專利名稱：基于聯(lián)邦模型的網(wǎng)絡實驗方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于聯(lián)邦模型的網(wǎng)絡實驗方法，是將多個異地實驗室的網(wǎng)絡設備 通過Internet連接在一起，供用戶進行遠程網(wǎng)絡實驗的方法，屬于分布式遠程網(wǎng)絡實驗技 術領域。
背景技術：
近年來，Internet的飛速發(fā)展，使得互聯(lián)網(wǎng)技術成為當今世界上最熱門的技術之 一。越來越多的研究人員開始專注于互聯(lián)網(wǎng)技術的研究，很多單位或機構也成立了自己的 網(wǎng)絡實驗室，為互聯(lián)網(wǎng)技術研究提供支持。 但是，由于資金、場地等諸多條件的限制，這些網(wǎng)絡實驗室設備資源有限，從而限 制了網(wǎng)絡實驗的規(guī)模；另外，由于設備都在同一實驗室，連接使用的是近距離的本地互聯(lián)， 無法模擬真實網(wǎng)絡環(huán)境中的延時與丟包，在這種環(huán)境中的進行的某些實驗，其結果往往與 真實環(huán)境中的結果相差很多。 如果能夠將這些實驗室聯(lián)合一起，整合多個實驗室的資源，將會大大提高網(wǎng)絡實 驗的規(guī)模，提升實驗水平，進行更多單個實驗室中無法進行的實驗。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種方法，可以將多個單獨的網(wǎng)絡實驗室作為節(jié)點通過 Internet連接在一起，從而建立一個與真實互聯(lián)網(wǎng)相似的大型的聯(lián)邦網(wǎng)絡實驗室。在這個 聯(lián)邦實驗室中，有更多的設備資源，用戶可以進行在單個實驗室中無法進行的實驗，并且在 聯(lián)邦實驗室中，用戶可以得到與真實互聯(lián)網(wǎng)非常近似的網(wǎng)絡環(huán)境。
本發(fā)明的特征在于 所述方法是在各個節(jié)點實驗室的實驗設備，作為實驗平臺的一個交換機和設置在
每個所述節(jié)點實驗室的一個節(jié)點機、以及一個所述各節(jié)點機共用的一個管理平臺組成的網(wǎng)
絡實驗網(wǎng)上依次按以下步驟實現(xiàn) 步驟(1)初始化所述的網(wǎng)絡實驗網(wǎng) 步驟(1. 1)每個節(jié)點實驗室都將所述各實驗設備的全部接口都連接至所述的一 個交換機，這些接口中至少有一個為管理接口 ，以保證和所述交換機的連接并由所述交換 機控制所述各實驗設備，其他接口全部作實驗用。 步驟(1. 2)在所述交換機上，為每個實驗用的接口分配一個本交換機唯一的虛擬
局域網(wǎng)VLAN號，以保證所述各實驗用接口分開，所有的所述實驗設備的管理接口都劃分在
一個由所述各節(jié)點實驗室組成的聯(lián)邦實驗室給定的管理用所述虛擬局域網(wǎng)VLAN中。 步驟(1. 3)所述各節(jié)點機各通過一個trunk總線接口連接至所述交換機，以便從
所述交換機接收所有的所述實驗設備的所有接口的數(shù)據(jù)并向遠端接口發(fā)送數(shù)據(jù)。 步驟(1. 4)每個所述的節(jié)點實驗室向內置的所述節(jié)點機提交以下注冊信息，其中
包括節(jié)點單位名稱、節(jié)點機互聯(lián)地址、每個實驗設備的設備名稱、每個實驗設備所有接口的IP地址、每個實驗設備的實驗用接口的名稱和相應的所述虛擬局域網(wǎng)VLAN號，
所述各節(jié)點機以集中式或分布式的連接方式，通過互聯(lián)網(wǎng)進行互聯(lián)，形成更大的 一個交換單元，稱為虛擬網(wǎng)橋，所述的虛擬網(wǎng)橋是指所述實驗設備接口的連接關系，每個所 述虛擬網(wǎng)橋中包含兩個或多個設備接口 ，所述虛擬網(wǎng)橋中的設備接口能進行數(shù)據(jù)交換，
