层次式网络拓扑显示方法的设计与Web实现

６０　微电子学与计算机　２００２年第４期　

层次式网络拓扑显示方法的设计与Ｗｅｂ实现　Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｔｏｐｏｌｏｇ２／ａｎｄ　ｉｔｓ　Ｗｅｂ—ｂａｓｅｄ　Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　北京用友软件股份有限公司　瞿宏阳　（北京１０００８５）　摘要：　随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的不断发展，集成化的计算机网络管理越来越重要．　图形方式显示网络拓扑是网络管　理的基本功能和要求。文章彳ｒ绍了８６３项目《计算机网络管理与安全系统》中的配置管理子系统所栗用的网络　拓扑显示方法，并阐述了使用Ｊａｖａ实现Ｂ／Ｓ模式的拓扑显示的关键技术：　关键词　拓扑显示，Ｂ／Ｓ模式，Ｊａｖａ　

１引言　随着计算机网络的持续发展，网络的结构也越　来越复杂，如何有效的管理网络、合理分配网络资　源变得越来越重要，例如，平衡负载，路由重定向．　故障定位等。为此，网络管理员必须清楚的了解网　络拓扑结构。显然，用图形方式表示出整个网络的　拓扑结构，是阿络管理员了解网络拓扑结构最直　观、快速的方法。　本文根据上述要求，设计了网络拓扑结构的层　次式显示方法，并将该方法应用到８６３项目“计算　机网络管理与安全系统”中　由于该系统采用Ｂ／Ｓ　模式设计，本算法也以Ｂ／Ｓ模式在Ｗｅｂ上实现。　

２设计原理　系统采用层次性的显示方法，允许管理员手工　调整图的布局，能清晰、直观、快速的显示拓扑图。　（１）该方法的原理：　①根据设备ＩＰ所属的子网号将全部设备集　合划分成若干个子集，每个子网包含一个子网内的　设备。由于每个设备可能有多个接口，因此系统在　搜索网络设备时，默认设备第一个接口为主接口，　即认为该接口所在的子网为设备所属的子网，管理　员也可以根据需要指定其它接口为主接口。　②从全局出发考虑每个子网的位置，以确保　子网之间不会相互重叠。具体做法是：　・根据设备问的拓扑关系，生成子网拓扑图，　即图中每个节点是一个子网；　・指定一个子网为根节点，从根子网开始的广　度优先搜索子网拓扑图，构造出一棵生成树，每个　子阿在该树中的级数为该子阿所属的层次；　・按照子网的层次，从上至下计算出每个子网　的位置。不同层次的子网的垂直位置不同，以保证　不同层次的子网不会相互重叠；同层子网的水平位　收稿日期２００１—０５—１０　基金项目国家８６３基金资助项目（８６３—３０６一ＺＤ一０８、　置不同．以保证同层子网不会相互重叠　（２）该方法的特点：　①在安排每一个子网内的设备节点的位置　时，将整个子网作为一个整体考虑，即该子网中的　所有设备节点紧密排列在一起，如果其中某一个设　备节点的位置发生了改变，其余设备节点的位置也　要作相应改变，但在显示子阿问的连线时，线的端　点以设备节点为单位　②不同层次的子网之间不会形成回路，即第　Ｎ＋１层子网都与某一个第Ｎ层子阿直接相连，而　与第１层至第Ｎ一１层子网没有连线。可以简单证　明如下：假设某个　＋１层子网Ｐ与Ｎ层节点ｑ直　接相连，同时又与Ｋ（１ｔ．３Ｋ（Ｎ）层子网ｒ直接相连，　则在广度优先构造第Ｋ＋１（Ｋ＋１（Ｎ＋１）＝层子网　时．Ｐ已经被包含在第Ｋ＋１层中，这与假设矛盾。　最基本的子网结构有总线型、环形和星型结　构。总线型子网所占用层次的高度是固定的，环形　和星型子网所占用层次则需要根据子阿内节点数　目计算出相应的高度，下面以总线型子网为倒描述　本算法的实现过程。　

３实现过程　本方法采用Ｂ／Ｓ模式实现ｌ『层次式的整体结　构，编码时用Ｊａｖａ　ａｐｐｌｅｔ实现了浏览器端，用Ｊａｘ．￣ｔ　ｓｅｒｖｌｅｔ实现了服务器端的请求接收层，用Ｊａｖａ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ实现了服务器端的请求处理层．该框架　结构的具体实现细节请参阅参考文献［４，５］　下面　主要介绍显示步骤的具体实现。　３．１数据结构　网络拓扑关系的形式化表示有很多种方式，如　邻接表、邻接矩阵、逆邻接表等，采用节点与边联合　表示法，每个节点（网络设备）和每一条边都作为一　个对象分别描述，这样在管理员手工调整布局时，　可以快速方便的生成显示新的布局。在这种节点与　边联合表示法中，使用了以下一些数据结构：

