面向应用的多层交换

面向应用的多层交换（共4篇）

面向应用的多层交换 篇1

摘要：随着时代不断的进步, 智能型的变电站得到了广泛的使用。智能路由多层交换机技术就是在技术人员的研究下发明出来的, 为了顺应时代发展的需要, 交换机技术的研发依旧是一项非常迫切的工作。本文主要通过对智能路由多层交换机在变电站自动化系统当中的应用现状进行分析, 由此来看看该交换机技术的前景, 最后在提出相关的意见和建议。

关键词：变电站自动化系统,智能路由多层交换机,应用

1变电站自动化系统

变电站自动化系统由变电站层监控系统及间隔层综合自动化系统组成。主要应用在发电厂、变电站和自控系统中的中高压电力设备保护。智能变电站充分的体现了数字化设计概念, 包括一次和二次设备智能化及网络化并且使变电站的整体设计、建设和运行的成本大大降低。而一次设备智能化主要表现在电子式互感器和智能断路器的应用;二次设备网络化又主要表现在系统结构的三层两网。而将变电站的一次和二次设备经过功能相互组合形成的计算机监控系统的系统就是变电站综合自动化系统。变电站自动化系统代替了多种系统和继电保护屏等, 并且能方便的与外界进行通信并采集到较为完整的数据信息, 还能快速有效的监控到其他的多种设备及仪器。变电站自动化系统利用了自动化技术提高了供电质量、安全和可靠性;减少了人员的劳动强度。变电站自动化系统将要实现保护和监控一体化以及设备安装的就地化和户外化;并且能够将人机操作的界面接口进行统一化, 使得其通讯网络协议和全站数据的标准化。变电站自动化系统的发展是电力工业发展的显著标志, 是电力工业发展的趋势, 具有相当重要的意义。

2智能路由多层交换机

多层交换机是结合了2层交换和3层路由功能的一种交换机。多层交换机具有“路由”的一些基本功能, 但其主要的功能还是在于数据的交换。交换机将具有学习、转发和过滤、消除回路这三大功能。交换机所连接的每一个网络段都必须独立, 但其连接的设备需要在一个域中才行。二层交换是给予每个末站点的MAC地址转发数据包, 是属于硬件的桥接;三层交换是基于硬件在路由上的选择;四层交换定义是:不仅仅在于MAC地址, 同时由UDP/TCP端口来做出转发的决定能力。所以二层交换机是基于MAC地址的交换机;三层交换机具有基于IP的VLAN、交换和路由的功能;四层交换机就是基于端口的应用。多层交换机的出现大大改变了如今互联网市场的格局, 在小区、校园网及城域教育网多层交换机都被放置在汇聚层。多层交换机不仅能够大大增加网络的安全性能, 并且加快了数据包的转发速率。

3变电站自动化系统中智能路由多层交换机的应用

3.1端口特性及其应用

智能交换机支持端口的各种命令的特性, 使得其可根据不同的设备类型对其在与交换机相连的端口上进行有针对性的配置。而其镜像功能还能将一个或者多个端口的数据复制到指定的交换机端口上, 这大大增加了错误诊断的正确率和网络流量分析的准确性等。

3.2配置功能及其应用

智能多层交换机具有STP生成树功能, 即通过协商一条路径从而避免和消除环路的作用, 这样确保了每个目的地有且只有一条路径。但是当一个链路失效, 根网桥知道冗余链路的存在, 会启动先前关掉的这条冗余链路。STP可以为每一个网段都选择一个指定的交换机;可以为稳定的生成树的拓扑结构设定一条根桥;还可以将冗余的交换机端口设置成Blocking从而可以消除网络中存在的环路。因此, 智能路由多层交换的的STP特性和采用单环网能够提升变电站通讯的可靠性以及安全性。

