一种基于模板的网络拓扑自动生成方法及系统

本发明涉及计算机网络领域中的网络拓扑自动生成技术，具体涉及一种基于模板的网络拓扑自动生成方法及系统。

背景技术：

1、在进行复杂网络或异构互连网络组网测试时，通常需要构建多种网络场景进行测试。直接使用物理设备构建测试场景，存在建立网络拓扑耗时较长、网络结构调整不灵活、网络规模受设备数量限制等不足。

2、网络拓扑生成技术能够按需生成满足规模要求的网络节点数量和符合层次性、度分布等网络内在特征的拓扑结构，缓解网络结构调整不灵活和网络规模受限的问题。

3、现有网络拓扑生成技术缺乏统一的描述语言规范和配置转换技术，难以完成根据用户去求快速完成网络拓扑的构建。无论是输入命令、编写配置文件还是在图形界面操作，往往都是对拓扑控制设备各端口一一进行手工映射，配置效率低，难以实现大规模、大集群的网络拓扑的快速自动生成。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于模板的网络拓扑自动生成方法及系统，本发明旨在面向大规模、大集群网络实现网络拓扑的快速自动生成，能够实现可定制网络拓扑自动化快速生成，支撑大规模网络、集群网络组网测试等。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种基于模板的网络拓扑自动生成方法，包括下述步骤：

4、s101，将目标场景的网络拓扑抽象为网络场景模板，所述网络场景模板由网络结构组件和组件连接关系组成，所述网络结构组件由组件成员和成员连接关系构成；

5、s102，构建网络结构组件的描述模型；

6、s103，基于目标场景的网络场景模板，根据网络结构组件的描述模型实例化所需数量的网络结构组件，并结合组件连接关系自动生成用户所需的实际场景网络拓扑。

7、可选地，步骤s102中构建网络结构组件的描述模型的字段包括网络编号、成员总数、各类成员数量及属性、根成员数量、根成员id编号、连接的下层网络结构组件数量、连接的下层网络结构组件编号、与各下层网络结构组件连接的成员数、下层网络结构组件接入该层网络结构组件的成员id编号、该层网络结构组件的内部拓扑、连接下层网络结构组件的链路数以及连接下层网络结构组件的链路；所述网络编号用于确定该网络结构组件的层次；所述各类成员数量及属性包括核心路由器、汇聚路由器、接入路由器、核心交换机、汇聚交换机和接入交换机的数量及属性，所述根成员数量、根成员id编号用于确定该网络结构组件的根成员以及与上层的网络结构组件之间的连接关系；所述成员总数、各类成员数量及属性以及该层网络结构组件的内部拓扑用于确定该网络结构组件的内部拓扑连接关系；所述连接的下层网络结构组件数量、连接的下层网络结构组件编号、与各下层网络结构组件连接的成员数、下层网络结构组件接入该层网络结构组件的成员id编号、连接下层网络结构组件的链路数以及连接下层网络结构组件的链路用于确定网络结构组件与下层的网络结构组件之间的连接关系。

8、可选地，步骤s103中根据网络结构组件的描述模型对网络结构组件实例化时，若该层网络结构组件的内部拓扑为环形结构，则确定该网络结构组件的内部拓扑连接关系包括：采用大小为成员总数n的节点数组nodeid[]存储所述各类成员数量及属性中各个成员的id编号，随机选取一个成员s0作为起点，从剩余的n-1个节点随机选取一个成员s1作为第二个节点，依次类推，最终确定第n个成员sn-1，并将相邻节点相连、第n个成员sn-1与作为起点的成员s0相连，从而形成由n个节点构建的环形结构的该网络结构组件的内部拓扑连接关系：

9、links[n]={{nodeid[s0],node[s1]},{nodeid[s1],node[s2]},…,{nodeid[sn-1],node[s0]}}，

10、上式中，links[n]表示该网络结构组件的内部拓扑连接关系，该内部拓扑连接关系包含n条链路，nodeid[s0]～nodeid[sn-1]表示节点数组nodeid[]中的第1～n个节点的id编号，node[s0]～node[sn-1]表示第1～n个成员对应的节点；

11、若该层网络结构组件的内部拓扑为星型结构，则确定该网络结构组件的内部拓扑连接关系包括：采用大小为成员总数n的节点数组nodeid[]存储所述各类成员数量及属性中各个成员的id编号，根据根成员id编号选取一个成员s0作为中心成员，剩余的n-1个成员与中心成员相连，形成由n个节点构建的星型网络的该网络结构组件的内部拓扑连接关系：

12、links[n-1]={{nodeid[s0],node[s1]},{nodeid[s0],node[s2]},…,{nodeid[s0],node[sn-1]}}；

