网络拓扑测试方法、系统、相关设备与流程

本技术涉及网络拓扑，具体涉及一种网络拓扑测试方法、系统、相关设备。

背景技术：

1、在电力系统信息化建设中，网络拓扑结构日益复杂且设备类型多样，通常涵盖了生产控制区、信息管理区等多个安全分区。在进行主站网络设备调整、新建厂站或综自改造等网络运维与自动化测试工作中，技术人员需要掌握全网端到端的网络拓扑架构、链路连接状态以及各网络设备的安全配置情况，以保障电网业务通信的安全稳定运行。

2、相关技术中，网络测试主要依赖基础网络工具进行连通性测试，技术人员先向目标网络发送探测报文，当接收到丢包或超时响应时，逐台登录沿途网络设备并手动导出设备配置与日志信息进行人工审查。在大规模异构且存在多种约束的多分区网络中，该方式由于仅依赖报文响应状态和人工审查，因此在排查跨设备通信故障时会导致排查耗时过久。

技术实现思路

1、本技术的实施例提供了一种网络拓扑测试方法、系统、相关设备，旨在减少跨设备通信故障排查耗时。

2、第一方面，本技术的实施例提供了一种网络拓扑测试方法，所述方法包括：

3、接收针对预设的可视化网络拓扑模型中目标端到端网络连接的测试请求；

4、根据所述测试请求，确定所述目标端到端网络连接对应的起始设备节点和目标设备节点；

5、利用所述可视化网络拓扑模型中各链路的传输方向属性，在所述可视化网络拓扑模型中执行从所述起始设备节点至所述目标设备节点的有向图遍历处理，得到所述目标端到端网络连接对应的端到端通信路径；

6、提取所述端到端通信路径上的各个跳点设备对应的安全策略；

7、利用各个所述跳点设备对应的安全策略，对所述端到端通信路径进行连通异常回溯处理，以在多个所述跳点设备中确定出异常跳点设备；

8、获取所述异常跳点设备在所述可视化网络拓扑模型中对应的安全区等级；

9、基于所述安全区等级，确定所述异常跳点设备对应的故障诱因，并用于生成所述目标端到端网络连接的拓扑测试结果。

10、在上述实施例中，通过根据测试请求确定起始设备节点和目标设备节点，利用可视化网络拓扑模型中各链路的传输方向属性执行有向图遍历处理，得到端到端通信路径，并提取各跳点设备安全策略进行连通异常回溯处理，结合异常跳点设备的安全区等级确定故障诱因，可直接生成拓扑测试结果，减少逐台登录设备和人工审查，从而缩短跨设备通信故障排查时间。

11、在一实施例中，所述利用各个所述跳点设备对应的安全策略，对所述端到端通信路径进行连通异常回溯处理，以在多个所述跳点设备中确定出异常跳点设备，包括：

12、初始化针对所述目标端到端网络连接的模拟报文的状态字典；

13、按照所述端到端通信路径中多个所述跳点设备的排列顺序，依次将各个所述跳点设备作为当前跳点设备；

14、获取所述当前跳点设备在所述可视化网络拓扑模型中对应的设备类型属性；

15、利用所述当前跳点设备的设备类型属性，对所述状态字典中的报文特征数据进行更新处理，得到更新后状态字典；

16、将所述更新后状态字典与所述当前跳点设备对应的安全策略进行匹配处理；

17、若所述更新后状态字典与所述当前跳点设备对应的安全策略未匹配成功，将所述当前跳点设备确定为所述异常跳点设备。

18、在一实施例中，所述基于所述安全区等级，确定所述异常跳点设备对应的故障诱因，并用于生成所述目标端到端网络连接的拓扑测试结果，包括：

19、获取所述起始设备节点在所述可视化网络拓扑模型中对应的起始安全区等级；

20、基于所述起始安全区等级与所述异常跳点设备对应的安全区等级，确定安全区等级比对结果；

21、利用所述安全区等级比对结果，确定所述异常跳点设备对应的故障诱因，所述故障诱因包括物理链路中断诱因、路由缺失诱因、防火墙策略拒绝诱因、跨安全区逆向违规诱因以及策略语义失配诱因中的至少一个；

22、在所述可视化网络拓扑模型中，确定与所述异常跳点设备存在连接关系的目标单向链路；

23、对所述可视化网络拓扑模型中的所述异常跳点设备以及所述目标单向链路执行高亮渲染处理；

24、将所述故障诱因以及所述异常跳点设备对应的安全策略叠加显示在执行高亮渲染处理后的可视化网络拓扑模型中，得到所述目标端到端网络连接的拓扑测试结果。

25、在一实施例中，所述方法还包括：

26、接收针对所述可视化网络拓扑模型中目标网络设备的策略下发操作，所述策略下发操作中包括待下发安全策略；

27、基于所述待下发安全策略，对所述目标网络设备对应的安全策略进行更新，得到更新后可视化网络拓扑模型；

28、利用所述更新后可视化网络拓扑模型中各链路的传输方向属性，在所述更新后可视化网络拓扑模型中执行针对所述目标网络设备的关联网络节点的有向图遍历处理，得到网络可达性推演结果；