3.3单/组播特性及其应用

就目前来说, 以以太网为基础的通讯可以分为单播、组播和广播三大类。单播方式通常应用在大多IP数据的通讯, 也就是说, 每一个报文的接受都会有一个明确而且唯一的IP地址。各种报文发送给所有IP设备并且网段内所有设备都要接收这个报文, 这也就是广播方式。广播方式大大增加报文冲突的几率, 也就容易引起广播风暴和冲突。一种点到多点的通信方式即是组播。组播只需要在必要且适要的网络节点上才会复制报文, 这样能显著的减少宽带占用。而其中IP组播, 也即三层组播对于降低服务器、网络负载和节省通信宽带等方面具有很大的优越性。

4结束语

目前, 智能型路由多层交换机在电信行业已经得到了广泛的使用, 虽然目前该交换机技术在变电站电力系统当中的应用并不是很完善, 但是相关技术人员也在不断的对其进行研究, 使其能够广泛的应用在变电站自动化电力系统当中, 再加之其性能的提升与价值的降低, 更是为其在电力系统的发展取得了优越的条件。由此可见, 智能路由多层交换机在变电站自动化系统系统当中的应用前景一片美好。

参考文献

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[2]张雪玲.论交换机技术在智能变电站自动化系统中的应用[J].科技创业家, 2014 (08) :108.

[3]刘媛媛, 李勇泉, 陈俊夫.智能变电站自动化系统网络配置优化方案研究[J].山西电子技术, 2013 (01) :89-90.

面向应用的多层交换 篇2

我国现代物流整体规模扩大,发展速度加快,运行效率提高,对经济发展的支撑和促进作用更加明显[1]。同时,据统计,国际航运业承担着国际货物贸易90%以上的运输量[2],随着经济全球化的快速发展,航运在全球化的贸易运输中的地位就显得尤为突出,航运物流信息的管理更显重要[3]。

信息技术和信息系统蓬勃发展,给物流企业业务流程、管理模式、组织机构的重组乃至整体的发展带来新的机会,促使传统的经营方式和思想观念发生深刻的变革,也对物流企业的经营理念和管理模式提出了挑战。我国的航运物流企业如果要实现适应未来日益激烈的市场竞争,最有效的方法就是通过开发管理信息系统来加强企业各个部门之间的相互协作,以提高企业的整体运作水平[4]。由此可见,航运物流企业构建管理信息平台已是大势所趋。

现有航运物流管理信息系统的开发模式下,IT组织很难对不同的功能和系统进行集成,很难对变化的商务需求和竞争需求及时做出反应。只要不是由单独的一个开发商来提供所有的功能,就一定存在着不严格的应用程序。本文提出了一种经改进后适应于.NET平台的J2EE平台的成熟、稳定、易维护的五层架构开发模式,同时考虑到系统将来的重用和扩展问题,将面向接口编程思想运用于此架构对系统进行开发和实现。这些接口在开发之初就已经考虑到重用问题,提供了标准的接口,可以被各种应用和其它服务所调用。

2 面向接口编程

定义:在系统分析和架构中,分清层次和依赖关系,每个层次不是直接向其上层提供服务(即不是直接实例化在上层中),而是通过定义一组接口,仅向上层暴露其接口功能,上层对于下层仅仅是接口依赖,而不依赖具体类。

(1)接口编程和面向对象编程是什么关系

面向接口编程和面向对象编程并不是平级的,它并不是比面向对象编程更先进的一种独立的编程思想,而是附属面向对象思想体系,属于其一部分。

(2)面向接口编程优势

这样做的好处是显而易见的,首先对系统灵活性大有好处。当下层需要改变时,只要接口及接口功能不变,则上层不用做任何修改。使用接口的另一个好处就是不同部件或层次的开发人员可以并行开工,就像造硬盘的不用等造CPU的,也不用等造显示器的,只要接口一致,设计合理,完全可以并行进行开发,从而提高效率。

3 基于.NET平台面向接口的分层架构

在.NET平台上,比较经典的分层架构是三层架构,从下到上依次是:数据访问层、业务逻辑层、表示层。各层职责如下:

数据访问层:负责与数据源交互,完成数据访问等一系列操作。

业务逻辑层:完成与系统业务有关的逻辑操作。

表示层:负责与用户交互、呈现数据等一起与系统表示有关的操作。

在这个架构中,每一层都不是一个类,而是一个类族。所以,在本文中,为数据访问层和业务逻辑层分别定义一族接口,业务逻辑层不依赖具体的数据访问层,而是仅依赖数据访问层的接口族,表示层也一样,依赖业务逻辑层的接口族。如此一来,当要更换数据库时,就不必改写整个业务逻辑层,因为业务逻辑层里根本没有任何数据访问层中的具体类,而全是通过接口实现的。

3.1职责划分

目前,在典型的三层架构中,对层次各自的职责划分并没有一个统一的规范,综合现有的成功实践和.NET平台的特殊性,在本文中将三层架构的职责划分如下:

数据访问层——负责与数据源的交互,即数据的插入、删除、修改以及从数据库中读出数据等操作。

业务逻辑层——负责系统领域业务的处理,负责逻辑性数据的生成、处理及转换。

表示层——负责接收用户的输入、将输出呈现给用户以及访问安全性验证。

4 系统设计

面向接口编程的多层架构开发模式下的航运物流管理信息系统模块见图1,在宏观上将整个系统分为以下几个模块:

实体类模块(POJO)——一组实体类的集合,负责整个系统中数据的封装及传递。

数据访问层接口族(IDAO)——一组接口的集合,表示数据访问层的接口。

业务逻辑层接口族(IApp,IServer)——一组接口的集合,表示业务逻辑层的接口。

数据访问层模块(持久层)——一组类的集合,完成数据访问层的具体功能,实现数据访问层接口族。

业务逻辑层模块(App层,Server层)——一组类的集合,完成业务逻辑层的具体功能,实现业务逻辑层接口族。

表示层模块(UI层)——程序及可视元素的集合,负责完成表示层的具体功能。

IOC容器模块(类工厂)——负责依赖注入的实现。

辅助类模块(Common层)——完成全局辅助性功能。

依照上面各模块间交互关系此航运物流管理信息系统框架图如图2。

Client(客户端):包括UI,App,IApp三个项目。

·UI,使用App接口变量和类工厂(本地模式)。

·IApp,定义函数接口。

·App,使用Server接口和类工厂(Remoting服务端single Call模式),领域的数据模型。

Server(服务器端):Server,IServer,持久层,持久层接口。

·IServer,定义函数接口。

·Server,使用持久层接口和类工厂(本地模式),企业数据模型,Cache池。

·持久层接口,定义连接数据库函数的接口。

·持久层,使用强类型数据模型,屏蔽底层数据库实现,统一数据操作唯一入口。

·数据库。

5 结论

基于.NET面向接口编程的架构模式已成功地部署在航运物流管理信息系统中,到目前为止,运行情况良好。其优点具体包括:

(1)使用面向接口的编程,接口的实现既可以是基于部门级数据,也可以是基于企业级数据;数据层不同的实现策略与业务逻辑实现无关;数据库修改引起的程序修改是可以被预期的。

(2)程序具有一致的结构,便于理解和维护,且数据的维护只有一个入口。

(3)系统允许递增迭代开发。用户界面、业务组件与Web服务可并行开发,单元调试与集成调试的效率都很高。

(4)通过加入Server层,向客户端屏蔽的数据库连接,数据库不需要向外公布IP地址以提高安全性,连接可以被共享,提高性能。

(5)此开发模式,做到需求与设计独立,设计与实现独立,业务逻辑实现与数据库独立;强调用户参与,强调流程的作用,降低个人作用;测试自动化。

参考文献

[1]张锡平,林亨,徐超,等.2005中国物流总成本研究[J].中国物流与采购网,2006(4):24-30.

