CN101252488A - 一种多自治系统路由器级拓扑处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多自治系统路由器级拓扑处理系统和方法。该系统包括至少一个BGP边界路由器和多个单自治系统，还包括路由信息采集探针，用于通过对边界网关协议的模拟，与网络中的BGP边界路由器建立对等关系会话，采集到网络中的BGP路由更新报文，并将采集到的BGP路由信息更新报文发送给分析处理单元；分析处理单元，用于分析处理所述路由信息采集探针采集到的BGP路由更新报文，以及所述单自治系统采集到的OSPF路由更新报文，更新接口信息数据库，将单自治系统生成的拓扑连接成完整的路由器级拓扑。其基于路由报文构建和更新路由器级拓扑，使拓扑与网络中的路由器连接关系保持一致，降低了对网络的影响。

Description

一种多自治系统路由器级拓扑处理系统和方法

技术领域

本发明涉及网络监测技术领域，特别是涉及一种多自治系统路由器级拓扑处理系统和方法。

背景技术

今天的国际互联网(Internet)和较大的网络服务提供商(Internet ServiceProvider，ISP)被分成大量的自治系统(Autonomous System，AS)。自治系统设置了管理控制的区域和作用于自治系统范围的路由策略。所以Internet级的路由结构常被划分为域间和域内两种。

对于域间路由，边界网关协议(Border Gateway Protocol，BGP)是目前常用的标准协议，它通过运行在各自治系统的边界路由器上，相互交换自治系统级的路由可达性信息来完成域间的路由。

对于域内路由，有多种域内路由协议，包括开放最短路径优先协议(OpenShortest Path First，OSPF)，路由信息协议(Routing Information Protocol，RIP)，中间系统到中间系统协议(Intermediate System to Intermediate System，IS-IS)和内部网关路由协议(Interior Gateway Routing Protocol，IGRP)等，其中OSPF协议有较广泛的应用。

OSPF是Open Shortest Path First(即“开放最短路由优先协议”)的缩写。它是IETF组织开发的一个基于链路状态的自治系统内部路由协议。在IP网络上，它通过收集和传递自治系统的链路状态来动态地发现并传播路由。

每一台运行OSPF协议的路由器总是将本地网络的连接状态，(如可用接口信息、可达邻居信息等)用链路状态广播(Link_State Advertisement，LSA)描述，并广播到整个自治系统中去。这样，每台路由器都收到了自治系统中所有路由器生成的链路状态广播，这些链路状态广播的集合组成了链路状态数据库(Link State Database，LSDB)。由于每一条链路状态广播是对一台路由器周边网络拓扑的描述，则整个链路状态数据库就是对该自治系统网络拓扑的真实反映。

网络拓扑是指网络元素之间的一种连接性信息，它对于网络管理和运营者有着重要的意义。路由器级网络拓扑就是指网络中各路由器之间的连接关系，以及路由器和子网的连接关系，路由器级拓扑又分为多区域路由器级拓扑和单区域路由器级拓扑，其分别指示网络中路由器之间的连接关系，以及路由器和子网之间的连接关系。

现有技术中，对于多区域路由器级拓扑构建是基于路由表信息，就是通过简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol，SNMP)周期性获取路由器上路由表信息来推断路由器之间的关系。

但是该方法获取路由表本身是一种通过轮询的主动式进行的网络测量方法，所以不同避免地有着非实时性以及向网络中注入较大流量的缺陷，加重了网络的负载。

发明内容

本发明所要解决的间题在于提供一种多自治系统路由器级拓扑处理系统和方法。其基于路由报文构建和更新路由器级拓扑，使拓扑与网络中的路由器连接关系保持一致，降低了对网络的影响。

为实现本发明目的而提供的一种多自治系统路由器级拓扑处理系统，包括至少一个BGP边界路由器和多个单自治系统，还包括路由信息采集探针和分析处理单元，其中：

所述路由信息采集探针，用于通过对边界网关协议的模拟，与网络中的BGP边界路由器建立对等关系会话，采集网络中的BGP路由更新报文，并将采集到的BGP路由信息更新报文发送给分析处理单元；

