CN101151847B - 用于识别网络路径性能的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于聚合核心网络路径的性能特性的系统和方法，所述系统和方法允许计算通过核心网络的每条可用的候选路径上的消息流量性能，以识别出最佳核心网络路径。特殊的网络流量或消息包括指示沿着候选路径的各个跳上的诸如传输时间、延迟、抖动和丢失百分比之类的性能的属性。一种诊断处理器对这些消息进行解析以识别对应于性能的属性，并对解析所得的路由信息进行分析以计算期望的诸如路径上的可用带宽(例如，传输速率)之类的性能。包括这样的属性的消息可以包括链路状态属性(LSA)消息、专门用于枚举这样的属性的诊断探测消息，或者其它适合网络的网络流量。在特定配置中，所述消息可以是路径验证协议(PVP)消息。

Description

用于识别网络路径性能的系统和方法
背景技术
在虚拟专用网络(VPN)环境中，商行或企业连接诸如局域网(LAN)或其它子网之类的多个远程站点作为集成虚拟实体，所述集成虚拟实体提供无缝的安全性和传输，以使得每个用户看起来似乎彼此同在本地。在传统的VPN中，所述的一组子网经由由服务提供商操作的一个或多个共同的公共接入网络来互连。这样的子网互连通常被称为核心网络，并且包括具有由路由器和中继线构成的高速骨干的服务提供商。每个所述的子网和核心网络具有被称为边缘路由器的进入点，进入网络和从网络出来的流量流经所述的进入点。核心网络具有由被称为提供商边缘(PE)路由器的节点处理的入口/出口点，而子网具有被称为客户边缘(CE)路由器的入口/出口点，所述的路由器在关于虚拟专用网络(VPN)的因特网工程任务组(IETF)RFC 2547bis中被进一步讨论。
因此，VPN的子网之间的互连通常包括一个或多个核心网络。每个核心网络通常是一个或多个自治系统(AS)，这意味着其在包括在其中的节点(路由器)中采用和强迫执行共同的路由策略。因此，核心网络的节点经常采用可操作用于为大容量传输提供基于路径的路由的协议，这意味着该协议不仅指定目的地(与TCP/IP中一样)，而且还实现了允许唯一地识别端点并且还允许指定通过核心网络的特定路由路径的寻址策略。一个这样协议是由因特网工程任务组(IETF)RFC 3031定义的多协议标签交换(MPLS)协议。MPLS是将ATM网络的基于标签的转发和IP网络的基于分组的转发组合起来，然后在这种基础架构之上建立应用的协议。
传统的MPLS以及最近的通用MPLS(G-MPLS)网络都扩展了IP协议族以加速传统IP路由器所使用的转发方案，尤其是通过服务提供商所采用的核心网络的转发方案(相对于最终用户连接或支线)。传统路由器通常采用复杂耗时的路由查找和地址匹配方案，以通过检查所接收的分组的头部中的目的地地址来确定该分组的下一跳。经由所谓的标签交换路由器(LSR)机制，MPLS已经通过将转发判决基于简单的标签上而大大地简化了这种操作。因此，MPLS的另一个主要特征在于其将IP流量置于通过由所述标签指定的网络的特别限定的路径上的能力。一般来说，传统IP流量是不具有这种路径指定能力的。这样，MPLS提供了带宽保证和其它用于特定用户应用(或流)的差异服务特征。当前的基于IP的MPLS网络是为了提供诸如基于带宽的保证服务(即，服务质量，或QOS)、基于优先级的带宽分配以及抢占式服务(preemption service)等之类的高级服务而出现的。
因此，MPLS网络特别适合于VPN，这是因为它们服从于服务提供商网络(或者所谓的载波互连(Carrier’s Carrier interconnection))上的高速路由和安全性。因此，这种MPLS网络基于依路径而定的标准而不是IP中的源/目的地指定来执行路由判决，所述依路径而定的标准不仅指定目的地而且还指定中间路由器(跳)，而IP中的源/目的地指定将路由判决留给通过网络的每一“跳”处的各个节点和路由逻辑。
发明内容
在诸如MPLS网络之类的支持VPN环境的核心网络中，路由器互连限定了从表示入口路由器和出口路由器(点)的边缘路由器开始通过核心网络的路径。在核心网络的边缘处的提供商边缘(PE)路由器与在诸如LAN子网之类的客户网络的入口/出口处的客户边缘(CE)路由器相连。通过核心网络的路径可以包括核心网络中通过提供商(P)路由器的从入口PE路由器到出口PE路由器的许多“跳”。此外，通常存在通过核心网络的多条可能路径。传统的IP路由机制可能无法利用允许指定特定路径的标签交换路由。但是，在传统的标签交换路径(LSP)路由中，无法从可用路径中确定最佳路径。因此，本发明的配置部分地是基于这样的观察的：传统路由器无法识别从入口PE路由器到出口PE路由器的通过核心网络的最佳路径。可能难以或者无法确定满足QOS或者其它传递速率/带宽保证的路径。因此，执行基于QOS的流量的路由判决可能还成问题。因此，计算通过核心网络的特定路径的性能特性以允许识别经受特殊传递保证或期望的流量的最佳路径将是有益的。
当考虑传统的基于网络的IP VPNs时，感兴趣的用于核心网络诊断的网络性能属性一般分为两类路径特性及其它们的验证/诊断。第一类是关于基本的连通性的路径验证，其在申请日为2005年2月1日申请号为No.11/048,077题为“SYSTEM AND METHODS FOR NETWORK PATHDETECTION”的未决美国专利申请(代理案卷号：No.CIS04-52(10418))中被详细描述，该申请被通过引用而结合于此。