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[3]王沛仕.加入WTO后我国航运业的对策性研究[J].珠江水运,2003(4):7-11.

[4]方照琪.信息技术对航海的影响[J].中国水运,2005(6):50-51.

[5]Cao J D,Li P,Wang W W..Global synchronization in arrays of delayed neural networks with constant and delayed coupling[J].Physics Letters.A,2006,353(4):318-325.

[6]吴炜,张洪伟.微软.NEI技术在开发企业资产管理系统中的应用[J].计算机应用研究,2003(2):13-16.

[7]罗鸿,王忠民.ERP原理.设计.实施[M].北京:电子工业出版社,2003.

[8]金灿,陈绪君,朱绍文,等..NET框架中三种数据访问技术及效率比较[J].计算机应用研究,2007,20(4):155-157.

面向应用的多层交换 篇3

数据仓库是一个面向主题的、集成的、不可更新的且随时间不断变化的数据集合[1]，是支持管理人员决策的数据依据。它的目的是建立结构化的数据存储空间，将不同数据源的数据分离出来，形成统一、有效的数据集，并最终加工、整合成决策支持所需要的数据。

ETL是英文Extract、Transform、load的缩写，是指从各种异构应用系统中抽取数据，并对抽取到的数据进行加工转换处理，最后加载到数据仓库DW (Data Warehouse) 中的过程[2]，它是保证数据仓库数据正确性和有效性重要过程，也是决策支持项目实施成败的关键因素。抽取是指把数据从源系统抽取的过程；数据转换是指根据需求将数据按照特定规则进行清洗、转换、加工并统一数据粒度的过程；加载是将加工好的数据装入目标数据库的过程。根据大量的实践经验得出ETL规则设计和实施约占整个项目工作量的60%～80%[3]。

目前的ETL实现有两种方式，一是在决策支持项目的实施过程中，针对数据源系统再另外定制一套专门的ETL系统，这种方式的好处在于ETL工具的针对性对抽取效率和数据质量进行保证，缺点在于决策支持系统本身就是工程量巨大的项目，在此基础上再另外投入大量的人力、时间开发专门的ETL系统增加了项目实施的代价。二是借助专业ETL厂商提供的现成的ETL工具。目前较为成熟的ETL工具有Ascential sofware公司的Datastage和Informatica公司的产品Informatica，这些产品一般对自己厂商的相关产品可以进行良好的支持且能发挥最大效率，缺点在于其结构相对封闭，对其他厂商产品的支持也很有限。所以在进行项目的实施过程中，要结合实际情况选择有效的ETL实现方式。

本文将以进出口贸易公司的决策支持项目实施为例，在借助ETL工具Informatica的情况下，结合数据仓库存储设计、数据库多重粒度划分，提出一种面向数据仓库的ETL多层实现策略。

2、ETL多层实现策略

2.1 数据仓库存贮区域设计

良好的数据存储区域设计可以简化ETL过程中的数据转换，提高抽取效率。通常情况下，传统的ETL架构设计是将数据的抽取、清洗、转换及加载放在同一过程完成[4]，但是对于大型的进出口贸易集团公司来说，其业务种类繁多，完成信息化建设的过程中又都针对不同业务，在不同时期分别建立了专门的业务系统，这导致数据来源的复杂性。而传统的ETL架构将处理复杂数据放在一个过程中完成无形的增加了ETL转换逻辑难度，增加了数据源系统的负担。

这种复杂性首先体现在数据源系统数据库类型的不同。大型进出口贸易公司的数据来源多种多样，数据分布于大量异构系统上，其业务系统数据库管理系统DBMS的类型不尽相同，无法采用单一的抽取、加载方式。

