CN101192998A - 基于网络处理器的数据线路侦测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于网络处理器的数据线路侦测方法，用户主机(1)通过DSLAM设备连接接入集中器(2)，包括：确定待侦测线路对应用户端口；捕获反映质量的关键数据报文；逻辑判断；选择输出异常报警；分析和处理。这种方法利用网络处理器捕获关键报文进行逻辑判断，能够自动侦测线路断流，并可进一步发展现有线路定位故障技术，完善modem远端环回检测等手段；以便在侦测出线路故障的情况时，可以上发网管告警，并由网管采取可能的检测手段进行进一步的故障定位工作，以获取具体的故障位置等相关信息，因此具有很高的应用前景。

Description

基于网络处理器的数据线路侦测方法

技术领域

本发明涉及计算机互联网的宽带接入技术，具体涉及一种基于网络处理器的数据线路侦测方法。

背景技术

宽带接入中客户端与接入服务器之间采用协议完成整个数据通讯过程，以下结合PPPOE协议说明整个数据通讯过程，类似地包括但限制于802.1x协议、DHCP协议、HTTP协议和WEB+DHCP协议。

(一)PPPOE协议：通过PPPOE协议，在一个共享的以太网上的多个主机，可以通过一个或多个简单的桥接入设备，与远程接入集中器进行多个PPP会话。PPPOE包含发现和PPP会话两个阶段，发现阶段是无状态的Client/Server模式，目的是获得PPPOE终结端的以太网MAC地址，并建立一个唯一的PPPOE SESSION_ID。发现阶段结束后，就进入标准的PPP会话阶段。PPPOE协议可详见RFC2516文献。

(二)PPPOE通信流程，如图1所示，分为两个不同的阶段，具体是：

①发现阶段，发现阶段有四个步骤100-103，当此阶段完成，通信的两端都知道PPPOE SESSION_ID和对端的以太网地址，他们一起唯一定义PPPOE会话。这些步骤包括：

100)主机广播一个PPPOE发起分组报文PPPoE Active DiscoveryInitiation，简称PADI报文；

101)一个或多个接入集中器发送PPPOE给予分组报文The PPPoEActive Discovery Offer，简称PADO报文；

102)主机发送单播会话请求分组报文The PPPoE Active DiscoveryRequest，简称PADR报文；

103)选择的接入集中器发送一个确认分组报文The PPPoE ActiveDiscovery Session-confirmation，简称PADS报文。

当主机接收到确认分组，它可以开始进行PPP会话阶段。当接入集中器发送出确认分组，它可以开始进行PPP会话阶段。

PPPOE还有一个终结会话报文The PPPoE Active Discovery Terminate，，简称PADT报文，它可以在会话建立后的任何时候发送，来终止PPPOE会话。它可以由主机或者接入集中器发送。当接收到一个PADT，不再允许使用这个会话来发送PPP业务。在发送或接收PADT后，即使正常的PPP终止分组也不必发送。PPP对端应该使用PPP协议自身来终止PPPOE会话，但是当PPP不能使用时，可以使用PADT。PADT和PADI等发现阶段报文一样，ETHER_TYPE都是0x8863。

②PPP会话阶段，一旦PPPOE会话开始，PPP数据就可以以任何其它的PPP封装形式发送，即步骤104)：进入PPP会话阶段，传输PPP数据。其中，所有的以太网帧都是单播的，且PPPOE会话的SESSION_ID一定不能改变，并且必须是发现阶段分配的值。

完整的PPPOE通信流程还包括步骤105)：发送PADT报文，结束PPPOE会话。

(三)PPPOE的异常中断过程：正常情况下，用户结束PPPOE下网，会主动向宽带接入服务器Broadband Access Server，简称BAS，发PADT报文，BAS收到后，动作不同。有的厂商BAS回应一个PADT报文确认PPPOE终结，有的厂商BAS不做动作，不回应。

在某些异常情况下，网元业务中断，用户的PPPOE被强行终结，这种情况下BAS无法收到用户上行发送的PADT报文。由于在会话阶段BAS会定期向用户主机发送Echo_Request报文，来判断会话的状态。如果它多次没有收到主机回馈信号，则认为用户为异常下线，从而要求远程验证用户拔入服务器Remote Authentication Dial In User Service，简称RADIUS，终止计费，释放IP资源，并下发PADT报文，终结PPPOE会话。

(四)PPPOE断流检测：运营商通常对掉线率很关注，统计掉线率直接的办法需要采集RADIUS的信息，但往往一个城市只有几台RADIUSSERVER，其信息量极大，无法做出实时统计，所以不可能对掉线率进行实时监控。由于以上原因，目前没有实际有效的实时监控方法，使得在网管正常的情况下即便大量的网元业务中断，即大量用户PPPOE断流，网管上也不会有任何告警，造成运营商无法作出恢复或任何减轻损失的举动来处理该恶性故障。