第二组对基于网络的VPN的客户而言感兴趣的特性是“实时”统计特性。这可以被宽松地限定为客户边缘路由器(CE)获得与特定路径有关的实时统计特性的能力，所述特定路径是CE用以承载其流量以跨过基于网络的VPN提供商的核心的路径。这样的属性特性包括(但不限于)延迟(单向的和来回的)、抖动和错误率(即：分组丢失/错误)。当前，这些类型的统计特性由一些服务提供商来提供，但是大部分是基于平均值的，而平均值不足以允许客户计算实时的路径特性。
传统的方法可能能够端到端地(例如，从客户站点到客户站点)向基于网络的VPN服务的客户端提供信息。但是，从客户站点的角度来看，这样的传统方法可能不能覆盖基于网络的VPN骨干网络的路径抖动、延迟和丢失的计算。该信息必须由服务提供商来获取，并且通常按在给定时间段(通常每月一次)内的平均测量的方式被传递给客户端。
为了在检测到诸如延迟之类的一些路径特性为异常的高时能够实时地认定特定路径以便更容易地进行错误排查，从而对断开的路径做出及时的修补，或者为了选择供替换的路径(即：改变路由行为对客户模糊网络故障)，或者简单地为了获取关于核心网络是否在给定的时间点上传递了所要求的路径属性的信息，可能需要各种诸如延迟和抖动之类的路径特性的不断更新的(高至逐分钟更新)值。在它们的客户边缘路由器之间的由客户做出的传统网络路径验证通常只能使用IP协议分组来验证端到端的路径。这些提供了关于整条端到端的路径的重要信息，但是并不提供任何关于在提供商PE路由器之间的核心网络路径的直接信息，所述的核心网络路径实际上承载其站点之间的IP流量。由于这个原因，客户可能无法确定特定问题位于网络的哪一段，或者在任意的特定时间点上传递了什么具体路径特性。当SLA变差的原因位于它们的PE到CE的链路上时，这些信息例如可以被基于网络的IP客户用于触发对那样的链路的适当的QoS参数设置调整，触发本地链路更新等。此外，这些信息由服务提供商使用MPLS专用工具和算法来收集，以确保它们在被用于纠正由其检测到的任何故障时的精确性和效率。此处公开了一种可以由基于网络的IP VPN服务的客户来收集那样的MPLS专用路径特性的方法。
因此，此处所讨论的配置实质上通过提供用于聚合核心网络路径的性能特性以允许计算通过核心网络的每条可用候选路径上的消息流量性能以确定最佳核心网络路径的系统和方法，来克服传统路径分析的那些方面。特定网络流量或消息包括指示沿着候选路径的各个跳上的诸如传输时间、延迟、抖动和丢失百分比之类的性能的属性。诊断处理器对这些消息进行解析以识别对应于性能的属性，并对解析所得的路由信息进行分析以计算期望的诸如路径的可用带宽(例如，传输速率)之类的性能。包括这些属性的消息可以包括链路状态属性(LSA)消息、专门用于枚举这些属性的诊断探测消息，或者其它适合网络的网络流量。在特定的配置中，所述消息可以是路径验证协议(PVP)消息，该消息在题为“SYSTEM ANDMETHODS FOR DETECTING NETWORK FAILURE”申请日为2004年12月1日的申请号为No.11/001,149的未决美国专利申请(代理案卷号为No.CIS04-40(10083))中被进一步讨论，该申请通过引用而结合于此。
通常，每个属性指示通过核心网络的一个或多个跳之间的性能特性。因此，从所述属性中收集得到的路由信息被根据其对应的特定跳来存储。跨过特定跳(即，在两个路由器之间)的属性的多个实例被用于计算该跳的性能特性(例如，对节点之间的几个消息的传输时间求平均)。特定路径性能的计算是通过对沿着路径的每一跳的性能特性进行聚合或求和而实现的。例如，可以对从在特定节点之间传输的三个连续消息中收集得到的时间戳属性求平均，以提供节点之间的典型的或期望的传输时间的指示。可以通过利用表示跨过特定跳的一连串传输的路由信息来求平均或者计算确定性的性能特性来聚合其它属性。
所收集的路由信息可以从流量分组、诸如上述的(CIS04-40)路径验证协议所采用的链路状态属性/标签交换路径(LSA/LSP)消息之类的管理消息中获得。这样的一连串跳限定了通过网络的路径，并且识别出所需要的性能特性，以使得路由器能够执行路由判决以选择最佳路径或者路由，通过该最佳路径来发送特定分组或特定的分组(消息)集合。因此，一般来说，所述的路由信息是从具有指示性能特性的属性的消息或分组中收集得到的，所述的性能特性包括但不限于传输时间、延迟、分组丢失和抖动，仅列举几个示例性的性能特性。
更详细地，在以下的示例性配置中公开的识别网络路由路径的方法包括：识别多条网络路径作为源和目的地之间的候选路径；识别所述候选路径中可操作用于传输重要消息流量的特定路径；通过在所识别出的特定路径上检查具有指示性能特性的属性的消息，从而收集指示网络节点之间的性能特性的网络路由信息；以及根据至少一种性能特性来聚合识别出的路由信息。诊断处理器通过识别对应于所需要的性能特性的网络路径来将经聚合的路由信息应用于网络节点之间的网络路径的路由判决，其中网络路径由多个网络节点限定。其中所述消息是适于收集和报告路由信息的诊断探测消息。并且，收集网络路由信息还包括：向所述识别出的特定路径发送一组诊断探测消息，所述诊断探测消息可操作用于触发探测答复的发送；如果接收到探测答复，则对所述探测答复进行分析，以确定所述特定路径的性能属性；以及如果没有接收到所述探测答复，则推断沿所述识别出的特定路径存在连通性问题。如果接收到探测答复，则聚合还包括：在所识别出的特定路径上检查具有指示性能特性的属性的所述消息；和扫描所述经检查的消息以得到所述属性。
聚合路由信息包括：识别具有指示性能特性的属性的消息；以及对所述属性进行解析以提取对应于所述性能特性的路由信息。这样的路由信息通常对应于特定节点和至少一个其它节点之间(即，网络的跳)的特性。诊断处理器根据各个节点之间的性能特性来存储所提取的路由信息或相反地使路由信息可被利用，以用于随后由路由器做出的路由判决。