其次，来自不同异构系统的数据对于同一个指标字段在数据类型、字段长度的存储上各不相同。例如：分销系统是贸易公司必不可少的业务系统之一，在分销系统中"销售数量"为numeric (22, 6) ，而在物流系统中字段"出库数量"为numeric (18, 3) 。又比如，同种商品的"商品编号"字段在不同系统存储有不同的编码定义。诸如此类的"不一致"问题为后继的数据加工带来诸多不便。在规范目标数据源建模的同时，更需要通过ETL进行数据转换（Transform）的操作，将数据进行标准化。

另外，从不同数据源抽取的数据，在粗细粒度上也会存在差异。为汇总计算带来不便。

基于以上异构系统数据源存在的复杂数据问题，可以在ETL过程中采用以下数据存储区域设计方案，此方案对大型的进出口贸易公司存在的数据来源多样、ETL转换逻辑复杂等问题起到了良好的作用。

该数据存储区域设计包括数据缓冲层（stage层）、明细数据层（ODS层）、整合层及展示层。在各个层次之间分别有针对性的实现ETL过程的中数据抽取、转换、加载操作。

2.2 各个存储区域间ETL的实现

1) 数据源到缓冲层（stage层）。针对不同数据源的数据库服务器类型，采用多种抽取方式相结合，将各个业务系统的元数据加载到此存储区域。期间不对数据进行任何转换处理和加工，其目的在于在目标数据库中最大化的呈现源系统数据的面貌，使得后继错误排查及纠正工作不会对源业务系统数据库造成影响。此存储区域将保留业务系统所有全量及增量数据。在增量抽取到缓冲层时增加抽取时间字段，可以标示出每日增量情况。

2) 缓冲层到明细数据层 (ODS层) 。ODS层存储"标准化"后的源系统数据。所谓"标准化"是指将各个业务系统例如商品代码、客户代码等诸如此类带有源业务系统个性的数据进行统一的规范化编码。例如：在分销系统中商品"铸钢"的商品编码为800002637，在结算系统中同样是商品"铸钢"定义商品编码为900002938，那么缓冲层到明细系统间就要通过ETL关联规范化的码表将同种商品的编码进行统一，目的是为决策表报数据汇总及展现提供便利。

3) ODS层到整合层。从ODS到整合层是实现数据加工最复杂的环节，所有标准化后的源系统数据经过整合、加工、计算最终按照决策所需分析主题存放在整合层，整合层存储结构以星型模型为主，形成所谓的数据集市。另外，基于决策支持系统前台用户对数据粒度要求的不同，在整合层储区域建立多重数据粒度的划分。所以，在ETL过程中在满足决策分析员和公司高层领导等不同类别用户查询需求的同时，减少了数据仓库数据量，提高查询效率。下图为利用ETL工具informatica实现ODS层到整合层实现部分数据加工的ETLmapping设计样例，最左侧的为ODS层表，对于整合层来说为数据源，最右侧为目标表，中间的控件实现了数据的过滤、汇总等加工过程。

整合层到展示层。展示层的设计主要是考虑前台报表展现效率，其模型以分析需求为驱动进行设计，贴合报表的展示模型。

对数据仓库进行良好的结构化设计，是优化ETL方案的基础，由于面临众多异构数据源，对数据的处理过程极其复杂，有了结构化数据存储在后继的数据加工过程中，可以分阶段的对数据进行验证，一旦发现错误也可以快速定位，方便错误排查。

ETL处理过程是贯穿决策支持系统始终的，并对系统起到决定性作用。图2是针对贸易企业的决策支持系统设计出整体架构，其中灰色区域部分均为ETL处理过程，从以下的决策支持系统整体架构中可以看出ETL过程在整个架构中占据重要位置。

3、ETL架构下关键环节问题的处理

图4为ETL的架构设计，可以看出，在ETL架构中除了对数据的加工处理外，流程调度及调度管理也是重要组成部分。

以下将对ETL过程中关键环节问题进行分析

3.1 加载方式讨论

ETL过程中有两种加载方式，即全量更新和增量加载。全量更新的方式要根据抽取阶段及数据源数据量多少而定。数据源数据量庞大时必须采用增量方式，但是业务系统数据库模型和业务数据产生机制千差万别，所以增量加载又分为镜像更新和直接追加。通常情况下如果源系统存在时间戳或明显的业务时间，则可以根据时间戳采用直接追加的方式，如果数据源没有明细的时间标示或业务系统的增量数据本身就存在重复问题，无法识别真正的增量，则可以按照主键对数据进行全表比对方式加载增量数据。