所述分析处理单元，用于分析处理所述路由信息采集探针采集到的BGP路由更新报文，以及所述单自治系统采集到的OSPF路由更新报文，更新接口信息数据库，将单自治系统生成的拓扑连接成完整的路由器级拓扑。

所述路由信息采集探针与BGP边界路由器建立起BGP对待关系会话之后，只是被动地接受对方发送过来的BGP路由更新报文。

所述路由更新报文包括两种类型的报文：宣告报文和撤销报文。

所述路由信息采集探针还用于记录与其建立BGP对等关系会话的BGP边界路由器的IP地址和所属的单自治系统，并将这些信息与所采集到的每一个路由更新报文一同发送给上层的分析处理单元。

所述路由信息采集探针还用于当路由信息采集探针与BGP边界路由器的对等关系会话丢失或者建立的时候，向上层的分析处理单元发送邻居丢失或者邻居建立的控制消息。

所述分析处理单元，包括OSPF报文处理单元和BGP报文处理单元，其中：

所述OSPF报文处理单元，用于根据每一个由单自治系统收集到的OSPF路由报文，为每个路由器更新报文加上自治系统标号，然后为该自治系统标号的所有路由器建立一个和相应的接口信息对应的路由器标识，并保存在接口信息数据库中；

所述BGP报文处理单元，用于通过分析处理由路由信息采集探针采集到的BGP路由信息更新报文，为每个与路由信息采集探针建立对等关系会话的BGP边界路由器维护一个前缀数据，以及到达这个前缀的下一跳路由器标识；为每个边界路由器通过该下一跳所能到达的前缀个数进行计数，并维护每个自治系统中每个路由器的标识和相应路由器的接口信息，从而将孤立的单自治系统生成的路由器级拓扑连接成一个完整的路由器级拓扑。

所述前缀数据中的每条记录代表该BGP边界路由器所能到达的一个前缀。

所述的多自治系统路由器级拓扑处理系统，还包括报文区分模块，用于区分路由信息采集探针采集到的报文类型；

所述报文类型一类是路由信息采集探针通过与网络中的BGP路由器建立邻居关系而得到的路由更新报文，另一类是路由信息采集探针所发送的与网络中BGP路由器之间的邻居关系建立或者丢失的应用层控制报文。

所述单自治系统生成的拓扑是通过单自治系统拓扑生成算法生成的。

为实现本发明目的还提供一种多自治系统路由器级拓扑处理方法，包括如下步骤：

步骤A，路由信息采集探针与网络中的BGP边界路由器建立会话，实时地采集BGP路由更新报文；

步骤B，分析处理路由信息采集探针采集到的BGP路由更新报文，以及单自治系统采集到的OSPF路由更新报文，建立接口信息数据库，将单自治系统生成的拓扑连接成完整的路由器级拓扑。

所述步骤A中，所述采集BGP路由更新报文，是通过被动式的网络测量方式实现的。

所述步骤B中，所述单自治系统生成的拓扑是通过单自治系统拓扑生成算法生成的。

所述步骤A还包括下列步骤：

路由信息采集探针区分采集到的报文类型：一类是路由信息采集探针通过与网络中的BGP路由器建立邻居关系而得到的路由更新报文，另一类是路由信息采集探针所发送的与网络中BGP路由器之间的邻居关系建立或者丢失的应用层控制报文。

所述步骤B中，所述分析处理单自治系统收集到的OSPF报文，包括如下步骤：

步骤B 1，对于每一个由单自治系统收集到的OSPF路由报文，为每个路由器更新报文加上自治系统标号，然后为该自治系统标号的所有路由器建立一个和相应的接口信息对应的路由器标识，并保存在接口信息数据库中。