首先通过识别多条“重要的”网络路径作为源和目的地之间的候选路径来将路由信息应用于路由操作，所述的“重要的”路径例如受到大量需求的瓶颈和入口/出口点。诊断处理器利用所提取的路由信息来为每条候选路径计算指示每条所述的候选路径的源和目的地之间的消息流量性能的总性能。典型地，基于性能特性的几个采样的平均期望提供了未来性能的展望。诊断处理器随后基于计算出的总性能来指定特定候选路径作为最佳路径。已经识别出可操作用于传输重要消息流量的特定路径之后，诊断处理器在识别出的特定路径上检查具有指示性能特性的属性的消息，并对经检查的消息进行扫描(解析)以得到所述属性。
此处所讨论的配置可以在路由判决中采用服务质量(QOS)标准，其中应用性能特性还包括根据预定的QOS标准来指定待测量的属性。路由器随后在具有符合特定QOS标准的性能特性的路径上路由网络流量，其中所述的性能特性通常至少包括传输时间、分组丢失、分组延迟和抖动中的至少一种。与其它经保证的传递责任的QOS有关的配置可以枚举一组服务质量(QOS)层次级别，所述的QOS级别指示期望的吞吐量性能，并将通过核心网络的每条路径与一个QOS级别关联起来。随后路径被基准化(benchmark)或被指定，以对计算出的性能属性与所关联的QOS级别进行比较，以选择性地在特定路径上路由消息流量。
在特定的配置中，消息采用以上所引用的路径验证协议，其中所述消息是适于收集和报告路由信息的诊断探测消息。因此，诊断探测器向识别出的特定路径发送一组诊断探测消息，其中所述的诊断探测消息可操作用于触发探测答复的发送，并对该探测答复进行分析以确定所述的特定路径的性能属性。此外，如果没有接收到探测答复，则这样的探测允许推断识别出的路径存在连通性问题。否则，诊断处理器根据从其接收探测答复的节点来组织所接收的探测答复，并对经组织的对应于所发送的诊断探测消息的探测答复进行分析，以计算沿着所述路径的跳的路由特性，其中所述节点中的每一个限定沿着所述路径的一跳。这样，诊断处理器基于一组被连续识别的消息来计算各个节点之间的期望性能。
在替换配置中，收集网络路由信息包括接收链路状态广告(LSA)消息，累积存储库中的所收集的网络路由信息，并对该网络路由信息进行分析以识别路径特性，其中所述的LSA消息具有指示路由信息的属性。
特定配置(特别是那些与由QOS驱动的吞吐量有关的配置)趋向于将注意力集中在作为性能特性的传输时间或速度上。这样的配置识别多条网络路径作为源和目的地之间的候选路径，并将网络路由信息应用于节点之间的多条路径，以计算所选择的节点之间的传播时间。诊断处理器为每条候选路径计算指示每条所述候选路径的源和目的地之间的消息流量性能的总传输时间，并基于所述总传输时间来指定特定候选路径作为最佳路径。
本发明的替换配置包括诸如工作站、手持或膝上计算机或者专用计算器件等之类的配置有软件和/或电路的多道程序设计或多处理的计算机化的器件(例如，如上所概括的处理器)，以对在此公开的作为本发明的实施例的任何或所有方法操作进行处理。本发明的又一实施例包括诸如Java虚拟机和/或能够独自操作或与多处理计算机化器件彼此结合地操作的操作系统之类的软件程序，以执行以上所概括的且在后面详细公开的方法实施例步骤和操作。那样的一种实施例包括一种计算机程序产品，该计算机程序产品具有包括在其上编码的计算机程序逻辑的计算机可读介质，当在具有几个存储器和处理器的多处理计算机化器件中执行所述的计算机程序逻辑时，该计算机程序逻辑使处理器运行程序以执行在此作为本发明的实施例来公开的操作，以执行数据访问请求。本发明的这种设置典型地被提供作为软件，在诸如光介质(例如，CD-ROM)、软盘或硬盘之类的计算机可读介质或者诸如固件之类的其它介质上设置或编码的代码和/或其它数据(例如，数据结构)，或者在一个或更多个ROM或RAM或PROM芯片中的微代码，现场可编程门阵列(FPGAs)，或者作为专用集成电路(ASIC)。所述的软件或固件或其它这样的配置可以被安装到计算机化的器件上(例如，在操作系统执行环境设置的过程中)，以使所述的计算机化的器件执行此处作为本发明的实施例来说明的技术。
附图说明
从如附图所示的本发明的特定实施例的下述说明中，本发明的上述及其它目的、特征和优点将一目了然，在所述的附图中，不同视图中的相同标号指的是相同的部分。附图不一定按比例绘制，相反，在示出本发明的原理的部分上可以着重强调。
图1是一种网络通信环境的上下文图，其描述了MPLS核心网络上的子网之间的虚拟专用网络(VPN)；
图2是应用性能特性来计算最佳路径的流程图；
图3是在图1的网络中应用性能特性来计算最佳路径的一个示例；以及
图4-8是更详细地应用性能特性的流程图。
具体实施方式
在传统IP网络中的网络路由诊断通常是基于端点连通性的。因此，传统的IP路由机制无法利用允许指定特定路径的标签交换路由。此外，在传统的标签交换路径(LSP)路由中，可能无法从可用路径中确定最佳路径。因此，本发明的配置部分基于这样的观察结果的：传统路由器不识别通过核心网络的从入口PE路由器到出口PE路由器的最佳路径。可能难以或无法获得满足QOS或者其它传输速度/带宽保证的路径的确定。因此，执行针对有保证的传输阈值(例如，基于QOS的流量)的路由判决可能还成问题。因此，计算通过核心网络的特定路径的性能特性，以允许识别经受特殊传输保证或期望的流量的最佳路径是有益的。
因此，通过提供用于聚合核心网络路径的性能特性，以允许计算通过核心网络的每一个可用候选路径上的消息流量性能以用于识别最佳核心网络路径的系统和方法，此处讨论的配置基本克服了传统路径分析的那些方面。此外，采用此处所定义的诊断处理器的路由器或其它连通设备采用这样一组机制：该组机制允许控制有权请求诸如轮询速率之类的信息的客户的子网，从而防止PE的不合理开销。特殊网络流量或消息包括指示性能的属性，例如，传输时间、延迟、抖动和丢弃百分比。诊断处理器对这些消息进行解析以识别对应于性能的属性，并对所产生的解析出的路由信息进行分析以计算期望的性能，例如路径的可用带宽(例如，传播速率)。包括这些属性的消息可以包括链路状态属性(LSA)消息、将目标特别定位于枚举这些属性的诊断探测消息，或者其它网络的合适网络流量。以下将进一步讨论的配置针对用于收集基于网络的IP VPN的大量路径特性的技术。特别地，本发明的方法公开了该服务的客户是如何收集路径抖动、分组丢失和分组延迟的。