另外，目前设备商提供了多种远端modem环回测试技术供运营商来进一步定位故障位置，其中ATM环回侦测虽然可以确认ATM层链路是否正常，但不能确认之上的数据链路是否正常。而digital环回技术定位故障位置时，会将所有的数据都打环，导致用户无法上网。

(五)基于网络处理器的数据报文捕获：当前各主流网络处理器NetworkProcessor，具体可以是定制的ASIC芯片或FPGA芯片，均支持对于特定数据报文的捕获功能，其工作机制是这样的：程序员可以设定用于捕获特定数据报文的报文过滤器filter，filter一旦设置生效并应用到端口后，当端口接收到匹配的报文后，网络处理器芯片底层硬件触发中断，然后按照指定的中断服务程序用于报文捕获后的数据处理。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于网络处理器的数据线路侦测方法，在网元网管正常的情况下，对用户的异常下线，做一个实时监控并向网管发送告警，供其输出告警或做统计信息，填补目前该领域的空白。

本发明的上述技术问题这样解决，提供一种基于网络处理器的数据线路侦测方法，用户主机通过DSLAM设备连接接入集中器，包括以下步骤：

1.1)确定待侦测线路对应DSLAM设备用户端口；

1.2)网络处理器捕获反映线路质量的上下行关键数据报文；

1.3)网络处理器依数据正常和异常通讯流程进行逻辑判断；

1.4)网络处理器根据逻辑判断结果选择输出异常报警；

1.5)根据所述异常报警进一步进行分析和处理。

按照本发明提供的侦测方法，所述关键数据报文是PPPOE协议上下行PADT包或上行PADI包。

按照本发明提供的侦测方法，所述关键数据报文是802.1x协议下行EAPOL-Encapsulated-ASF-Alert包。

按照本发明提供的侦测方法，所述数据异常通讯流程是指设备或链路故障所造成的线路通讯结束；所述数据正常通讯流程是指通讯完成所造成的线路通讯结束。

按照本发明提供的侦测方法，所述逻辑判断是指区分所述线路通讯结束情况。

按照本发明提供的侦测方法，所述异常报警可以是目的地址是网管的包含断流信息的数据报文。

按照本发明提供的侦测方法，所述异常报警包含断流信息，可以直接输出给与DSLAM设备端口连接的PC机。

按照本发明提供的侦测方法，所述断流告警包括所述用户端口和发生状况时间。

按照本发明提供的侦测方法，所述网络处理器可以是定制的ASIC芯片或FPGA芯片。

按照本发明提供的侦测方法，所述网络处理器可以是定制的ASIC芯片或FPGA芯片。

按照本发明提供的侦测方法，所述步骤1.2)、1.3)和1.4)网络处理器对应于所述用户端口的捕获规则和处理脚本由管理或测试人员预先或测试前通过DSLAM设备人机接口配置。。

本发明提供的基于网络处理器的数据线路侦测方法，利用网络处理器捕获异常断流的关键报文结合逻辑判断向网管发送告警信息，满足了运营商急需DSLAM自动线路侦测的需求，并可在本发明的基础上，为进一步发展线路定位故障技术提供了契机，完善modem远端环回检测等手段；以便今后在侦测出线路故障的情况时，可以上发网管告警，并由网管采取检测手段进行进一步的故障定位工作，以获取具体的故障位置等相关信息，因此具有较高的应用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1为宽带接入PPPOE通信流程示意图。

图2为本发明方法应用在DSLAM设备用户端口上的处理流程示意图。

具体实施方式

下面以PPPOE协议为例详细说明本发明：

首先，说明本发明的关键：根据BAS服务器对PPPOE异常中断后的处理流程，利用网络处理器的数据报文捕获功能，在此基础上做出一系列相应判断处理，具体如下：

1.首先利用在上文提到的数据报文捕获机制，应用到有需要的用户端口上，对上行的数据流侦测捕获PADT包，如果捕获到PADT包，DSLAM内部全局变量置位，然后上行转发。

2.如果捕获上行PADT包后，在一段时间后，又捕获到PADI包，说明上游BAS如背景技术三中描述是不回应PADT包的类型，先前是正常的PPPOE终结，所以将全局变量清零。

3.同时对下行的数据流也开始捕获PADT包，如果捕获到PADT包，下行继续转发。

4.如果捕获到下行的PADT包，通过查询全局变量是否置1来判断之前是否捕获到了上行的PADT包，如果有上行PADT包，说明上游BAS是回应PADT包的类型，可认为用户是正常下网，将全局变量置0，如果没有则认为是异常断流。

