CN101248648A - 用于有效处理在基于分组地传输通信业务时的干扰的方法 - Google Patents

用于有效处理在基于分组地传输通信业务时的干扰的方法 Download PDF

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CN101248648A CNA2006800191036A CN200680019103A CN101248648A CN 101248648 A CN101248648 A CN 101248648A CN A2006800191036 A CNA2006800191036 A CN A2006800191036A CN 200680019103 A CN200680019103 A CN 200680019103A CN 101248648 A CN101248648 A CN 101248648A
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Abstract

本发明涉及一种用于借助路由协议和路由实例有效处理在基于分组地传输通信业务时的干扰的方法。在依据本发明方法的框架内，检查邻居路由实例不可到达的消息。在此，在通知了邻居路由实例不可到达之后发送用于检查该信息的检测消息。如果在检查过程中确认了不可到达性则推断出与该邻居路由实例的连接中断，并通过该路由实例修改路由选择以避开中断的连接。本发明降低在网络上排除干扰过程中出现的开销并防止产生干扰网络的虚假故障信号。

Description

用于有效处理在基于分组地传输通信业务时的干扰的方法
技术领域
本发明涉及一种用于借助路由协议有效处理在基于分组地传输通信业务时的干扰的方法。
本发明针对互联网技术领域或专门针对在面向分组的网络中的路由方法领域，并涉及实时条件下的数据传输。
背景技术
目前网络领域中也许最主要的开发是语音和数据网的会聚。一个主要的未来方案是将数据、语音和视频信息通过一个面向分组的网络传输，其中，新开发的网络技术保证遵守不同通信业务等级的要求特征。用于不同通信业务类型的未来网络面向分组地工作。当前的开发活动涉及通过传统上用于数据通信业务的网络，特别是基于IP(互联网协议)的网络来传输语音信息。
为了可以用与通过线路中继网络的语音传输相应的质量通过分组网络和特别是基于IP的网络进行语音通信，必须将例如数据分组的延迟或者抖动等质量参数保持在很小的范围内。在语音传输的情况下，对于所提供服务的质量来说，特别重要的是延迟时间不明显超过150毫秒的数值。为达到相应小的延迟，采用得到改进的路由器和可以更加快速处理数据分组的路由算法进行操作。
在通过IP网进行路由时，通常域内路由与域间路由之间存在区别。在通过互联网进行数据传输时，通常涉及不同网络运营商的网络，在这里也称为子网、域或者所谓的自治系统(英语：Autonomous System)。网络运营商负责处于其主管范围内的域内部的路由。在这些域内部，只要可以遵守服务质量特征，网络运营商就按照自己的意愿任意匹配路由时的方式。不同的是在不同域之间路由时的情景，其中不同的域运营商相互连接。域间路由由此变得复杂化，即一方面需要确定通过不同域而到达目标的尽可能最佳的路径，但另一方面，域运营商又要可以使用按照客观标准影响全局计算最佳路径的局部策略。例如一种策略在于，为特定来源的通信业务避开特定国家的网络运营商的域。但这种策略一般情况下并非所有具有路由通信业务的的域的网络运营商都知道，也就是说，一个网络运营商必须局部地针对他要将通信业务传递到的目的域做出决定，而并不掌握度量意义上有关最佳路径的全部信息。这些策略通常在英语上也称为“Policies”。
为在不同的域之间进行路由，使用所谓的外部网关协议EGP。在互联网上，目前大多使用在RFC(Request for Comments，请求注解)1771中详细介绍的边缘网关协议第4版(边缘网关协议通常缩写为BGP)。边缘网关协议是一种所谓的路径向量协议。BGP实例(“BGP-Speaker”的表达方式通常在英语文献中使用)由其BGP邻居通过可能的路径告知给通过各自的BGP邻居达到的目标。借助该路径的同样告知的特性(英语：path attributes)，发送给可达到的目标的BGP实例包括从目标的局部视角出发分别最佳的路径。在BGP协议的框架内，BGP实例之间交换四种类型的消息，其中一个是所谓的更新消息，利用该更新消息通过整个网络传播路径消息并可以使网络与拓扑变化相应地得到优化。发送更新消息通常在根据局部存在的信息优化的路由意义上导致网络的所有BGP实例中路径信息得到匹配。此外，所谓的保持激活或者状态确认消息具有重要作用，BGP实例利用该消息向其BGP邻居说明该BGP的可工作性。在未出现这种消息的情况下，BGP邻居则认定至BGP实例的链路受到干扰。
利用BGP协议传播拓扑信息的缺点是，在显示频繁变化的情况下，通过网络传播的、用于显示该变化的消息出现相当大的负担，而且在变化消息过快连续出现的情况下网络不能完全收敛。网络不能完全收敛或域间路由不稳定的这种问题通过所谓的Route-flap-damping(路由摆动抑制)方法努力克服。这种方案的意图是，变化的显示通过BGP邻居用同意来证明。在接收到变化消息时，衰减参数得到提高并在衰减参数超过阈值的情况下忽略变化消息。衰减参数随着时间指数下降。其结果是只要衰减值不低于下阈值(重新利用阈值)，BGP实例的变化消息就会被忽略。然而该方法的缺点是，本身带来一种潜在的连接丢失的危险，这一点对于实时通信业务来说是不能接受的。
对于实时通信业务的传输，当前对域间路由的进一步开发力求更为快速地识别和消除干扰。
D.Katz和D.Ward的RFC草案“Bidirectional Forwarding Detection”和G.Lichtwald、U.Walter和M.Zitterbart的出版物“Improving Convergence Time ofRouting Protocol”(3rd International Conference on Network，29.02.-04.03.，Guadelope，ISBN 0-86341-326-9)中介绍了用于加速识别干扰的协议。两个方案提出一种与路由协议分离的、用于监测连通性和识别干扰的协议。这种方式可以使监测在时间上的间隔大小与网络条件(由于监测分组带来的负荷)和网络中实施的传输服务(要求或者不要求实时能力)匹配。