所述步骤B1包括下列步骤：

步骤B11，如果LSA Update报文类型为1，即报文是RouterLSA，则进入步骤B12；否则结束返回，处理下一个报文信息；

步骤B12，从RouterLSA报文中取出自治系统标号信息，以及报文头部中的Advertising Router字段和AreadID字段信息；

检索接口信息数据库中的数据，如果该接口信息数据库中有该<ASNum，AreadID，Advertising Router>的信息，则进行清除；进入步骤B13；

步骤B13，如果LSA Update报文中的Link类型为3，则取出报文中的linkID和linkData字段与步骤B12中的信息组成<ASNum，AreaID，AdvertisingRouter，LinkID，linkData>的信息存入接口信息数据库，然后进入步骤B15；否则进入步骤B14；

步骤B14，如果LSA Update报文中的Link的类型为其他类型，则取出报文中的linkData字段与步骤B12中信息组成<ASNum，AreaID，AdvertisingRouter，LinkData，255.255.255.255>的信息，存入接口信息数据库；然后进入步骤B15；

步骤B15，如果还有未遍历的LSA Update报文中的link类型，则转到步骤B13；否则分析下一个更新报文。

所述步骤B中，所述利用路由信息采集探针采集到的BGP路由更新报文，更新接口信息数据库，包括下列步骤：

步骤B2，通过分析处理由路由信息采集探针采集到的BGP路由信息更新报文，为每个与路由信息采集探针建立对等关系会话的BGP边界路由器维护一个前缀数据，以及到达这个前缀的下一跳路由器标识，为每个边界路由器通过该下一跳所能到达的前缀个数进行计数，并维护每个自治系统中每个路由器的标识和相应路由器的接口信息，从而将孤立的单自治系统生成的拓扑连接成一个完整的路由器级拓扑。

所述步骤B2包括如下步骤：

步骤B21，分析路由信息采集探针所发送上来的下一条信息，若为BGP路由更新报文，设为Update New，则转步骤B22；若为邻居丢失的控制消息，则转步骤B214；否则继续分析路由信息采集探针所发送上来的下一条信息；

步骤B22，若Update New是路由宣告类型的报文，转步骤B23；否则转步骤B212；

步骤B23，提取Update New中的AS-Path属性信息，如果AS-Path为空，则转步骤B21；否则转步骤B24；

步骤B24，提取Update New中的下一条前缀Prefix信息，若已经取完，则转步骤B21；否则转步骤B25；

步骤B25，根据该前缀Prefix信息检索该Update New所来自的BGP边界路由器Peer IP的接口信息数据库，如果该接口信息数据库中没有该前缀Prefix，则在该接口信息数据库中添加该前缀Prefix，以及到达这个前缀Prefix的下一跳路由器Next-hop和到达这个前缀Prefix所需要经过的自治系统路径，转步骤B26；否则转步骤B29；

步骤B26，从接口信息数据库中检索每一条目信息，在路由拓扑中查找以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由器级拓扑边，若查找到，转步骤B27；否则转步骤B28；

步骤B27，将此边的权重增1，转步骤B24；

步骤B28，路由拓扑中增加一条以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由器之间的连线，并将其权重置为1，转步骤B24；

步骤B29，此时表明Update New是在隐式地撤销一条已经存在的路由，则从该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中提取到达该前缀Prefix的原下一跳路由器，设为Next-hop Old，转步骤B210；

步骤B210，在路由拓扑中将以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由拓扑边上的权重减1，若该边的权重被减为零了，则从路由拓扑中删除该边，转步骤B211；

步骤B211，将该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中关于该前缀Prefix的下一跳路由器改为Update New中的下一跳路由器Next-hop；以及到达这个前缀Prefix所需经过的自治系统路径AS-Path改为Update New中的自治系统路径AS-Path，转步骤B26；

步骤B212，此时表明Update New是路由撤销(Withdraw)类型的报文，提取Update New中的下一条前缀Prefix信息，若已经取完，则转步骤B21；否则转步骤B213；

步骤B213，从该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中提取到达该前缀Prefix的原下一跳路由器，设为Next-hop Old；利用步骤B26中方法找出Peer IP接口所在的路由器AdvertisingRouteri和接口Next-Hop old所在的路由器AdvertisingRouterj，并在路由拓扑中将以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由器边上的权重减1，若该边的权重被减为零了，则从路由拓扑中删除该边；将该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中关于该前缀Prefix的记录删除，转步骤B212；