图1是描述在MPLS核心网络140上的子网之间的虚拟专用网络(VPN)的网络通信环境100的上下文图。参考图1，环境100包括与核心网络140互连的本地VPN子网110(即LAN)和远程VPN子网120。子网110、120中的每一个分别服务于耦合到子网110、120中的一个或多个前缀112、122的多个用户114-1...114-6。子网110、120包括与提供商边缘PE1...PE3(一般地，PE n)路由器相连的客户边缘路由器CE1...CE4(一般地，CE n)，所述提供商边缘路由器表示核心网络140的入口点和出口点。核心网络140包括限定通过核心网络140的一条或多条路径160-1...160-2(一般地，160)的提供商路由器P1...P3(一般地，Pn)。注意，虽然示例性路径160标识PE到PE的路由，但是此处公开的方法也可应用于替换配置中的PE-CE和CE-CE路径。
在服务于VPN的示例性MPLS网络的上下文中，以下是用于说明性目的的示例网络拓扑。图中，“CE”指的是客户边缘(即，基于客户的)路由器。“PE”表示提供商边缘路由器，其将提供商网络的边缘和客户网络的边缘区分开来。通常，许多CE附接于单个PE路由器，该PE路由器承担了用于许多CE的聚合功能。虽然有时候可能会简单地使用由不同的“最后一英里(last mile)”载波提供的两条网络链路来将CE附接于同一PE，但是一般来说每个CE至少利用一条网络链路被附接到提供商网络，并且经常被附接在多个地方以形成冗余的或“多宿主的(multi-homed)”配置。“P”路由器是提供商网络的核心路由器。这些路由器组成了提供商核心网络的基础架构。各种路由器130-1...130-10共同地限定了在MPLS环境的上下文中的多个节点。
这样的MPLS网络通常开始并终止于PE路由器。通常，使用诸如边界网关协议4(BGP-4)之类的动态路由协议或者静态路由来在CE和PE之间路由分组。但是，可以运行CE和PE器件之间的MPLS。示出了这种主题的简单的MPLS拓扑如下所示：
CE---PE---P-P-PE---CE
存在两种基本的以下描述的机制适用的情况。在第一种情况下，CE-PE链路运行某种非MPLS协议。在第二种情况下，CE-PE链路运行MPLS，例如标签分发协议(LDP)或者利用标签分发的BGP，以在彼此之间分发标签。当客户正在从基于网络的VPN提供商获取载波服务(Carrier’s Carrierservice)时，这种配置是典型的。在任一情况下，此处的机制都是可适用的。
图2是用于将性能特性应用于计算在图1的网络中的最佳路径160的流程图。参考图1和图2，在此处的示例性配置中所公开的识别网络路由路径160的方法包括收集指示网络节点130之间的性能特性的网络路由信息(如步骤200所示)。所述的路由信息包括从一个或多个消息150的属性中计算所得的性能特性，例如传输时间、分组延迟、分组抖动和分组丢失。在如上所述的示例性配置中，作为对诊断探测消息148的响应，属性是可获取的，根据路径验证协议(PVP)，所述的诊断探测消息148也称为路径验证消息。可替换地，路由信息(即，属性)也可以从其它消息150(例如链路状态(LSA/LSP)消息和其它路由流量)中获得。
在以下将进一步讨论的示例性配置中，客户端有能力识别一组“重要的”目的地，针对所述“重要的”目的地需要实时地收集路径属性(由于有必要测量特定路径的性能)。注意，术语“实时”并不是指得到路径属性的频率，而是用于说明这样一个事实：这些信息是基于经授权的CE的明确请求而收集的。
已经确定“重要的”或者有重要意义的前缀(可以是整组的路由器，或者仅仅是其子集)之后，客户端具有根据抖动可配置的计时器的超时来触发或者手动触发用于这些前缀的端到端的数据平面路径属性的检查的能力。
接收路由器130根据至少一个性能特性(例如传输时间或分组丢失)来聚合识别出的路由信息，以巩固属性并允许拟定确定性标准(即，同类比较)，如步骤201所示。例如，诸如从节点A到B的传播延迟之类的性能特性与具有表示从节点A发送并到达节点B的时间戳属性的消息相关。在特别配置中，采用的是诊断探测消息(即，采用的是PVP消息)。在计时器超时或者手动触发之后，客户端可以向PE发出请求PVP消息，所述的请求PVP消息列出了将被测量的一组路径属性。在以上引用的未决美国专利申请No.11/001,149中进一步定义了PVP协议。
然后，路由器130的后续调度通过确定对应于所需要的性能特性的网络路径来应用所述聚合的路由信息来执行用于网络节点130之间的网络路径160的路由判决，其中所述的网络路径由多个网络节点限定，如步骤202所示。所收集的属性一般地指示特殊节点130之间的性能特性。但是，如上所述，通过核心网络140的路径160通常跨过至少数个节点130，并且可能很多个。因此，对应于沿着路径160的每一“跳”的路由信息被用于通过累积包括在给定路径160中的所有跳来计算该路径的期望性能。
在示例性情况中，CE采用PVP来启动动态计时器T。超时之后，如果没有接收到该PVP请求的PVP答复，则可以发送另一个PVP请求，直到连续尝试的最大数目N。所述的计时器将由CE来动态地计算，并且将是基于要求路径160的特性的特定应用。