　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第４期　微电子学与计算机　（１）设备节点配置信息　ｃｌａｓｓ　ｄｅｖｉｅｅｉｎｆｏ｛　Ｓｔｒｉｎｇ［］ｄｅｖｓ￣ｆｏ；　设备配置信息　Ｓｔｎｎｇ［Ｊｌ】ｉｆ＿ｉｎｆｏ；一接口配置信息　）　Ｉ２｝接Ｅｌ所属的子网号　ｃｌａｓｓ　ｉｆｓｕｂｎｅｔ｛　ｉｎｔ　ｄｅｖｎｕｍ；一接口所属的设备的编号　ｉｎｔ　ｉｆｉｍｍ；一接口在设备中的编号　Ｓｔｒｉｎｇ　ｓｕｂｎｅｔ；一接口所属的子网号　

（３　Ｊ子网中所包含的节点　ｃｌａｓｓ　ｓｕｂｎｅｔ｛　Ｓｔｒｉｎｇ　ｓｕｂｎａｍｅ；一子网号　Ｈａｓｈｔａｂｌｅ　ｄｅｖｎｕｍ；一记录子网中节点的　哈希表　

（４　Ｊ图中的逻辑边　ｃｌａｓｓ　ｅｄｇｅ｛　Ｓｔｒｉｎｇ　ｓｕｂｎｅｔｌ；一端点节点１接口的子网号　Ｓｔｒｉｎｇ　ｓｕｂｎｅｔ２；一端点节点２接口的子网号　ｉｎｔ　ｄｅｖｎｕｍｌ；一端点节点１对应的设备编号　ｉｎｔ　ｄｅｖｎｕｍ２；一端点节点２对应的设备编号　ｉｎｔ　ｆｒｏｍ；一端点１的节点缩号　ｉｎｔ　ｔ０；一端点２的节点编号　｝　（５）图的层次，即每一层所包含的子网　ｃｌ　ｓｌａｙｅｒ｛　Ｈａｓｈｔａｂｌｅ　ｓｕｂｎｅｔ；一记录该层所包含的子网　ｉｎｔ　ｃｏｕｎｔ；一所包含的子网的数目　（６）节点在屏幕上的位置　ｃｌａｓｓ　ｔＮｏｄｅ　Ｉ　ｉｎｔ　ｘ：　节点的水平位置　ｉｎｔ　ｖ；一节点的垂直位置　ｉｎｔ　ｄｅｖｎｕｍ；一节点所对应的设备编号　ｂｏｏｌｅａｎ　ｉｓＳｉｎｇｌｅ；一该节点所在的子网是否　只包含一个节点　｝　３．２显示步骤　ｆ１）从配置信息数据库中提取全部设备的配置　信息，为每一个设备生成一个ｄｅｖｉｃｅｉｔｆｏ对象。　（２）从拓扑链路数据库中提取所有的链路记　录，构造出网络拓扑关系。　①将每个接口的ＩＰ和子网掩码进行逻辑与操　作，计算出接口所属的子网号，为每个接口生成一　个ｉｆｓｕｂｎｅｔ对象，并据此计算出每个子网包含的设　备，为每个子网生成一个ｓｕｂｎｅｔ对象。　②计算出设备之间的连接关系．即生成所有　的ｅｄｇｅ对象：如果两个设备各有一个接口有相同的　子网号，则认为这两个设备之间有一个连接，如果　这两个设备不在同一个子网中，则两个设备对应节　点之间有一条边，从而生成一个ｅｄｇｅ对象。　（３）指定网络中的一个子网为根子网，计算出　图中每一个设备节点和每一条边的默认位置。通常　选择与网管服务器直接相邻的网络设备作为根节　点．也可以由管理员根据系统需要指定其它的网络　设备作为根节点。　①计算出图的层次及宽度：与根子网直接相　连的所有子网作为第二层，与第二层子网直接相连　的所有未被搜索的子网作为第三层子网，以此类　推，直至结束；根据规定的节点宽度和子网间间隔　计算出每层的宽度，　最宽的层次为图的宽度　②计算节点位置：每一层上的节点在图的中　轴线左右对称排列，据此计算出每一个节点所在的　位置　（４）显示拓扑图，如果图的宽度或高度超出了　视图的范围，则根据视图的宽度／高度与图的宽度／　高度的比例计算出水平／垂直滚动条的滚动范围　（５）捕捉鼠标事件，随时更新管理员调整过的　布局：　①如果管理员点击了水平／垂直滚动条，则将　拓扑图向相应的方向滚动一定距离。　②如果管理员拖动了某个设备节点，则根据　拖动距离和方向，重新计算出该设备节点的位置，　并将该设备节点所属子网中的其余设备节点随之　作相应移动。　③如果管理员点击了某个设备节点，则将设　备节点显示为当前焦点，并在设备配置信息表中显　示出该设备的配置信息　④如果管理员点击『＿子网，则展开该子网，展　开时重新计算相关节点的位置，以避免节点之间相　互覆盖　