步骤B214，此时表明采集探针与该BGP边界路由器的邻居关系丢失，则来自该BGP边界路由器的所有路由信息均已失效；从该BGP边界路由器PeerIP的前缀数据库中提取下一条前缀，设为Prefix Current和到达该前缀的下一跳路由器，设为Next-hop Current；如果已经取完，则转步骤B21；否则转步骤B215；

步骤B215，利用步骤B26中方法找出Peer IP接口所在的路由器AdvertisingRouteri和接口Next-hop Current所在的路由器AdvertisingRouterj，并将路由拓扑中将以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由器边上的权重减1，若权重减为0，则从路由器级拓扑中删除该边；

同时将该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中关于该前缀PrefixCurrent的记录删除，转步骤B214。

所述步骤B26中，所述从接口信息数据库中检索每一条目信息，包括下列步骤：

步骤B261，从报文中读取ASNum，作为Peer IP所在的自治系统号；

步骤B262，再遍历分析处理OSPF报文时所建立的接口信息数据库，设其中一个条目为<ASNum_i，AreaIDi，AdvertisingRouteri，InterfaceIpi，maski>；

找出所有满足条件ASNum_i＝＝ASNum，PeerIP&maski＝＝InterfaceIpi的条目；

步骤B263，把maski最大的条目当作有效条目，则取出该条目AdvertisingRouteri作为Peer IP的RouterID；

步骤B264，从报文的As-Path字段中取出最后一个元素作为NextHop接口地址所在的自治系统号，并从接口信息数据库中检索出NextHop的RouterID，即AdvertisingRouterj。

本发明的有益效果是：本发明的多自治系统路由器级拓扑处理系统和方法，通过路由探针与网络中的BGP边界路由器建立会话，通过被动式的网络测量方式，在不加重网络负载的情况下，实时地采集到BGP路由更新消息，然后再分析处理采集到的OSPF更新报文，将单自治系统拓扑生成算法生成的拓扑连接成完整的路由器级拓扑。这种完整性主要体现在以下两点：第一，可以使任何时刻网络中所有自治系统路由器级拓扑连接成一个完整的拓扑；第二，可以体现所监测多自治系统网络中路由器连接关系，并能够实时根据网络的变化而变化。其能够保证网络拓扑根据网络的变化进行实时的更新，保证了与实际网络拓扑的一致性。

附图说明

图1为本发明多自治系统路由器级拓扑处理系统结构示意图；

图2为本发明路由信息采集探针在网络中的部署示意图；

图3为本发明多自治系统路由器级拓扑处理方法流程图；

图4为OSPF报文分析处理流程图；

图5为根据BGP路由更新报文进行将单自治系统连接成完整的路由拓扑过程流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的一种多自治系统路由器级拓扑处理系统和方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的多自治系统路由器级拓扑处理系统和方法，通过使路由信息采集探针与网络中的BGP边界路由器建立会话，通过被动的方式实时采集BGP路由更新报文，然后根据对单自治系统采集到的OSPF路由更新报文进行分析处理，将多个根据单自治系统算法生成的拓扑连接成一个完整的路由拓扑。

本发明是建立在单自治系统路由器级拓扑算法基础上，依赖于根据该单自治系统路由器级拓扑算法所接收到的OSPF报文的分析处理，来建立接口信息数据库，并利用通过路由信息采集探针与网络中的BGP边界路由器建立会话而被动地采集到的BGP路由更新报文，将多个单自治系统路由器级拓扑连接成一个完整的路由拓扑。

本发明应用的前提是每一个边界路由的每一个接口都要运行OSPF协议，从而能够向网络中宣告该接口信息。

下面详细说明本发明的一种多自治系统路由器级拓扑处理系统，其包括至少一个BGP边界路由器5，多个单自治系统1，以及路由信息采集探针4和分析处理单元2，其中：

所述路由信息采集探针4，用于通过对边界网关协议(BGP)的模拟，与网络中的BGP边界路由器5建立对等关系会话，被动地采集网络中的BGP路由更新报文(BGP Update)，并将采集到的BGP路由信息更新报文发送给分析处理单元2。