可替换地，在接收到PVP请求148之后，PE应当首先验证CE是否被授权发送该请求。如果CE请求是不合法的，则向请求的CE返回PVP错误消息。然后，PE应当使用包含在所述请求中的信息来获取相关的信息集合(如果可能)。所述PE通过向目的地PE发送测试流量来实现这个，并测量待考察的属性，所述的目的地PE是针对给定VPN目的地的下一跳出口点。例如，如果测量分组丢失，则PE应当发送数个消息148，并且还要计算有多少得到答复。在抖动和延迟的情况中，PE应当将来自测试分组148的时间戳信息与本地信息结合起来以跟踪时间。在所有的情况中，如果基于网络的VPN服务的骨干利用MPLS作为其转发机制，则优选的是将依MPLS而定的工具用于测量这些路径160的特性，从而提供数据平面的精确测量。
如果请求148能够得到满足，则应当通过PVP答复来将结果提供给CE客户端(注意，希望PVP服务器处理是无状态的，并且应该在预定时间阈值后删除计算出的值)。如果在PE处的PVP服务器处理无法得到信息，则随后应当返回PVP错误消息150以及指定错误根本原因的错误代码。此外，PE还应当逐个PE地监视接收这些请求的速率，并且可能默默地丢弃额外的请求，调整这些请求的速率或者返回PVP错误代码消息并抑制任何另外的请求。
例如，经常被仔细地检查的一个性能特性是节点130之间的传输时间。在特殊配置中，在一个网络中的多个路由器130通过使用诸如网络时间协议(NTP)之类的同步协议来彼此同步它们相应的时钟。路由器130在整个网络140中洪泛诸如基于LSA/LSP的消息之类的网络配置消息148，以将网络配置改变的状况信息广告给其它路由器。当发起各个网络配置消息148时，各个路由器通过使用其同步时钟来生成时间戳以包含在网络配置消息的字段中。接收到该网络配置消息的其它路由器130通过将所接收的网络配置消息的时间戳属性(例如，发起时间)与其自身的时钟(例如，接收路由器的时钟)相比较来识别在网络140上的与该网络配置消息相关联的行进时间属性，以计算指示所述网络配置消息在网络上被从发起源传送到相应接收节点130花费多长时间的传输时间值。
在本示例中，接收到各个网络配置消息148的每个路由器130通过将网络配置消息的各个时间戳(例如，发起时间)与其各自的时钟(例如，接收路由器的时钟)相比较来识别与网络配置消息相关联的行进时间(或者洪泛时间)，以计算指示所述网络配置消息在网络上被从发起者路由器传送到相应接收路由器花费多长时间的传输时间值。
图3是应用性能特性来计算图1的网络中的最佳路径的示例。参考图3，图1的VPN环境100被更详细地示出，包括具有性能属性152的多个消息150-1...150-10。如上所述，可以响应于多种触发而发送消息150。在示例性的配置中，采用了专门用于得到消息150和相应属性152的诊断探测消息148。这种诊断探测消息148可以是路径验证协议(PVP)的一部分，如以上所讨论的未决专利申请中所进一步讨论的。此外，这种消息150可以是链路状态(LSA/LSP)消息，或者是包括性能属性152的其它消息流量。在上述的每一种情况中，指示性能特性的属性152都由路由器PE1130-3接收。
示例性路由器PE1包括接口132，接口132具有多个用于在正常的路由操作过程中通过网络140接收和转发消息流量的端口134。路由器PE1还包括诊断处理器140，用于执行此处所讨论的路径诊断和核实。诊断处理器140包括属性嗅探器(sniffer)142，属性嗅探器142可操作用于识别具有与性能有关的属性的消息150，并且还可操作用于按无损的(non-destructive)方式来得到属性152，所述的无损方式不会影响外来的路由操作。诊断处理器140还包括特性聚合器146和路径调度器144，特性聚合器146用于对多个消息150的属性进行分析以识别趋向(trend)，路径调度器144用于基于诸如QOS保证之类的标准来将路径特性应用于路由判决。例如，已经识别出提供在200ms中跨过核心网络140的传播的路径160，路径调度器144(调度器)例如可以执行路由判决以采用该路径160用于与比如210ms的QOS保证相关联的消息流量。因此，获得了在一条路径上路由流量足以满足这些QOS需求的最佳路由判决，但是调度器144并不需要对在100ms的路径160上的流量进行路由，对于更重要的流量可能需要那样的路由。
表1：性能特性
  消息  节点1  节点2   属性
  150-1  PE1  P2   41ms
  150-2  PE1  P2   39ms
  150-3  PE1  P3   31ms
  150-4  PE1  P3   29ms
  150-5  P2  P1   45ms
  150-6  P2  P1   51ms
  150-7  P3  P1   22ms
  150-8  P3  P1   25ms
  150-9  P3  P1   28ms
  150-10   P1   PE3   30ms
属性嗅探器142收集属性152以存储在存储库170中。存储库170存储了根据标准化标准(例如路径、跳和路由器130)作为路由信息172的属性152，它们可被应用于待考察的性能特性。表1示出了示例性的一组性能特性174，其存储了不同节点130之间的传输时间。因此，从节点150-1...150-10之间的许多跳中获得的连续尝试的性能特性174(即，属性)与属性值一起被存储在表1中，例如给定示例中的传输时间。
特性聚合器146利用性能特性174来计算路径诊断176(特性)，表示从可用属性152中计算所得的确定性期望。如表2所示，通过对从两个特定节点130之间的一系列跳中获得的所收集的属性152求平均可以计算每一跳的期望传输时间。路径160的总性能是通过对沿着路径160的每一跳的平均求和来计算的，以下将进一步讨论。