3.2 标准化例外数据处理

例外数据的处理是BI项目中不可少的环节，产生的原因大多数是因为业务操作输入不规范造成。例外数据会严重影响到有效数据的汇总计算，那么在处理时，就必须先将例外数据进行标准化转换，对于无法转换的则需要过滤掉。在设计中此项操作在缓冲层到明细数据层之间进行。转换后的数据方可正常加入到上一层，否则写入到专门的例s外数据表中，由数据管控人员返回给业务部门进行督导更正。

3.3 调度策略

在ETL的实现过程中，调度策略往往是容易被人忽略的环节，而每条workflow的成功执行却是保证整个ETL过程的关键。一般情况下规定为，将每个ETL过程按照依赖关系、数据流向进行分类打包。执行调度时一旦某个ETL任务发生错误停止运行，则要求错误未处理前不再运行下一周期该工作流；后续所有依赖于该任务的其它工作流停止运行；并行的其它任务仍照常运行，不受影响。

4、结束语

大量的决策支持项目证实，一种良好、有效的ETL实现方法是项目成功的关键。ETL的多层实现策略可以有效的对数据进行针对性的加工，提高ETL效率，在发现数据错误时可以根据出错的类型准确定位。ETL过程的实现不仅要考虑到数据本身的特点，进行加工，同时也要结合数据源特性和目标数据仓库存储设计，只有将这几者相结合，才能建立一套完善、高效、有针对性的ETL实现过程。

摘要：正确、有效的ETL (extract-Transform-Load) 过程是提高数据仓库数据质量, 保证数据分析的基础。在目前商务智能系统的实施中, ETL过程成为项目成败的关键因素。本文以进出口贸易公司数据为例, 结合数据仓库存储设计、数据库多重粒度划分, 提出一种面向数据仓库的ETL多层实现策略, 为有效的进行数据挖掘和决策分析提供有力支撑。

关键词：ETL,决策支持,数据仓库,多重粒度划分

参考文献

[1].Inmon W H.数据仓库[M].第4版.王志海, 等译.北京:机械工业出版社, 2006.

[2].Zhang X F, Sun W W, Wang W, et a1.Generating incremental ETL procesees automatically[J].Computer and Computational Sciences, 2006:516-521.

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[4].程跟上.基于公共仓库模型的ETL系统的研究和应用[D].南京:南京航空航天大学, 2005.

面向应用的多层交换 篇4

网络描述模型的产生是为了解决网络复杂性和快速性所带来的问题。统一的网络结构描述模型,能够清晰、准确得表示目标网络中的各种网元及网元之间的关系,给出网络的节点、链路及相关属性信息的描述标准,实现对网络的拓扑结构、业务逻辑关系、协议分布等信息的有序描述与可视化展示。

针对网络的复杂性和态势展示的需求,国内外已提出一些相关技术,但还存在一些不足,如存在适用范围的局限性、不能适用于动态变化的网络、描述内容简单不能反映网络分布情况、不能描述结构过于复杂的网络等。通过对各种网络结构描述方法的优缺点进行分析,本文提出了基于NDL的面向对象的多层网络描述模型M-NDM。

本文提出的多层网络结构描述模型M-NDM,就是网络分析人员通过对网络多层协议的分析,获取网络拓扑结构、业务逻辑关系、协议分布等多层信息的有序描述。例如,通过对ARP、PPP等协议的地址字段分析,可以发现网络中设备的物理地址、设备的物理连接关系等信息;基于信令协议分析,可以推导业务控制服务器的位置、类型等信息,发现业务的逻辑关系;基于应用协议,可以识别网络中不同服务器的属性、位置,还原应用拓扑。通过研制M-NDM软件及相关试验,验证了M-NDM描述规范的正确性以及M-NDM的网络结构描述可视化的可行性。