所述路由更新报文(BGP Update)包括但不限于下列两种类型的报文：宣告(Announce)报文和撤销(Withdraw)报文。

此外，路由信息采集探针4还用于记录与其建立BGP对等关系会话的BGP边界路由器5的IP地址(Peer IP)和所属的单自治系统1(Peer AS)，并将这些信息与所采集到的每一个路由更新报文一同发送给上层的分析处理单元2。

此外，进一步地，路由信息采集探针4还用于当路由信息采集探针4与BGP边界路由器5的对等关系会话丢失或者建立的时候，向上层的分析处理单元2发送邻居丢失(Neighbor Lost)或者邻居建立(Neighbor Gain)的控制消息，以便上层分析处理单元2做相应的处理，以保证网络拓扑的实时性。

所述分析处理单元2，用于分析处理路由信息采集探针4采集到的BGP路由更新报文，以及单自治系统1采集到的OSPF路由更新报文，更新接口信息数据库，将单自治系统生成的拓扑连接成完整的路由器级拓扑。

较佳地，所述分析处理单元2，包括OSPF报文处理单元21和BGP报文处理单元22，其中：

所述OSPF报文处理单元21，用于根据每一个由单自治系统1收集到的OSPF路由报文，为每个路由器更新报文加上自治系统标号(ASnum)，然后为该自治系统标号(ASnum)的所有路由器建立一个路由器标识，和相应的接口信息对应起来，并保存在接口信息数据库中。

所述BGP报文处理单元22，用于通过分析处理由路由信息采集探针4采集到的BGP路由信息更新报文，为每个与路由信息采集探针4建立对等关系会话的BGP边界路由器5(Peer IP)维护一个前缀(Prefix)数据，以及到达这个前缀(Prefix)的下一跳路由器(Next-hop)标识，为每个边界路由器通过该下一跳所能到达的前缀个数进行计数，并维护每个自治系统中每个路由器的标识和相应路由器的接口信息，从而将孤立的单自治系统1路由器级拓扑连接成一个完整的路由器级拓扑。

该前缀(Prefix)数据中的每条记录代表该BGP边界路由器5所能到达的一个前缀(Prefix)。

路由信息采集探针4需要模拟实现完整的边界网关协议BGP，能够运行边界网关协议BGP的状态机，能够与真实路由器建立BGP会话并交换BGP路由更新报文。这个可以通过现有的开源路由软件GNU Zebra来实现，这是本领域的惯用手段，因此，在本发明中不再一一详细描述。

路由信息采集探针4与真实的BGP边界路由器5建立起BGP对等关系会话之后，只是被动地接受对方发送过来的BGP路由更新报文。除了按照BGP协议规范，为了维持与对方路由器的邻居关系而发送的周期性Keep Alive报文外，不向网络中注入其他任何报文，不影响网络现有的路由状况，从而达到被动采集的目的。

在实际网络部署时，路由信息采集探针4可以物理上分布式地部署到每个自治系统(AS)中，参与到该自治系统的内部BGP全耦合(IBGP Full Mesh)中去，即每一个路由信息采集探针4会与其所在的自治系统(AS)中的所有运行BGP的边界路由器或者该自治系统的路由反射器(如果有的话)建立内部BGP(IBGP)对等会话。也可以在网络中集中式地部署一台路由信息采集探针4，并在其上启动多个BGP虚拟模拟进程或者多个BGP模拟线程，每个BGP模拟进程或者线程以同样的方式参与到每个自治系统(AS)的内部BGP全耦合(IBGP FullMesh)中去来采集网络中的路由更新报文(BGP Update)。图2是路由信息采集探针4在网络中的部署示意图。

较佳地，本发明所述多自治系统路由器级拓扑处理系统还包括报文区分模块3，用于区分路由信息采集探针4采集到的报文类型。所述报文类型一类是路由信息采集探针4通过与网络中的BGP路由器建立邻居关系而得到的路由更新报文，另一类是路由信息采集探针4所发送的与网络中BGP路由器之间的邻居关系建立或者丢失的应用层控制报文。