所述各節(jié)點機把各自的所述注冊信息提交至一個通過虛擬網(wǎng)橋相連的所述共同 的管理平臺， 所述每個節(jié)點機上設置一個節(jié)點代理NodeAgent，供所述節(jié)點實驗室的實驗管理 員注冊實驗設備信息，同時把所述實驗設備信息提交至所述管理平臺，與所述集中式的連 接方式中與所述各節(jié)點機經(jīng)Tu皿el連接的的主控節(jié)點、或者與一個所述分布式連接方式 中的其他節(jié)點機建立連接，還從所述管理平臺獲取網(wǎng)橋表，根據(jù)該網(wǎng)橋表與所述主控節(jié)點 或其他節(jié)點機進行數(shù)據(jù)轉發(fā)，在所述集中式連接方式中，通過所述主控制節(jié)點再與所述各 節(jié)點機相連 步驟(2)用戶按以下步驟進行網(wǎng)絡實驗 步驟(2. 1)初始時所述虛擬網(wǎng)橋向所述主控節(jié)點或其他節(jié)點機轉發(fā)只包括管理 用虛擬局域網(wǎng)VLAN號的轉發(fā)表； 步驟(2. 2)節(jié)點機運行所述節(jié)點代理Node Agent ; 步驟(2. 3)所述管理員通過所述節(jié)點代理Node Agent設備注冊界面，注冊本地設 備信息，接受用戶注冊； 步驟(2. 4)用戶向所述節(jié)點代理Node Agent提交實驗設備的連接拓撲； 步驟(2. 5)所述節(jié)點代理Node Agent通過所述虛擬網(wǎng)橋把所述實驗設備的連接
拓撲和節(jié)點機注冊信息發(fā)送至所述管理平臺； 步驟(2. 6)所述管理平臺根據(jù)收到的所述實驗設備連接拓撲，生成所述網(wǎng)橋表， 通過所述虛擬網(wǎng)橋下發(fā)到相對應的各節(jié)點機； 步驟(2. 7)，步驟(2. 6)中所述各節(jié)點機根據(jù)所述網(wǎng)橋表和節(jié)點機注冊信息進行 數(shù)據(jù)轉發(fā)。 本發(fā)明的特點是 1、每個節(jié)點實驗室將實驗設備的全部接口都連接至一個交換機，這些接口中至少 有一個為管理接口 ，保證實驗平臺能夠連接并控制實驗設備，其他接口全部用于實驗用途。
2、在交換機上，為每個實驗用途的接口分配一個本交換機唯一的VLAN，保證實驗 用接口互相隔離開。 3、所有實驗設備的管理接口都劃分在一個固定的管理VLAN中(該VLAN由聯(lián)邦實 驗室給出)。 4、每個節(jié)點實驗室都設置一個節(jié)點機，連接實驗設備的交換機通過一個trunk總 線接口連接至節(jié)點機，保證節(jié)點機能夠接收所有實驗設備的所有接口的數(shù)據(jù)并可以向這些 接口發(fā)送數(shù)據(jù)。 5、每個節(jié)點實驗室向節(jié)點機提交以下注冊信息
a)節(jié)點單位名稱
b)節(jié)點機互聯(lián)網(wǎng)地址
c)每個實驗設備的設備名稱
d)每個實驗設備管理接口的IP地址 e)每個實驗設備實驗接口的名稱和為其分配的VLAN號 6、節(jié)點機將注冊信息提交至管理平臺 7、各節(jié)點實驗室的節(jié)點機，通過Internet進行互聯(lián)，形成更大的一個交換單元 "虛擬網(wǎng)橋"。初始狀態(tài)下，虛擬網(wǎng)橋中的轉發(fā)表只包含管理VLAN，邏輯上來看所有設備的實
驗接口沒有任何連接，但各設備的管理接口是互相連通的。
8、節(jié)點機的互聯(lián)方法可以有兩種 a)集中式設置一個中心控制節(jié)點，每個節(jié)點機通過Internet連接至控制節(jié)點進 行數(shù)據(jù)轉發(fā)。 b)分布式不設置中心控制節(jié)點，每個節(jié)點機與其他節(jié)點機都建立連接，形成一 個全連接的Full-mesh結構。 9、用戶實驗時，需要提交設備連接拓樸，連接拓樸中包含了設備接口的連接關系。 每個連接稱之為一個網(wǎng)橋，每個網(wǎng)橋中包含兩個或多個設備接口。同一個網(wǎng)橋中的設備接 口可以進行數(shù)據(jù)交換。 10、管理平臺根據(jù)正在進行中的實驗拓樸生成網(wǎng)橋表，同時將網(wǎng)橋表下發(fā)至節(jié)點 機(在集中式結構中也下發(fā)至中心控制節(jié)點)，節(jié)點機(集中式結構下也包含中心控制節(jié) 點)將根據(jù)網(wǎng)橋表和節(jié)點機注冊信息進行數(shù)據(jù)轉發(fā)。 本發(fā)明中，每個節(jié)點機上需要運行一個Node Agent, Node Agent主要功能如下
