[发明专利]显示和分析多播分布拓扑图的方法

说明书

技术领域

本发明为显示和分析多播分布拓扑图的方法，属于网络通信领域。该算法采用C/S架构，网络中一台PC机作为服务端，网络中的交换机或路由器作为客户端，客户端收集数据上报给服务端，服务端按照客户端上报的数据生成整个网络的拓扑图，同时反映网络中的多播分布情况。

背景技术

现在网络中多播应用非常广泛，多播和广播相比有明显的优势：一点发送，多点接收，接收方可以选择离开或加入该多播组。和广播不同的是，不加入多播组的设备，可以不受多播影响，减轻了这些设置处理负担。多播的广泛的应用带来的一个问题就是管理员需要了解当前网络的多播分布情况，比如一个特定多播地址在网络中流动的路径，该多播的源发起端在何处，它的最终的目的端在何处，中间通过何种设备。本发明提出的算法可以解决上述问题，它计算整个网络的拓扑图，同时在拓扑图上显示多播分布情况，帮助用户诊断网络。它直观、实时地显示网络中的多播路径，查看特定多播流所经过的设备，以及该多播流的发送端和接收端。本算法支持复杂的拓扑图生成，和多播路径结合起来，可以在生成的网络拓扑图上显示特定拓扑节点的多播流，同时实时展示特定的多播流流经的拓扑节点，方便管理员的监视和管理。

发明内容

本算法采用C/S结构，选择网络中一台PC作为服务端，网络中交换机和路由器作为客户端，客户端和服务端之间采用UDP协议通讯。服务端的程序分成两个独立的线程，分别是通讯线程和服务线程。通讯线程负责和客户端的通讯并接收客户端的上传信息，根据上传信息生成网络拓扑图，保存各种上传数据，建立各网络节点和多播地址的对应关系。服务线程主要用来展现拓扑图，展现各个节点上的多播表，同时提供查询入口供管理人员使用。两个线程使用公共的数据结构来存放拓扑图和多播表的数据，两个线程采用同步机制，通讯线程收到客户端的数据，建立维护公共数据结构，在操作完公共数据结构后则通知服务线程，服务线程接收到通知，读取公共的数据结构，按照公共数据结构存放的信息重新绘制拓扑图。通讯线程和服务线程的同步关系如图1所示。

公共数据结构包括三个部分：设备链表、多播地址表。设备链表包含设备节点。设备节点包括设备标示、设备IP地址、设备MAC地址，指向端口节点的指针、指向下一个设备节点的指针。端口节点包括：本端的端口编号、对端的端口编号，邻居设备指针、指向同一个设备的下一个端口节点的指针；多播地址表包括：多播地址节点，该节点包含多播地址的类型、多播MAC地址、多播IP地址、指向的多播设备节点的指针，指向下一个多播地址节点的指针。多播设备节点包括指向设备节点的指针、该多播地址使用的设备端口向量，指向下一个多播设备节点的指针。公共数据结构之间的关系如图2所示。

服务端和客户端采用UDP协议，客户端发现连接变化或IP/MAC多播流变化时，主动上传信息给服务端。网络稳定的情况下需要上传的数据很少，当网络产生变化时需要及时将变化信息发给服务端，服务端和客户端经常是短连接，传输的数据量不大，对时间要求较高，故采用UDP协议，同时相比TCP服务器采用UDP服务端可以支持更多的UDP客户端。服务端对客户端上传的报文进行确认，为此通讯双方定义两种数据格式：客户端上传的数据格式和服务端确认的数据格式。上传的数据格式包含：序列号、发送者IP地址、发送者MAC地址、命令类型、命令的正文部分。其中一个上传的UDP报文包含一个或者多个命令的类型和命令的正文部分，命令的类型决定了正文部分的内容，命令的类型及其正文有下面几种：

1.命令类型0x01，含义是加入新的邻居；该命令的正文包括：发送者的IP地址，发送者的MAC地址，本端的端口编号，对端的端口编号，邻居的IP地址，邻居的MAC地址。

2.命令类型0x11，含义是失去邻居连接；该命令的正文包括：发送者的IP地址，发送者的MAC地址，本端的端口编号，对端的端口编号，邻居的IP地址，邻居的MAC地址。

3.命令类型0x02，含义是新加入多播地址；该命令正文包括：发送者的IP地址，发送者的MAC地址，多播地址的类型，多播IP地址，多播MAC地址，对应的端口向量。

4.命令类型0x22，含义是多播地址离开；该命令正文包括：发送者的IP地址，发送者的MAC地址，多播地址的类型，多播IP地址，多播MAC地址，对应的端口向量。