EP 1453250介绍了一种方案，通过一种对域间路由选择时链路中断进行快速反应的方法来补充BGP协议。根据这种方案提供替换路径，其中，不需要通过整个网络预先传播变化消息。路由的变化仅沿替换路径进行。路由的这种有限的转换可以对干扰做出快速反应。此外在持续干扰(persistent error)的情况下，可以借助BGP协议在网络中实施拓扑匹配。
发明内容
本发明的目的在于，让基于分组的网络更加有效地对干扰消息做出反应。
该目的通过权利要求1所述的方法得以实现。
本发明基于这种认识，即同时使用具有产生分离的、彼此独立反应的干扰识别和干扰排除机制的多种技术或协议。在此方面，这些反应可以按照不同的时间标度进行并在最终产生的网络负荷方面具有很大差别。本发明的目的在于，如果并行使用的机制使故障得以排除或者故障持续时间很短，以至于排除在故障排除机制的时间标度上变得无足轻重，则不使用缓慢和复杂的故障排除机制。
例如，在故障排除方面反应迟钝的BGP协议有时可与OSPF协议或者MPLS(multi protocol label switching，多协议标记交换)协议共同使用。两个协议都具有与BGP协议相比反应时间更快的故障排除机制。本发明以这种情况为目标。
依据本发明，路由实例通过向邻居路由实例发送检测消息，对与借助路由协议进行的路由相关的邻居路由实例的不可到达性的通知消息做出反应，以检查不可到达性或连通性的失去。只有在对该检测消息没有进行与可达到性相关的正面应答的情况下，才为避免与邻居路由实例的连接中断而进行路由的修改。概念“邻居路由实例”在此是指邻居路由实例在路由协议的意义上是一个邻居或者“next hop(下一跳)”。涉及物理上的通信基础设施的邻居不一定非得存在。邻居路由实例在域间路由中也可以称为相邻的自治系统。
本发明在故障排除时导致更加有效地使用现有的资源。故障排除或借助路由协议对路由进行修改在三种不需要进行这种修改的重要情况下得到避免：
·故障以发送检测消息时就不复存在的短时间不稳定性存在。这种不稳定性可能抵消了路由收敛过程，从而特别是在BGP情况下通过更新消息造成网络的全局(互联网意义上)负荷的不良后果。
·故障在发送检测消息的时刻就已经被并行使用的、在更快的时间标度上做出反应的机制排除。
·故障以故障消息的假象出现，以干扰系统。
不可到达性例如可以借助检测消息确定，方法是预先规定应答(例如得到反应的检测消息)的时间间隔以及在该时间间隔内未完成应答就认定不可到达性。时间间隔可与系统的情况(例如测得的延迟时间、与对故障的反应时间相关的涉及通信业务类型的要求)匹配。替换的，在传输检测消息时可以使用协议固有的故障消息。例如在传输不成功的情况下发送TCP信号(transport controlprotocol，传输控制协议)。但这种做法一般情况下缺少灵活性。
本发明最好在域间路由中使用，在域间路由中存在EGP协议反应比较缓慢的问题而且所处理的消息危险较大。在确认故障的情况下，例如会通过EGP协议(一般情况下BGP)进行反应。依据一种扩展，本发明与EP 1453250中所介绍的方式进行组合。在此方面，从待遍历自治系统包含的、被干扰中断的路径出发。然后在一个时刻启动备用路径。为此目的告知处于该备用路径上的路由域。所告知的处于该备用路径上的路由域根据沿该备用路径通向目标点的路由调整其域间路由，直至该备用路径上的所有路由域都根据在该备用路径上通向目标点的路由来调整其域间路由。这种方式将路由时产生的变化降到最低限度。如果故障证明是持续故障(persistent error)，可以对整个拓扑进行比较复杂的匹配。
但该方法同样可以有效地在自治系统内部使用或用于域内路由。故障反应在此可以存在于整个网络范围的拓扑变化(例如OSPF)、存在于为中断的路径提供备用路径(例如在MPLS方案的框架内)或者存在于局部反应(例如像WO2004/051957中介绍的那样)。
本发明还包括一种装置，例如路由器，其包括一个路由实例并用于实施依据本发明的、在基于分组地传输通信业务时有效处理干扰的方法。在此，路由实例既可以通过路由器也可以通过在适当的硬件上软件实现路由功能来给定。
附图说明
下面借助附图的实施例对本发明的主题进行详细说明。其中：
图1示出路由体系结构的一部分；
图2a和2b示出具有用于排除故障的不同机制的协议堆栈。
具体实施方式
图1示意性地示出一个模块或者一个协议实例APCS(APCS：adjacent peercheck service)与一个路由协议层(Routing Protocol Engine，路由协议引擎)RPE的共同作用，它们通过一个为此设置的接口APCI(adjacent peer check interface)相互连通。这种路由体系结构例如在说明书导言中所引用的G.Lichtwald、U.Walter和M.Zitterbart的文献“Improving Convergence Time of Routing Protocol”中使用。路由协议例如为BGP协议。BGP协议具有用于检测连通性的通常周期为60秒的周期性KEEPALIVE消息。在KEEPALIVE消息不可传送的情况下产生故障消息。依据本发明，然后可以通过接口APCI使协议实例APCS发送检测消息或者校验消息。
图2a和2b示出一个网络的不同层。最下层为MPLS(multiprotocol labelswitching，多协议标记交换)。在MPLS路径的基础上建立逻辑IP拓扑。这种拓扑不同于MPLS拓扑并“看到”不多的网元，也就是说，一部分在MPLS平面上激活的网元在IP平面上是透明的。BFD服务(BFD：Bidirectional ForwardingDetection，双向前向检测)在该实施例中以IP层的观点为基础。IP层的两个冗余路径对边缘网关协议是透明的。BGP协议仅“看到”与其BGP邻居的直接会话。
在该实施例中假设，图2b中中断的链路是通过该链路建立BGP会话的那个链路。BFD协议向BGP路由器发送亚秒范围内的中断信号。传统上这一点导致BGP协议启动收敛过程。
在使用这里所介绍的机制时，收敛过程不一定非得需要，因为BGP协议在收敛过程初始化之前借助校验消息对其BGP邻居检查该邻居是否真的不再能够到达。现代的MPLS版本与BGP故障反应相比可以快速转换到备用路径上。校验消息在这种情况下确定连通性，因为通过更快速的MPLS反应提前发生故障反应。这样用于排除故障的BGP机制就未被触发。
由此可以大大降低互联网上的负荷。此外，利用这种机制可以识别通过虚假的或者滥用的方式被传播为不可支配的链路，并由此防止对路由的劫持(Hijacken)-也就是非法占用数据路径。