13、上式中，links[n-1]表示该网络结构组件的内部拓扑连接关系，该内部拓扑连接关系包含n-1条链路，nodeid[s0]表示节点数组nodeid[]中的第1个成员的id编号，node[s1]～node[sn-1]表示第2～n个成员对应的节点。

14、可选地，步骤s103中根据网络结构组件的描述模型对网络结构组件实例化时，若该层网络结构组件的内部拓扑为单上连树形结构，则确定该网络结构组件的内部拓扑连接关系包括：根据根成员id编号选取成员s0作为根节点，随机定义第一层叶节点的数量nodes_l1，且满足nodes_l1<n-1，从剩余的n-1个节点中随机选取nodes_l1个节点作为第一层叶节点，第一层叶节点与根节点星形相连，对于l1中的每个节点，继续向下延伸，形成由n个节点构建的单上连树形结构拓扑的该网络结构组件的内部拓扑连接关系；若成员连接关系为多上连树形结构，则首先根据根成员id编号选取成员s0作为根节点，随机定义第一层叶节点的数量nodes_l1，且满足nodes_l1<n-1，从剩余的n-1个节点中随机选取nodes_l1个节点作为第一层叶节点，第一层叶节点与根节点星形相连，对于l1中的每个节点，继续向下延伸，形成由n个节点构建的单上连树形结构拓扑，然后在单上连树形结构拓扑的基础上，对于每个叶节点，再选择一个父节点作为其上连结点以作为链路的补充，最终形成由n个节点构建的多上连树形结构的该网络结构组件的内部拓扑连接关系。

15、可选地，步骤s103中根据网络结构组件的描述模型对网络结构组件实例化时，若该层网络结构组件的内部拓扑为多根树形结构，则确定该网络结构组件的内部拓扑连接关系包括：根据根成员数量m和根成员id编号选取m个根成员{s0，s1，…，sm}作为根节点，随机定义第一层叶节点的数量nodes_l1，nodes_l1<n-1，从剩余的n-1个节点中随机选取nodes_l1个节点作为第一层叶节点，第一层叶节点与各个根节点星形相连，对于l1中的每个节点，继续向下延伸，最终形成由n个节点构建的多根树形结构的该网络结构组件的内部拓扑连接关系；若成员连接关系为多根树多上连结构，则确定该网络结构组件的内部拓扑连接关系包括：根据根成员数量m和根成员id编号选取m个根成员{s0，s1，…，sm}作为根节点，随机定义第一层叶节点的数量nodes_l1，且满足nodes_l1<n-1，从剩余的n-1个节点中随机选取nodes_l1个节点作为第一层叶节点，将第一层叶节点与各个根节点星形相连，对于l1中的每个节点，继续向下延伸，最终形成由n个节点构建的多根树形结构拓扑；然后在多根树形结构拓扑的基础上，对于每个叶节点，再选择一个父节点作为其上连结点以作为链路的补充，最终形成由n个节点构建的多根树多上连结构的该网络结构组件的内部拓扑连接关系。

16、可选地，步骤s103中根据网络结构组件的描述模型对网络结构组件实例化时，若该层网络结构组件的内部拓扑为扁平随机结构，则确定该网络结构组件的内部拓扑连接关系包括：根据根成员数量m和根成员id编号选取m个成员{s0，s1，…，sm}作为第一组节点，剩余的n-m个成员作为第二组节点，针对第一组节点中的节点随机生成与第二组节点中一个或者多个节点之间的链路，最终形成由n个节点构建的扁平随机结构的该网络结构组件的内部拓扑连接关系。

17、可选地，步骤s101中将目标场景的网络拓扑抽象为网络场景模板时还包括在某一网络结构组件已经存在网络场景模板时，将该网络结构组件的网络场景模板直接复用到目标场景的网络场景模板。

18、此外，本发明还提供一种基于模板的网络拓扑自动生成系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述基于模板的网络拓扑自动生成方法。

19、此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序/指令，该算机程序/指令被编程或配置以通过处理器执行所述基于模板的网络拓扑自动生成方法。

20、此外，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该算机程序/指令被编程或配置以通过处理器执行所述基于模板的网络拓扑自动生成方法。

21、和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：

22、1、本发明可以根据用户需求高效构建网络拓扑，通过对网络结构组件参数和成员连接关系接口进行配置，动态调整网络拓扑，满足不同测试案例对网络结构的变化需求。

23、2、本发明网络场景模板可重用，例如可以基于现有的一个网络场景模板g与其他网络场景模板n组合，快速的构建出多样性的网络拓扑，以实现大规模、集群的网络拓扑的快速自动生成，支撑大规模网络、集群网络组网测试等。