29、确定流经所述更新后可视化网络拓扑模型中物理单向隔离链路的总并发带宽；

30、将所述总并发带宽与所述物理单向隔离链路对应的静态物理吞吐上限阈值进行比较，得到带宽比较结果；

31、基于所述网络可达性推演结果以及所述带宽比较结果，生成所述策略下发操作对应的网络故障预警信息并进行输出。

32、在上述实施例中，通过接收策略下发操作并得到更新后可视化网络拓扑模型，基于链路传输方向属性对关联网络节点进行有向图遍历，同时比较物理单向隔离链路的总并发带宽与静态物理吞吐上限阈值，可在策略下发前输出网络故障预警信息，降低配置引发网络中断的风险。

33、在一实施例中，所述方法还包括：

34、获取所述目标网络设备在所述更新后可视化网络拓扑模型中对应的目标网络平面；

35、在所述更新后可视化网络拓扑模型中，确定出所述目标网络平面对应的镜像网络平面；

36、提取所述镜像网络平面中的镜像通信路径，所述镜像通信路径中包括与所述目标网络设备对应的镜像网络设备；

37、若所述目标网络平面中的通信路径为模拟故障断开状态，利用所述镜像网络平面中各链路的传输方向属性，在所述镜像通信路径上执行有向图遍历处理，得到镜像网络可达性推演结果；

38、若所述镜像网络可达性推演结果表征所述镜像通信路径处于阻断状态，确定所述待下发安全策略与所述镜像网络设备对应的安全策略之间的策略差异数据；

39、利用所述策略差异数据，生成所述镜像网络设备对应的差分补全配置脚本并进行输出。

40、在上述实施例中，通过确定目标网络平面及镜像网络平面，在目标网络平面通信路径处于模拟故障断开状态时，对镜像通信路径执行有向图遍历，并在镜像通信路径阻断时生成策略差异数据及差分补全配置脚本，可发现双平面策略不一致问题，提升冗余网络倒换可达性。

41、在一实施例中，所述将所述总并发带宽与所述物理单向隔离链路对应的静态物理吞吐上限阈值进行比较，得到带宽比较结果之后，还包括：

42、基于所述网络可达性推演结果和所述带宽比较结果，生成针对所述目标网络设备的安全闭锁指令；

43、利用所述安全闭锁指令，锁定所述目标网络设备对应的北向配置下发通道；

44、基于锁定后的北向配置下发通道，拦截向所述目标网络设备下发后续待下发安全策略的操作。

45、在一实施例中，所述可视化网络拓扑模型通过以下步骤得到：

46、获取多个网络设备的设备运行数据以及多个所述网络设备之间的连接关系数据；

47、对所述设备运行数据以及所述连接关系数据进行清洗处理，得到所述多个网络设备对应的设备节点数据以及多个所述网络设备之间链路的设备链路数据；

48、在所述设备节点数据中，添加所述多个网络设备分别对应的安全区等级以及网络平面归属，以及在所述设备链路数据中，添加所述多个网络设备之间链路分别对应的传输方向属性；

49、对添加有安全区等级以及网络平面归属的设备节点数据，以及添加有传输方向属性的设备链路数据进行分层排布处理，得到图形排布结果；

50、利用所述图形排布结果，生成所述可视化网络拓扑模型。

51、第二方面，本技术的实施例提供了一种网络拓扑测试系统，所述系统包括：

52、测试请求接收模块，用于接收针对预设的可视化网络拓扑模型中目标端到端网络连接的测试请求；

53、节点确定模块，用于根据所述测试请求，确定所述目标端到端网络连接对应的起始设备节点和目标设备节点；

54、路径遍历模块，用于利用所述可视化网络拓扑模型中各链路的传输方向属性，在所述可视化网络拓扑模型中执行从所述起始设备节点至所述目标设备节点的有向图遍历处理，得到所述目标端到端网络连接对应的端到端通信路径；

55、策略提取模块，用于提取所述端到端通信路径上的各个跳点设备对应的安全策略；

56、异常回溯模块，用于利用各个所述跳点设备对应的安全策略，对所述端到端通信路径进行连通异常回溯处理，以在多个所述跳点设备中确定出异常跳点设备；

57、等级获取模块，用于获取所述异常跳点设备在所述可视化网络拓扑模型中对应的安全区等级；

58、测试结果生成模块，用于基于所述安全区等级，确定所述异常跳点设备对应的故障诱因，并用于生成所述目标端到端网络连接的拓扑测试结果。

59、第三方面，本技术的实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现如上任一项的网络拓扑测试方法的步骤。

60、第四方面，本技术的实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一项的网络拓扑测试方法的步骤。

61、可以理解的是，上述第二方面提供的系统、第三方面提供的电子设备及第四方面提供的计算机可读存储介质均用于执行本技术所提供的方法。因此，其所能达到的有益效果可参考对应方法中的有益效果，此处不再赘述。