４显示效果　以下两幅图给出了一个网络拓扑图在浏览器　中的显示效果。图１是系统初始化的图的布局，由　

于图的宽度超出了视图可显示的范围，因此一部分　维普资讯 http://www.cqvip.com 微电子学与计算机　２００２年第４期　节点不能显示出来，需要移动滚动条滑块来查看。　图２是管理员手工移动节点重新构造图的布局后　的显示效果，缩小了图的宽度，使整幅图完全显示　在视图中，同时管理员点击了９号节点，该节点对　应的配置信息显示在右侧的列表中。　

图１初始化布局　

图２管理员手工调整后的布局　５结束语　经实际检验，本方法具有以下一些优点：　（１）　子网为单位显示拓扑图，使网络结构表　达得更为清晰，便于网络管理员理解网络结构。　（２）管理员可以任意调整图的布局，大型网络　的拓扑图经常超出视图的显示范围，这时管理员可　以移动滚动条滑块来察看不同区域的拓扑结构，同　时还能够用鼠标移动图中的节点，按照自己的喜好　

（上接第５９页）　４】Ｊｉａｗｅｉ　Ｈａｒｔ，Ｍｉｅｈｅｌｉｎｅ　Ｋａｍｂｅｒ著．范明等译．数据挖掘　概念与技术机械工业出版社．２００１．１４９～１　８４．　ＷＡＮＧ　Ｙｕｎ—ｌａｎ．Ｕ　Ｚｅｎｇ—ｚｈｉ．ＺＨＵ　ＨａＪ—ｐｉｎｇ　ＺＨＡＯ　Ｙｉｎ—ｌｉａｎｇ　ＩＸｉ＇ａｎ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ－，Ｘｉ＇ａｎ　７１００４９）　重新构造图的布局，例如可　把节点摆放得较为密　集，缩小图的宽度／高度，尽量减少滚动条的使用频　率；在显示拓扑图的同时提供设备配置信息，有利　于网络管理员及时了解设备配置情况。　（３）由于将设备配置信息及相关数据结构存储　在浏览器端，并且数据计算量小，本方法具有较快　的响应时问　由于同一层次之内的子网间可能存在连接，这　种连接可能会相互重合，今后的工作主要是研究如　何减少重合现象。　

参考文献　［１］　张斌等基于Ｉｎｔｒ－ａｎｅｔ的实时网络拓扑图生成算法研　究．计算机工程与应用　１９９８（８）　［２］　白英彩等汁算机网络管理系统设计与应用清华大　学出版社．１９９８　［３］秦勃．一种树型网络拓扑简图的生成算法青岛簿洋　大学学报　１９９７（４）　［４］　瞿宏阳　网络拓扑顺序搜索算法及其Ｗｅｂ实现．微电　子学与计算机，２００１｛３１　［５］瞿纪万等基于ＪＡＶＡ的层次型ｗｅｈ应用框架微型　机与应用．２００１　ｆ５１　Ｑｕ　Ｈｏｎｇ—ｙａｎｇ（ＢＥＵＩＮＧ　ＵＦＳＯＦＦ　ＣＯ．ＬＴＤ、Ｂｅｊｉｎｇ　１０００８５　ＡｂｓＵｒａｃｔ：　Ｗｉｔｈ　ｓｔｅａｄｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ｍ０　ｉｍｐｏｒｔａｍ　ｔｈａｎ　ｂｅｆｏｒｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｏｐｏ］ｏｇｙ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅ—　ｔｕｍｉｄ　ｏｆ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｆｉｒｓｔｌｙ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｏｐｏｌａｇ３＇ｄｉｓｐｌａｙ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｂｙ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｔｎａｎｏｇｅｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ａ　ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ｓｙｓｌｅｍ　ｏｆ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　８６３　ｐｒｏ－　ｊｅｎｔ　Ｔｈｅｎ　ｉｌ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ａｒｃｈｌｔｅｃｌｕｒｅ　ａｎｄ　ｋ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｄｅｔａｉ］ｓ　ｉｎ　Ｂ／Ｓ　ｍｏｄｅ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｕｓｉｎｇ　Ｊａｖａ　ｌａｎｇｕａｇｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒ￣：Ｔｏｐｏｌｏｇｙ　ｄｉｓｐｌａｙ，Ｂ／Ｓ　ｍｏｄｅ，Ｊａｖａ