表2：路径诊断
  路径  端点1  端点2   性能特性
  160-1  PE1  PE3   120ms
  160-2  PE1  PE3   85ms
图4-8是使用以上的图3的示例性网络以及表1和2的路由信息来更详细地应用性能特性的流程图。参考图1、3和8以及表1和2，在路由器PE1中配置的诊断处理器140可操作用于执行如下所进一步讨论的路径诊断。这样的诊断处理器140还适用于其它路由器130-1...130-10，但是为了简单起见，仅从路由器PE1的角度来示出该诊断处理器140。因此，诊断处理器140识别多条网络路径作为源和目的地之间的候选路径160，例如PE1和PE3130-3、130-8之间的路径160-1、160-2，如步骤300所示。在示例性配置中，这样的路径160表示跨过核心网络140的PE-PE互连，因此包括识别沿着通过核心网络140的一条或多条候选路径160的多个节点130，以用于监视和分析。通常，诊断处理器140识别可操作用于传输重要消息流量的特定路径160，如步骤301所示，因此避免了将小容量或者过量的非争论性路由器连接包括在内的负担。
属性嗅探器142或者可操作用于接收和检查网络消息(分组)150的其它处理在识别出的特定路径160上检查具有指示性能特性的属性152的消息150，如步骤302所示。因此，属性嗅探器142识别网络节点130之间的具有指示性能属性的网络路由信息的分组152，如步骤303所示。如上所述，这些属性包括与性能有关的度量或变量，例如，传播(即，传输)时间、延迟、丢失和抖动等。这种识别可以根据诸如PVP之类的诊断协议，或者通过其它解析或扫描机制，例如由下层网络协议(即MPLS或TCP/IP)所采用的识别协议控制序列。
在步骤304中执行检查以确定诸如PVP之类的协议是否在使用中，如步骤304所示。如果PVP在使用中，则所接收的(即嗅探到的)消息是适合于收集和报告路由信息的诊断探测消息，如步骤305所示。被使能了这种诊断探测能力(即，使能了PVP)的路由器130在识别出的特定路径160上采用诊断探测消息148，在识别出的特定路径160中诊断探测消息148可操作用于触发从其它目的地路由器130发送探测答复150。因此，路由器PE1沿着候选路径向至少一个节点130发送多个诊断探测消息148，如步骤306所示。探测消息148诱发来自在候选路径160上的路由器130的响应性探测答复150，因此，如果没有接收到探测答复，则诊断处理器140推断在识别出的特定路径160上存在连通性问题，如步骤307所示。
否则，特性聚合器146响应于属性嗅探器142而识别具有指示性能特性的属性的进入消息150，如步骤308所示。由于进入消息150可能是探测答复、LSA、或者其它承载属性的消息，因此收集路由信息可能导致特性聚合器146接收到诸如链路状态广告(LSA)消息、探测消息、或者路由器流量消息之类的各种消息，其中所述的消息包括指示路由信息的属性，如步骤309所示。
因此，特性聚合器146对经检查的消息进行扫描以得到属性152，如步骤310所示。扫描包括对属性进行解析以提取对应于性能特性的路由信息，如步骤311所示。因为所述属性是由消息150在其穿过网络节点130时所收集的，因此属性包含对应于特定节点130与一个或多个其它节点130之间的特性的路由信息。聚合器146累积收集的来自经解析的属性的网络路由信息，如步骤312所示。按这种方式的累积包括根据一个或多个性能特性来聚合识别出的路由信息，如步骤313所示，并且根据从其接收属性152的节点130来对所接收的诸如从诊断探测答复150解析得到的属性之类的属性152进行组织，所述的节点中的每一个限定了沿着路径160的一跳，如步骤314所示。一连串的消息150致使了由性能特性174和跳所布置的属性的聚合，使得能够进行进一步的基于路径的处理，如表1所示。聚合器146对来自对应于所发送的诊断探测消息148的经组织的探测答复150的属性152进行分析，以计算沿着路径的跳的路由特性，如步骤315所示。
聚合器146随后对用属性152指定的性能特性174进行分析，以确定特定路径160的性能属性，如步骤316所示。聚合器146对网络路由信息172进行分析以识别路径160的适用于通过核心网络140的整条路径的特性，从而涵盖包括在该路径中的组成跳，如步骤316所示。聚合器将所提取的在各个节点130之间的根据性能特性174来聚合的路由信息172作为路径诊断176(表2)来存储在存储库170中，如步骤317所示。
路径调度器144通过识别对应于所需要的性能特性的网络路径160来将经聚合的路由信息172应用于网络节点130之间的网络路径160的路由判决，其中所述网络路径160各自由多个网络节点130来限定，如步骤318所示。因此，例如通过将各个跳的特性相加或求和，表1的每个节间跳(internodal hop)的性能特性确定了最佳路径。
因此，调度器144通过基于一组连续识别出的消息150计算各个节点130之间的期望的性能来应用路由信息172，如步骤319所示。根据所提取的路由信息172，调度器144为每一条候选路径160计算指示每条候选路径160的特定源和目的地(通常，即PE路由器130)之间的消息流量性能的总性能，如步骤320所示。在图3以及表1和2的示例性情况中，路径调度器144为每一条候选路径160-1和160-2计算指示每一条候选路径160的源和目的地(即，PE1到PE3)之间的消息流量性能的总传输时间。换句话说，通过使用传输时间作为性能特性，路径调度器144将网络路由信息172应用于节点之间的多条路径160，以计算所选择的节点PE1和PE3之间的传输时间。