Claims (10)

1.一种用于借助路由协议和路由实例有效处理在基于分组地传输通信业务时的干扰的方法，其中
a)向与借助该路由协议的路由相关的路由实例发送一个邻居路由实例不可到达的消息，
b)为了检查可到达性通过该路由实例向该邻居路由实例发送检测消息，
c)如果在检查过程中确认了不可到达性则推断出与该邻居路由实例的连接中断，以及
d)通过该路由实例在确认该邻居路由实例不可到达的情况下修改路由选择以避开中断的连接。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，
-给定对检测消息应答的时间间隔，以及
-如果在该时间间隔内未完成应答则确定所述邻居路由实例的不可到达。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
-路由协议为域间路由协议，以及
-路由实例为域间路由实例。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，
-所述路径通过通向目标的路由域给定。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，
-路由的修改以通过启用通向目标点的备用路径的路径修改方式进行，其方式是
--通知处于备用路径上的路由域，以及
--处于备用路径上得到通知的路由域根据沿备用路径通向目标点的路由调整其域间路由，直至该备用路径上的所有路由域都根据沿着通向目标点的备用路径的路由调整其域间路由。
6.按权利要求3-4之一所述的方法，其特征在于，
-路由的修改以在通过整个网络传播消息而引起的拓扑变化框架内的路径修改方式进行。
7.按权利要求1-2之一所述的方法，其特征在于，
-路由协议为域内路由协议，以及
-路由实例为域内路由实例。
8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，
-路由的修改以通过提供备用路径的路径变化方式进行。
9.按权利要求7或8所述的方法，其特征在于，
-路由的修改以在通过在域内传播消息而引起的拓扑变化框架内的路径变化方式进行。
10.一种用于实施按权利要求1-9之一所述方法的装置，特别是路由器。
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