5.确认是异常断流后，向大网管发送告警，供大网管记录统计。

第二步，本发明通过DSLAM捕获PPPOE的PADT包，进行逻辑判断后，来满足实时监控需求。(一)本发明方法应用在DSLAM设备用户端口上，分为正常和异常情况，具体是：

1.正常情况下，用户结束PPPOE下网，会主动向BAS上行发PADT报文，这种情况下DSLAM首先在用户口抓到了上行的PADT报文，置位该端口对应的全局变量表示收到上行的PADT报文，然后将其上行转发。

2.BAS收到后，下行回复一个PADT报文确认PPPOE终结，DSLAM抓到后，查询全局变量先前端口是否收到上行的PADT报文，发现收到过，说明是用户正常的终结PPPOE，转发下行的PADT报文，将对应全局变量清零，终结PPPOE。

3.如果BAS是收到PADT报文后，不回复的类型，在用户的下次PPPOE上网时，DSLAM抓到用户拨号的PADI报文，查询全局变量是否置位，如有即将对应全局变量清零，上行转发PADI报文。

4.在某些异常情况下，网元业务中断，用户的PPPOE被强行终结，链路中断，BAS就无法收到用户上行发送的PADT报文。如上文在背景技术三，PPPOE的异常中断过程中描述，在会话阶段BAS会定期向用户主机发送Echo_Request报文，来判断会话的状态。如果它多次没有收到主机回馈信号，则认为用户为异常下线，会主动下发PADT报文，终结PPPOE会话。这时DSLAM抓到了下行的PADT报文，查询全局变量先前端口是否收到上行的PADT报文，发现没有收到过，说明是异常的PPPOE终结。

5.将端口信息发送给网管告警，供网管统计分析。

(二)本发明方法应用在DSLAM设备用户端口上的处理流程，具体如图2所示，包括步骤：

200)DSLAM设备开启绑定在端口上的过滤器filter对PPPOE的上下行0x8863报文持续进行抓包；根据抓包的具体情况选择进入步骤210)、步骤220)或步骤230)；

210)抓到上行PADI报文；

211)检查全局变量是否置位，如果置位就清零；

212)将上行PADI报文继续向上转发；转入结束步骤END)；

220)抓到上行PADT报文；

221)置位全局变量(即设为1，该全局变量原为0)；

222)将上行PADT报文继续向上转发；转入结束步骤END)；

230)抓到下行PADT报文；

231)判断全局变量是否为1？是，进入步骤2311)；否，进入步骤2312)；

2311)说明是正常终结，将下行PADT报文继续转发，将全局变量清零；

2312)说明是异常终结，转发下行PADT报文，并向大网管告警。

END)结束此次脚本处理，返回步骤200)继续进行抓包。

Claims (10)

1.一种基于网络处理器的数据线路侦测方法，用户主机(1)通过DSLAM设备连接接入集中器(2)，其特征在于，包括以下步骤：

1.1)确定待侦测线路对应DSLAM设备用户端口；

1.2)网络处理器捕获反映线路质量的上下行关键数据报文；

1.3)网络处理器依数据正常和异常通讯流程进行逻辑判断；

1.4)网络处理器根据逻辑判断结果选择输出异常报警；

1.5)根据所述异常报警进一步进行分析和处理。

2.根据权利要求1所述侦测方法，其特征在于，所述关键数据报文是PPPOE协议上下行PADT包或上行PADI包。

3.根据权利要求1所述侦测方法，其特征在于，所述关键数据报文是802.1x协议下行EAPOL-Encapsulated-ASF-Alert包。

4.根据权利要求1所述侦测方法，其特征在于，所述数据异常通讯流程是指设备或链路故障所造成的线路通讯结束；所述数据正常通讯流程是指通讯完成所造成的线路通讯结束。

5.根据权利要求1或4所述侦测方法，其特征在于，所述逻辑判断是指区分所述线路通讯结束情况。

6.根据权利要求1所述侦测方法，其特征在于，所述异常报警可以是目的地址是网管的包含断流信息的数据报文。

7.根据权利要求1所述侦测方法，其特征在于，所述异常报警包含断流信息，可以直接输出给与DSLAM设备端口连接的PC机。

8.根据权利要求6或7所述侦测方法，其特征在于，所述断流告警包括所述用户端口和发生状况时间。

9.根据权利要求1所述侦测方法，其特征在于，所述网络处理器可以是定制的ASIC芯片或FPGA芯片。

10.根据权利要求1所述侦测方法，其特征在于，所述步骤1.2)、1.3)和1.4)网络处理器对应于所述用户端口的捕获规则和处理脚本由管理或测试人员预先或测试前通过DSLAM设备人机接口配置。

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