所述的分析处理单元2和报文区分模块3，可以是设置在路由信息采集探针4中的软件模块单元，也可以是设置在真实BGP边界路由器5中的软件模块单元，也可以是独立的硬件芯片模块单元。本发明实施例只是作为一种可实施方式而对其功能模块进行区分说明，其并不是对本发明权利要求保护范围的限制。

为了达到本发明目的，本发明的多自治系统路由器级拓扑处理方法，包括如下步骤：

步骤S100，路由信息采集探针与网络中的BGP边界路由器建立会话，通过被动式的网络测量方式，实时地采集BGP路由更新报文；

路由信息采集探针4通过对边界网关协议(BGP)的模拟，可以与网络中的BGP边界路由器5建立对等关系会话，同时通过使路由信息采集探针4不发送任何路由更新报文，可以让路由信息采集探针4实时被动的采集到网络中的BGP路由更新报文(BGP Update)。

所述路由更新报文(BGP Update)包含两种类型：宣告(Announce)报文和撤销(Withdraw)报文。

路由信息采集探针4采集并记录与其建立BGP对等关系会话的BGP边界路由器5IP地址(Peer IP)和所属的自治系统(Peer AS)，并将这些信息与所采集到的每一个路由更新报文一同发送给上层的分析处理单元2。

此外，当路由信息采集探针4与BGP边界路由器5的对等关系丢失的或者建立的时候，路由信息采集探针4会向上层的分析处理单元2发送邻居丢失(Neighbor Lost)或者邻居建立(Neighbor Gain)的控制消息，以便上层分析处理单元2做相应的处理，以保证网络拓扑的实时性。

路由信息采集探针4还区分采集到的报文类型：一类是路由信息采集探针4通过与网络中的BGP路由器建立邻居关系而得到的路由更新报文，另一类是路由信息采集探针4所发送的与网络中BGP路由器之间的邻居关系建立或者丢失的应用层控制报文。对于前者，为了满足上层“一跳式”分析程序的需求，路由信息采集探针4需要为每个收到并且发送上去的路由更新报文增添该报文所来自的BGP对等体路由器IP地址(Peer IP)和该BGP对等体路由器所属的自治系统号(Peer AS)字段；对于后者，需要给出发生本次邻居关系建立或者丢失的BGP对等体路由器IP地址(Peer IP)和该BGP对等体路由器所属的自治系统号(Peer AS)信息。这样，路由信息采集探针4能够达到与上层分析程序有效结合的目的。

步骤S200，分析处理路由信息采集探针采集到的BGP路由更新报文，以及单自治系统1采集到的OSPF路由更新报文，建立接口信息数据库，将单自治系统拓扑生成算法生成的拓扑连接成完整的路由器级拓扑。

通过OSPF路由报文和BGP路由更新报文的处理，进行多自治系统路由拓扑构建，可以实时地给出所监测网络中路由拓扑，并能够根据网络变化进行实时更新。

在利用如单自治系统路由器级拓扑算法，通过采集每一个单自治系统1内的信息并建立单自治系统拓扑的基础上，分析处理采集到的OSPF路由报文，以及利用路由信息采集探针4采集到的BGP路由更新报文，更新接口信息数据库，将孤立的单自治系统1路由器级拓扑连接成一个完整的拓扑。

采集每一个自治系统内的信息并建立单自治系统拓扑，得到OSPF路由报文，是一种现有技术，如在美国专利US7200120，名称为“Packet-switchednetwork topology tracking method and system”的公开文献公开的单自治系统路由器级拓扑算法，或者本申请人在200810102704.4公开的“一种自治系统内的拓扑处理系统和方法”，都可以实现所述方法，因此，在本发明中不再一一详细描述。

所述分析处理单自治系统1收集到的OSPF报文，包括如下步骤：

对于每一个由单自治系统1收集到的OSPF路由报文，为每个路由器更新报文加上自治系统标号(ASnum)，然后进行为该自治系统标号(ASnum)的所有路由器建立一个路由器标识，和相应的接口信息对应起来，并保存在接口信息数据库中。