为了计算特定上下文(即，有保证的传输情况)下的最佳路径，根据预定的QOS标准通过指定待测量的属性来应用有保证的传输参数，如步骤322所示。QOS标准指示哪些性能特性被应用以及所需的特定性能值，例如传输时间。因此，路径调度器144枚举一组服务质量(QOS)层次级别，其中QOS级别指示期望的吞吐量性能，如步骤323所示，并且将每一条候选路径160与一个QOS级别相关联，如步骤324所示。路径属性允许路径调度器144认定所述路径满足特定的QOS级别，例如从PE1到PE3的传输时间在100ms内。路径调度器对计算出的性能属性与关联的QOS级别进行比较，以选择性地在特定路径上路由消息流量，如步骤325所示。
路径调度器144随后可以在具有符合特定QOS标准的性能特性的路径160上路由网络流量，所述的性能特性至少包括传输时间、分组丢失、分组延迟和抖动中的一个，如步骤326所示。因此，在图3的示例中，路径调度器144基于总传输时间来指示特定的候选路径160作为最佳路径，如步骤327所示。例如，路径160-2将被选择用于要求从PE1到PE3的传输时间为100ms的QOS流量，因为路径160-1呈现了120ms的路径诊断，从而无法支持这样的性能。
本领域的技术人员应当轻易地了解到此处所限定的用于识别网络路由路径的程序和方法是可以用很多种形式来交付到处理器件的，所述的形式包括但不限于：a)永久地存储在诸如ROM器件之类的不可写存储介质上的信息；b)可修改地存储在诸如软盘、磁带、CD、RAM器件之类的可写存储介质以及其它磁和光介质上的信息；或者c)通过通信介质(例如像在诸如因特网或电话调制解调线路之类的电子网络上一样，使用基带信令或宽度信令技术)来传递给计算机的信息。所述的操作和方法可以在可执行软件的物体中或者作为嵌入在载波中的指令集来实现。可替换地，此处公开的操作和方法可以全部或部分地使用硬件部件或者使用硬件部件、软件部件和固件部件的组合来实现，所述的硬件部件例如是专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或者其它硬件部件或器件。
虽然已经通过参考附图来具体地示出和描述了用于确定网络路由路径的系统和方法，但是本领域技术人员应当了解在不脱离由所附的权利要求涵盖的本发明的范围的情况下可以在其中做出各种形式上和细节上的改变。因此，除了受限于后面的权利要求之外，本发明将不受任何限制。

Claims (19)

1.一种用于识别网络路由路径的方法，其包括：
识别多条网络路径作为源和目的地之间的候选路径；
识别所述候选路径中可操作用于传输重要消息流量的特定路径；
通过在所识别出的特定路径上检查具有指示性能特性的属性的消息，从而收集指示网络节点之间的性能特性的网络路由信息；
根据至少一种性能特性来聚合所述识别出的路由信息；以及
通过识别对应于所需要的性能特性的网络路径来将所述经聚合的路由信息应用于在所述网络节点之间的网络路径的路由判决，所述网络路径由多个所述网络节点来限定，
其中所述消息是适于收集和报告路由信息的诊断探测消息，并且
其中收集网络路由信息还包括：
向所述识别出的特定路径发送一组诊断探测消息，所述诊断探测消息可操作用于触发探测答复的发送；
如果接收到探测答复，则对所述探测答复进行分析，以确定所述特定路径的性能属性；以及
如果没有接收到所述探测答复，则推断沿所述识别出的特定路径存在连通性问题，
其中如果接收到探测答复，则聚合还包括：
在所识别出的特定路径上检查具有指示性能特性的属性的所述消息；和
扫描所述经检查的消息以得到所述属性。
2.如权利要求1所述的方法，其中聚合还包括：
识别具有指示性能特性的属性的消息；
对所述属性进行解析，以提取对应于所述性能特性的路由信息，路由信息对应于特定节点和至少一个其它节点之间的特性；以及
根据在各个节点之间的性能特性来存储所述所提取的路由信息。
3.如权利要求2所述的方法，其中应用还包括：
利用所述所提取的路由信息来为每条所述候选路径计算指示每条所述候选路径的源和目的地之间的消息流量性能的总性能；以及
基于所述计算出的总性能来指示特定候选路径作为最佳路径。
4.如权利要求3所述的方法，其中应用还包括：
根据预定的QOS标准来指定待测量的属性；以及
在具有符合特定QOS标准的性能特性的路径上路由网络流量，所述性能特性包括传输时间、分组丢失、分组延迟和抖动中的至少一种。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
识别沿着一条所述候选路径的多个节点；
向沿着所述候选路径的至少一个节点发送多个诊断探测消息；
根据从其接收到探测答复的节点来组织所述所接收的探测答复，每个所述节点限定沿着所述路径的一跳；以及
分析对应于所发送的诊断探测消息的所述经组织的探测答复，以计算沿着所述路径的跳的路由特性。
6.如权利要求5所述的方法，还包括基于一组连续识别出的消息来计算在各个所述节点之间的期望性能。
7.如权利要求6所述的方法，其中收集网络路由信息还包括：
接收链路状态广告(LSA)消息，所述LSA消息具有指示路由信息的属性；以及
累积所述所收集的网络路由信息；以及
分析所述网络路由信息以确定路径特性。
8.如权利要求1所述的方法，还包括：
将所述网络路由信息应用到所述节点之间的多条路径，以计算所选择的节点之间的传播时间；
为每条所述候选路径计算指示每条所述候选路径的源和目的地之间的消息流量性能的总传输时间；以及
基于所述总传输时间来指示特定候选路径作为最佳路径。
9.如权利要求8所述的方法，其中应用还包括：
枚举一组服务质量(QOS)层次级别，所述QOS级别指示期望的吞吐量性能；
将每条所述路径都与一个QOS级别相关联；以及
将所述计算出的性能属性与所关联的QOS级别相比较，以选择性地在特定路径上路由消息流量。