1 可采取的几种网络结构描述方法

针对网络结构描述方法的研究,国内外已提出一些相关技术,包括李强国等人提出的并行机互联网络拓扑结构描述语言、杨鹏等人提出的基于交互的网络服务体系结构描述语言、谢红漫等人提出的基于分层的网络拓扑结构可视化研究方法、张伟明等人提出的一种用于描述拓扑图的语言、网络描述方法NDL等,对各种网络结构描述方法的分析如下:

1.1 一种通用的面向并行机静态互联网络拓扑结构的描述语言TOD

TOD是以图的运算为核心完成拓扑结构的描述,通过基础运算、扩展运算和带条件的运算可以简便地描述主流的并行机拓扑结构。TOD的描述过程主要是运算过程,因此描述复杂度由目标系统互联网络拓扑结构的规律性强度决定,而与其规模无关,适用于并行机的静态互联网络的结构描述。

1.2 一种基于交互的网络服务体系结构描述语言 INSADL

INSADL语言详细介绍了实体构件、交互连接件、端口、角色及网络体系结构配置等主要建模元素的语法定义,明确区分了类型和实例2个概念。它能够从特定网络系统的全局组织和总体结构入手,将具体网络系统的体系结构分解成多个实体构件实例和交互连接件实例,为面向服务的新一代网络体系结构的形式化建模、描述和分析等研究奠定了坚实的基础,适用于描述基于交互的网络服务体系结构。

1.3 基于分层的网络拓扑结构可视化方法研究

该方法的特点是以分层的方式来进行网络拓扑的显示,主要设备和次要设备分属于不同的显示层次。网络拓扑关系可以采用无向图的形式表示,包含顶点和边的两种数据结构。顶点统一表示所有要被显示的设备,包括子网和路由器;边表示设备之间存在的连接关系,从而构建出整个网络的拓扑关系。此方法适用于描述小规模网络拓扑结构,但是当网络设备过多时,存储数据复杂,显示结果不准确。

1.4 拓扑图描述语言 TGL

在网络拓扑可视化类库TopV is Library的设计与实现中,提出的拓扑图描述语言TGL,它是针对TopV is Library而设计的一种用于描述拓扑图的语言。TGL主要由段类别、属性和属性类型3类关键字构成,网络拓扑文件由TGL描述,由5部分组成:起始段、图描述段、节点描述段、连接描述段和属性描述段,段之间以“;”相隔,描述简单清晰、易于阅读,但是其主要针对网络拓扑可视化类库提出的,主要是为了网络拓扑的可视化,其它技术描述则不关心。

1.5 网络描述方法 NDL

NDL是一种面向对象的网络描述方法,其描述文件基于RDF/XML的描述方式,这也是NDL优于其他网络结构描述方法的原因之一。NDL v.2主要包含拓扑、层、技术、能力、域和物理层六类描述规范,在每种描述规范下都定义其各自的类和属性内容,并通过类间的继承性将不同的描述规范内容彼此连接起来,易于解析,可扩展性强。因此,该方法能够为应用程序、网络和服务提供者提供一种通用的语义结构,从而使得它们之间的通信情况非常清晰。

本文主要基于NDL网络描述模型,提出一种面向对象的多层网络结构描述模型M-NDM,并通过试验验证了M-NDM描述规范的正确性,以及基于M-NDM的网络结构信息描述可视化的可行性。