1、提供注冊服務，供節(jié)點實驗室管理員注冊實驗室設備信息，同時將這些信息提 交至管理平臺。 2 、與其他節(jié)點機或中心控制節(jié)點建立連接。 3、從管理平臺獲取網(wǎng)橋表，根據(jù)網(wǎng)橋表與其他節(jié)點或中心控制節(jié)點進行數(shù)據(jù)轉 發(fā)。 本發(fā)明中，同時需要一個管理平臺，管理平臺主要功能如下
1、匯總節(jié)點機上的設備注冊信息，并管理這些信息。
2、用戶注冊。
3、接受用戶提交的實驗拓樸。 4、根據(jù)正在進行的實驗拓樸生成網(wǎng)橋表，下發(fā)至各節(jié)點機或中心控制節(jié)點。
利用管理平臺的效果
1、接受節(jié)點提交注冊信息
2、接受用戶用戶注冊。
3、接受用戶提交的實驗拓樸。 4、根據(jù)正在進行的實驗拓樸生成網(wǎng)橋表，下發(fā)至各節(jié)點機或中心控制節(jié)點。
本發(fā)明的效果是 1、本發(fā)明能夠將異地的實驗室通過Internet連接在一起，充分利用了多個實驗 室的資源。 2、本發(fā)明大大的提高了網(wǎng)絡實驗水平，能夠完成多個實驗室中無法完成的實驗。
3、本發(fā)明可以讓用戶得到與真實互聯(lián)網(wǎng)非常近似的網(wǎng)絡環(huán)境。


圖l是節(jié)點機的示意圖。 圖2是集中式結構的聯(lián)邦實驗室示意圖。 圖3是分布式結構的聯(lián)邦實驗室示意圖。
具體實施例方式
基于聯(lián)邦模型的網(wǎng)絡實驗方法，其特征在于 所述方法是在各個節(jié)點實驗室的實驗設備，作為實驗平臺的一個交換機和設置在
每個所述節(jié)點實驗室的一個節(jié)點機、以及一個所述各節(jié)點機共用的一個管理平臺組成的網(wǎng)
絡實驗網(wǎng)上依次按以下步驟實現(xiàn) 步驟(1)初始化所述的網(wǎng)絡實驗網(wǎng) 步驟(1. 1)每個節(jié)點實驗室都將所述各實驗設備的全部接口都連接至所述的一 個交換機，這些接口中至少有一個為管理接口 ，以保證所述交換機的連接并控制所述各實 驗設備，其他接口全部作實驗用。 步驟(1. 2)在所述交換機上，為每個實驗用的接口分配一個本交換機唯一的虛擬
局域網(wǎng)VLAN號，以保證所述各實驗用接口分開，所有的所述實驗設備的管理接口都劃分在
一個由所述各節(jié)點實驗室組成的聯(lián)邦實驗室給定的管理用虛擬局域網(wǎng)VLAN中。 步驟(1. 3)所述各節(jié)點機各通過一個trunk總線接口連接至所述交換機，以便從
所述交換機接收所有的所述實驗設備的所有接口的數(shù)據(jù)并向遠端接口發(fā)送數(shù)據(jù)。 步驟(1. 4)每個所述的節(jié)點實驗室向內置的所述節(jié)點機提交以下注冊信息，其中
包括節(jié)點單位名稱、節(jié)點機互聯(lián)地址、每個實驗設備的設備名稱、每個實驗設備所有接口
的IP地址、每個實驗設備的實驗用接口的名稱和相應的虛擬局域網(wǎng)VLAN號， 所述各節(jié)點機以集中式或分布式的連接方式，通過互聯(lián)網(wǎng)進行互聯(lián)，形成更大的
一個交換單元，稱為虛擬網(wǎng)橋，所述的虛擬網(wǎng)橋是指所述實驗設備接口的連接關系，每個所
述虛擬網(wǎng)橋中包含兩個或多個設備接口 ，所述虛擬網(wǎng)橋中的設備接口能進行數(shù)據(jù)交換， 所述各節(jié)點機把各自的所述注冊信息提交至一個通過虛擬網(wǎng)橋相連的所述共同
