑信息对网络中的交换设备进行全路径探测，得到的全路径探测结果能够反映网络中的交换设备之间的路径连通情况。进而根据得到的全路径探测结果，判断是否存在两个交换设备之间具有多条可达路径的情况，若存在这种情况且根据上述两个交换设备的端口配置信息，识别出两交换设备之间的多条可达路径属于同一个虚拟局域网，则根据这些可达路径确定此网络的环路拓扑结构。相比于传统的人工对交换设备进行逐一检查以确认环路是否发生的方式，上述方法能够更加准确地判断环路的发生，且得到清晰的环路拓扑结构。

本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。

本发明的实施例还提供一种电子设备，如图6所示，包括至少一个处理器601；以及，与所述至少一个处理器601通信连接的存储器602；其中，存储器602存储有可被至少一个处理器601执行的指令，指令被至少一个处理器601执行，以使至少一个处理器601能够执行上述网络环路分析方法。上述实施方式中涉及的检测装置可以部署在本实施方式的电子设备中。

其中，存储器602和处理器601采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器601和存储器602的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器601处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器601。

处理器601负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器602可以被用于存储处理器601在执行操作时所使用的数据。

上述产品可执行本申请实施例所提供的网络环路分析方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的网络环路分析方法。

本申请的实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述网络环路分析方法。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现和使用本发明的，本领域普通技术人员可以在不脱离本申请的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该符合权利要求书所提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1.一种网络环路分析方法，其特征在于，包括：

响应于网络的环路检测触发信号，根据所述网络中各交换设备的拓扑信息，对所述网络中的交换设备进行全路径探测，得到全路径探测结果；

若所述全路径探测结果中存在两个交换设备之间具有多条可达路径的情况，且根据所述两个交换设备的端口配置信息，识别出所述多条可达路径属于同一个虚拟局域网，则根据所述多条可达路径确定所述网络的环路拓扑结构。

2.根据权利要求1所述的网络环路分析方法，其特征在于，所述两个交换设备之间存在的多条可达路径中的端口均为非聚合端口。

3.根据权利要求1或2所述的网络环路分析方法，其特征在于，所述响应于网络的环路检测触发信号之前，还包括：

获取所述各交换设备的端口在流出方向和/或流入方向上的广播报文速率；

若确定所述端口中存在第一端口，生成所述环路检测触发信号；其中，所述第一端口是指在流出方向和/或流入方向上的所述广播报文速率超过速率阈值的端口；

所述根据所述多条可达路径确定所述网络的环路拓扑结构之后，还包括：将所述第一端口所属的交换设备确定为所述环路拓扑结构中的环路故障源。

4.根据权利要求3所述的网络环路分析方法，其特征在于，所述根据所述网络中各交换设备的拓扑信息，对所述网络中的交换设备进行全路径探测，得到全路径探测结果，包括：

识别出所述第一端口所属的交换设备作为第一交换设备，根据所述网络中各交换设备的拓扑信息，从所述各交换设备中识别出与所述第一交换设备具有连接关系的交换设备作为第二交换设备，对所述第一交换设备和所述第二交换设备进行全路径探测，得到所述全路径探测结果。

5.根据权利要求3所述的网络环路分析方法，其特征在于，所述速率阈值与所述端口相对应；所述方法还包括：

周期性地更新所述端口对应的速率阈值，其中，所述端口对应的速率阈值根据历史时间段内所述端口的广播报文速率确定。

6.根据权利要求3所述的网络环路分析方法，其特征在于，若所述全路径探测结果中不存在两个交换设备之间具有多条可达路径的情况，对所述速率阈值进行更新。

7.根据权利要求1所述的网络环路分析方法，其特征在于，在所述响应于网络的环路检测触发信号之后，且在所述根据所述网络中各交换设备的拓扑信息，对所述网络中的交换设备进行全路径探测，得到全路径探测结果之前，还包括：

基于链路层发现协议探测所述网络中各交换机的拓扑信息和所述各交换设备的端口配置信息。

8.根据权利要求3所述的网络环路分析方法，其特征在于，在所述将所述第一端口所在的交换设备确定为所述环路拓扑结构中的环路故障源之后，还包括：

以可视化方式展示所述环路拓扑结构及并在所述环路拓扑结构中标识出的所述环路故障源。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至8中任一项所述的网络环路分析方法。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的网络环路分析方法。

Images