2 基 于 NDL 的 面 向 对象 的 多 层 网络 结 构 描 述模 型M-NDM

由于NDL给出的描述规范,多是侧重于描述网络的物理传送能力,尤其是针对光传送网的描述。为了满足多层次网络结构分析信息的描述需要,在NDL已定义的类和属性基础上,针对网络结构要素进行了扩展,增加对网络中的设备、协议、接口、能力领域的要素描述,形成基于NDL的面向对象的多层网络结构描述模型M-NDM。M-NDM包括六个核心描述规范,分别为域描述规范、层描述规范、设备描述规范、协议描述规范、能力描述规范和接口描述规范。具体分层情况如图1所示。

域描述规范作为网络结构描述最顶层和概要的描述,将网络描述结果划分不同的管理域,从而能够针对不同域之间的网络连接关系、同一个域内的网络结构进行描述和展示,实现跨域的网络结构描述结果。

层描述规范主要用于描述同一个域内网络结构描述结果的网络分层关系,包括链路层、网络层、传输层和应用层4个子类,根据分析结果,协议、接口、设备分别包含分层的属性。

设备描述规范根据设备的功能不同,划分为安全设备、网络传输设备、用户设备等类型。其中,安全设备包括防病毒设备、认证设备、入侵检测设备等;网络传输设备主要包括路由器、交换机等;用户设备包括用户终端、服务器、管理设备等。

协议描述规范基于分层的思想定义了各层协议的类型,并通过hasprotocol属性将设备类、接口类与协议类关联起来,用于描述从设备、接口中解析到的协议内容信息。根据协议的不同分层将协议描述规范划分为链路层协议、网络层协议、传输层协议、应用层协议、路由协议以及其他。

能力描述规范定义了网络结构描述模型中各种类、元素、属性之间的关系和具备的能力,包括:完成、组成、冲突、依赖、拥有、需要、包含接口、包含协议等能力属性。

接口描述规范要与设备、协议类进行继承和关联,例如,通过switchedT o、linkT o和connected To属性将描述不同设备间或同一设备内不同接口或同一接口连接起来,以便可以通过可视化工具给出网络结构拓扑图,将分布情况以图形方式展示给网络管理人员。

3 网络结构描述模型软件设计及试验

多层网络结构描述模型M-NDM软件,是基于网络结构描述语言NDL的描述规范并进行扩展,采用面向对象的设计方法,以动态库的方式构造网络元素、网络拓扑、网络连接关系相关的结构要素类库,通过对象工厂模式供分析者使用,并将分析结果通过统一的XML文件进行输出。M-NDM是多个协议分析模块与数据融合中心交互数据的基础,各个模块的分析结果统一使用M-NDM进行描述。

3.1 软件功能模块

多层网络结构描述模型M-NDM软件,共包含三个组成模块:M-NDM类工厂模块、M-NDM类库模块及格式化XML结果文件输出模块,如图2所示。

输入:分析人员通过工厂模式将获取的网络结构要素数据输入到多层网络结构描述模型软件M-NDM中,根据M-NDM类库中各类之间的继承和关联关系,分别构造各探测结果的具体类;

输出:网络结构描述模型软件根据分析人员构造的类及填写的网络要素数据,输出序列化、格式化的XML结果文件,供网络分析人员进行调用,为进一步分析网络拓扑奠定基础;同时能够在界面上进行网络拓扑结果的显示。

3.2 总体实现流程

网络结构分析人员通过对网络进行结构分析,以路由器(Router)为例,分析人员调用相应工厂类接口;在对象工厂中构造具体Router类的对象,并将分析获取的对象属性按需加入到Router类中;根据类之间的继承和关联关系,对分析结果进行序列化,生成标准格式的XML文件,并将XML文件返回给分析人员进行输出,具体流程如图3所示。

3.3 试验结果

为了描述M-NDM模型在网络结构信息描述与展示应用中的可行性,进行了网络结构描述试验。针对M-NDM的描述规范,使用XML语言生成了XML文件,截取部分显示结果如图4所示;并将XML文件传输至网络结构要素描述模型可视化系统中进行展示,生成网络拓扑图,如图5所示。

4 结束语