的管理平臺， 所述每個節(jié)點機上設置一個節(jié)點代理NodeAgent，供所述節(jié)點實驗室的實驗管理 員注冊實驗設備信息，同時把所述實驗設備信息提交至所述管理平臺，與所述集中式的連 接方式中的中心控制節(jié)點、或者與一個所述分布式連接方式中的其他節(jié)點機建立連接，還 從所述管理平臺獲取網(wǎng)橋表，根據(jù)該網(wǎng)橋表與所述中心控制節(jié)點或其他節(jié)點機進行數(shù)據(jù)轉 發(fā)，在所述集中式連接方式中，通過所述中心控制節(jié)點再與所述各節(jié)點機相連。
步驟(2)用戶按以下步驟進行網(wǎng)絡實驗 步驟(2. 1)初始時所述虛擬網(wǎng)橋向所述中心控制節(jié)點或其他節(jié)點機轉發(fā)只包括 管理用虛擬局域網(wǎng)VLAN號的轉發(fā)表； 步驟(2. 2)節(jié)點機運行所述節(jié)點代理Node Agent ; 步驟(2. 3)所述管理員通過所述節(jié)點代理Node Agent設備注冊界面，注冊本地設 備信息，接受用戶注冊； 步驟(2. 4)用戶向所述節(jié)點代理Node Agent提交實驗設備的連接拓撲；
步驟(2. 5)所述節(jié)點代理Node Agent通過所述虛擬網(wǎng)橋把所述實驗設備的連接 拓撲和節(jié)點機注冊信息發(fā)送至所述管理平臺； 步驟(2. 6)所述管理平臺根據(jù)收到的所述實驗設備連接拓撲，生成所述網(wǎng)橋表， 通過所述虛擬網(wǎng)橋下發(fā)到相對應的各節(jié)點機；步驟(2. 7)，步驟(2. 6)中所述各節(jié)點機根據(jù) 所述網(wǎng)橋表和節(jié)點機注冊信息進行數(shù)據(jù)轉發(fā)。
本方法的實施方式如下
1、管理節(jié)點部署 在管理節(jié)點運行管理平臺，實現(xiàn)以下功能
1)接受節(jié)點提交注冊信息；
2)接受用戶用戶注冊；
3)接受用戶提交的實驗拓樸； 4)根據(jù)正在進行的實驗拓樸生成網(wǎng)橋表，下發(fā)至各節(jié)點機或中心控制節(jié)點。
2、節(jié)點實驗室部署 每個節(jié)點實驗室需要有一臺供實驗設備接入的交換機和一個節(jié)點機。 如果接入交換機沒有足夠的接口連接所有的設備接口，也可以考慮使用多臺交換
機進行級聯(lián)，級聯(lián)接口需要使用trunk模式，保證所有VLAN的數(shù)據(jù)包都能通過。 3、實施步驟 對于每個節(jié)點實驗室，實施步驟如下 1)將所有實驗設備的管理接口接至接入交換機，在接入交換機上將這些接口的 VLAN設置成聯(lián)邦實驗室的管理VLAN 2)將所有實驗設備的實驗接口接至接入交換機，在接入交換機上為這些接口設置 管理VLAN外的其他VLAN號，保證沒有重復。 3)將接入交換機上聯(lián)至節(jié)點機，采用trunk連接，設置該連接能夠讓所有VLAN的 數(shù)據(jù)包都能通過。 4)節(jié)點機運行Node Agent。 5)管理員通過Node Agent設備注冊界面，注冊本地的設備信息，主要內容如下 a)節(jié)點單位名稱 b)節(jié)點機互聯(lián)網(wǎng)地址 c)每個實驗設備的設備名稱 d)每個實驗設備管理接口的IP地址 e)每個實驗設備實驗接口的名稱和為其分配的VLAN號 4、實施補充 l)Node Agent可以運行在一臺服務器上，也可以考慮用硬件實現(xiàn)。
2)當有新的節(jié)點加入時，重復以上步驟即可。
權利要求