10.一种数据通信设备，其具有用于分析网络路由路径的诊断处理器，所述诊断处理器可操作用于识别多条网络路径作为源和目的地之间的候选路径并识别所述候选路径中可操作用于传输重要消息流量的特定路径，并包括：
属性嗅探器，所述属性嗅探器可操作用于通过在所识别出的特定路径上检查具有指示性能特性的属性的消息，从而收集指示网络节点之间的性能特性的网络路由信息；
特性聚合器，所述特性聚合器可操作用于根据至少一种性能特性来聚合识别出的路由信息；以及
路径调度器，所述路径调度器可操作用于通过识别对应于所需要的性能特性的网络路径来将所述经聚合的路由信息应用于在所述网络节点之间的网络路径的路由判决，所述网络路径由多个所述网络节点限定，
其中所述消息是根据预定协议适于收集和报告路由信息的诊断探测消息，其中所述诊断处理器还可操作用于：
向所述识别出的特定路径发送一组诊断探测消息，所述诊断探测消息可操作用于触发探测答复的发送；
如果接收到探测答复，则对所述探测答复进行分析以确定所述特定路径的性能属性；以及
如果没有接收到所述探测答复，则推断沿所述识别出的特定路径存在连通性问题，
其中，如果接收到探测答复，则所述特性聚合器还可操作用于在所识别出的特定路径上检查具有指示性能特性的属性的所述消息，并扫描所述经检查的消息以得到所述属性。
11.如权利要求10所述的数据通信设备，其中所述特性聚合器还可操作用于：
对属性进行解析以提取对应于所述性能特性的路由信息，路由信息对应于特定节点和至少一个其它节点之间的特性，所述数据通信设备还包括存储库，所述存储库可操作用于存储根据各个所述节点之间的性能特性提取出的路由信息。
12.如权利要求11所述的数据通信设备，其中所述路径调度器可操作用于：
利用所述所提取的路由信息来为每条所述候选路径计算指示每条所述候选路径的源和目的地之间的消息流量性能的总性能；以及
基于所述计算出的总性能来指示特定候选路径作为最佳路径。
13.如权利要求12所述的数据通信设备，还包括指示服务质量(QOS)标准的QOS指定，所述路径调度器可操作用于：
根据预定的QOS标准来指定待测量的属性；以及
在具有符合特定QOS标准的性能特性的路径上路由网络流量，所述性能特性包括传输时间、分组丢失、分组延迟和抖动中的至少一个。
14.如权利要求10所述的数据通信设备，其中所述诊断处理器还可操作用于：
识别沿着一条所述候选路径的多个节点；
向沿着所述候选路径的至少一个节点发送多个诊断探测消息；
根据从其接收到所述探测答复的节点来组织所接收的探测答复，每个所述节点限定沿着所述路径的一跳；
分析所述经组织的对应于所发送的诊断探测消息的探测答复，以计算沿着所述路径的跳的路由特性；以及
基于一组连续识别出的消息来计算在各个所述节点之间的期望的性能。
15.如权利要求10所述的数据通信设备，其中所述诊断处理器还可操作用于：
将所述网络路由信息应用到节点之间的多条路径，以计算在所选择的节点之间的传播时间；
为每条所述候选路径计算指示每条所述候选路径的源和目的地之间的消息流量性能的总传输时间；以及
基于所述总传输时间来指示特定候选路径作为最佳路径。
16.如权利要求15所述的数据通信设备，其中所述特性聚合器还可操作用于：
枚举一组服务质量(QOS)层次级别，所述QOS级别指示期望的吞吐量性能；
将每条所述路径都与一个QOS级别关联起来；
将所述计算出的性能属性与所关联的QOS级别相比较，以选择性地在特定路径上路由消息流量；以及
根据所述消息流量持有的QOS级别来执行用于路由所述消息流量的路由判决。
17.一种用于识别网络路由路径的设备，其包括：
用于识别多条网络路径作为源和目的地之间的候选路径的装置；
用于识别所述候选路径中可操作用于传输重要消息流量的特定路径的装置；
用于通过在所识别出的特定路径上检查具有指示性能特性的属性的消息，从而收集指示网络节点之间的性能特性的网络路由信息的装置；
用于根据至少一种性能特性来聚合所述识别出的路由信息的装置；以及
用于通过识别对应于所需要的性能特性的网络路径来将所述经聚合的路由信息应用于在所述网络节点之间的网络路径的路由判决的装置，所述网络路径由多个所述网络节点来限定，
其中所述消息是适于收集和报告路由信息的诊断探测消息，
其中用于收集网络路由信息的装置还包括：
用于向所述识别出的特定路径发送一组诊断探测消息的装置，所述诊断探测消息可操作用于触发探测答复的发送；
用于如果接收到探测答复，则对所述探测答复进行分析以确定所述特定路径的性能属性的装置；以及
用于如果没有接收到所述探测答复，则推断沿所述识别出的特定路径存在连通性问题的装置，
其中如果接收到探测答复，则用于聚合的装置还包括：
用于在所识别出的特定路径上检查具有指示性能特性的属性的所述消息的装置；和
用于扫描所述经检查的消息以得到所述属性的装置。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，用于聚合的装置还包括：
用于识别具有指示性能特性的属性的消息的装置；
用于对所述属性进行解析，以提取对应于所述性能特性的路由信息的装置，路由信息对应于特定节点和至少一个其它节点之间的特性；以及
用于根据在各个节点之间的性能特性来存储所述所提取的路由信息的装置。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，用于应用的装置还包括：
用于利用所述所提取的路由信息来为每条所述候选路径计算指示每条所述候选路径的源和目的地之间的消息流量性能的总性能的装置；以及
用于基于所述计算出的总性能来指示特定候选路径作为最佳路径的装置。
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