基于聯(lián)邦模型的網(wǎng)絡實驗方法，其特征在于所述方法是在各個節(jié)點實驗室的實驗設備，作為實驗平臺的一個交換機和設置在每個所述節(jié)點實驗室的一個節(jié)點機、以及一個所述各節(jié)點機共用的一個管理平臺組成的網(wǎng)絡實驗網(wǎng)上依次按以下步驟實現(xiàn)步驟(1)初始化所述的網(wǎng)絡實驗網(wǎng)步驟(1.1)每個節(jié)點實驗室都將所述各實驗設備的全部接口都連接至所述的一個交換機，這些接口中至少有一個為管理接口，以保證和所述交換機的連接并由所述交換機控制所述各實驗設備，其他接口全部作實驗用。步驟(1.2)在所述交換機上，為每個實驗用的接口分配一個本交換機唯一的虛擬局域網(wǎng)VLAN號，以保證所述各實驗用接口分開，所有的所述實驗設備的管理接口都劃分在一個由所述各節(jié)點實驗室組成的聯(lián)邦實驗室給定的管理用所述虛擬局域網(wǎng)VLAN中。步驟(1.3)所述各節(jié)點機各通過一個trunk總線接口連接至所述交換機，以便從所述交換機接收所有的所述實驗設備的所有接口的數(shù)據(jù)并向遠端接口發(fā)送數(shù)據(jù)。步驟(1.4)每個所述的節(jié)點實驗室向內置的所述節(jié)點機提交以下注冊信息，其中包括節(jié)點單位名稱、節(jié)點機互聯(lián)地址、每個實驗設備的設備名稱、每個實驗設備所有接口的IP地址、每個實驗設備的實驗用接口的名稱和相應的所述虛擬局域網(wǎng)VLAN號，所述各節(jié)點機以集中式或分布式的連接方式，通過互聯(lián)網(wǎng)進行互聯(lián)，形成更大的一個交換單元，稱為虛擬網(wǎng)橋，所述的虛擬網(wǎng)橋是指所述實驗設備接口的連接關系，每個所述虛擬網(wǎng)橋中包含兩個或多個設備接口，所述虛擬網(wǎng)橋中的設備接口能進行數(shù)據(jù)交換，所述各節(jié)點機把各自的所述注冊信息提交至一個通過虛擬網(wǎng)橋相連的所述共同的管理平臺，所述每個節(jié)點機上設置一個節(jié)點代理NodeAgent，供所述節(jié)點實驗室的實驗管理員注冊實驗設備信息，同時把所述實驗設備信息提交至所述管理平臺，與所述集中式的連接方式中與所述各節(jié)點機經(jīng)Tunnel連接的的主控節(jié)點、或者與一個所述分布式連接方式中的其他節(jié)點機建立連接，還從所述管理平臺獲取網(wǎng)橋表，根據(jù)該網(wǎng)橋表與所述主控節(jié)點或其他節(jié)點機進行數(shù)據(jù)轉發(fā)，在所述集中式連接方式中，通過所述主控制節(jié)點再與所述各節(jié)點機相連步驟(2)用戶按以下步驟進行網(wǎng)絡實驗步驟(2.1)初始時所述虛擬網(wǎng)橋向所述主控節(jié)點或其他節(jié)點機轉發(fā)只包括管理用虛擬局域網(wǎng)VLAN號的轉發(fā)表；步驟(2.2)節(jié)點機運行所述節(jié)點代理Node Agent；步驟(2.3)所述管理員通過所述節(jié)點代理Node Agent設備注冊界面，注冊本地設備信息，接受用戶注冊；步驟(2.4)用戶向所述節(jié)點代理Node Agent提交實驗設備的連接拓撲；步驟(2.5)所述節(jié)點代理Node Agent通過所述虛擬網(wǎng)橋把所述實驗設備的連接拓撲和節(jié)點機注冊信息發(fā)送至所述管理平臺；步驟(2.6)所述管理平臺根據(jù)收到的所述實驗設備連接拓撲，生成所述網(wǎng)橋表，通過所述虛擬網(wǎng)橋下發(fā)到相對應的各節(jié)點機；步驟(2.7)，步驟(2.6)中所述各節(jié)點機根據(jù)所述網(wǎng)橋表和節(jié)點機注冊信息進行數(shù)據(jù)轉發(fā)。
全文摘要
基于聯(lián)邦模型的網(wǎng)絡實驗方法，是將多個異地實驗室的網(wǎng)絡設備通過Internet連接在一起，供用戶進行遠程網(wǎng)絡實驗的方法，屬于分布式遠程網(wǎng)絡實驗技術領域，其方法為，每個節(jié)點實驗室的設備通過接入交換機連接至其他實驗室的節(jié)點機，其他各實驗室的節(jié)點機再通過Internet進行互聯(lián)，從而將異地設備連接在一起，使用戶能夠使用多地的設備進行網(wǎng)絡實驗。
文檔編號H04L12/46GK101699792SQ20091023539
公開日2010年4月28日 申請日期2009年10月13日 優(yōu)先權日2009年10月13日
發(fā)明者吳建平, 姜彩萍, 張璽輝, 李星, 王繼龍, 田斌 申請人:清華大學