具体地，所述接口信息数据库中条目信息如下：

<ASNum，AreaID，Advertising Router，InterfaceIp，mask>

其中，ASNum是指接口所在的自治系统号；

AreaID是指接口所在的区域号；

Advertising_Router是指接口所在的路由器的ID；

InterfaceIp为接口的IP地址，或者IP前缀；

Mask为接口的掩码；

进一步地，所述分析处理单自治系统1收集到的OSPF报文，具体包括如下步骤：

1)如果LSA Update报文类型为1，即报文是RouterLSA，则进入步骤2)；否则结束返回，处理下一个报文信息；

2)从RouterLSA报文中取出自治系统标号(ASNum)信息，以及报文头部中的Advertising Router字段和AreadID字段信息。

检索接口信息数据库中的数据，如果该接口信息数据库中有该<ASNum，AreadID，Advertising Router>的信息，则进行清除。

3)如果LSA Update报文中的Link类型为3，则取出报文中的linkID和linkData字段与步骤2)中的信息组成<ASNum，AreaID，AdvertisingRouter，LinkID，LinkData>的信息存入接口信息数据库，然后进入步骤5)；否则进入步骤4)；

4)如果LSA Update报文中的Link的类型为其他类型，则取出报文中的linkData字段与步骤2)中信息组成<ASNum，AreaID，AdvertisingRouter，LinkData，255.255.255.255>的信息，存入接口信息数据库；然后进入步骤5)；

5)如果还有未遍历的LSA Update报文中的link类型，则转到步骤3)；否则分析下一个更新报文。

所述利用路由信息采集探针4采集到的BGP路由更新报文，更新接口信息数据库，是通过分析处理由路由信息采集探针4采集到的BGP路由信息更新报文，为每个与路由信息采集探针4建立对等关系会话的BGP边界路由器5(Peer IP)维护一个前缀(Prefix)数据，该前缀(Prefix)数据中的每条记录代表该BGP边界路由器5所能到达的一个前缀(Prefix)，以及到达这个前缀(Prefix)的下一跳路由器(Next-hop)标识，为每个边界路由器通过该下一跳所能到达的前缀个数进行计数，并维护每个自治系统中每个路由器的标识和相应路由器的接口信息，从而将孤立的单自治系统路由器级拓扑连接成一个完整的路由器级拓扑。

进一步地，所述利用路由信息采集探针4采集到的BGP路由更新报文，更新接口信息数据库，将单自治系统拓扑生成算法生成的拓扑连接成完整的路由器级拓扑，具体包括如下步骤：

1’).分析路由信息采集探针所发送上来的下一条信息，若为BGP路由更新报文，设为Update New，则转2’)；若为邻居丢失(Neighbor Lost)的控制消息，则转14’)；否则继续分析路由信息采集探针所发送上来的下一条信息；

2’).若Update New是路由宣告(Announce)类型的报文，转3’)；否则转12’)；

3’).提取Update New中的AS-Path属性信息，如果AS-Path为空，则表示这是在宣告一条本自治系统内部前缀的信息，这样的报文对于拓扑构建没有用处，转1’)；否则转4’)；

4’).提取Update New中的下一条前缀Prefix信息，若已经取完，则转1’)；否则转5’)；

5’).根据该前缀Prefix信息检索该Update New所来自的BGP边界路由器Peer IP的接口信息数据库，如果该接口信息数据库中没有该前缀Prefix，则表示这是一条全新的路由，则在该接口信息数据库中添加该前缀Prefix，以及到达这个前缀Prefix的下一跳路由器Next-hop和到达这个前缀Prefix所需要经过的自治系统路径(AS-Path)，转6’)；否则转9’)；

6’).从接口信息数据库中检索每一条目信息：

即，首先，从报文中读取ASNum，作为Peer IP所在的自治系统号；

再遍历前述分析处理OSPF报文时的所建立的接口信息数据库，设其中一个条目为<ASNum_i，AreaIDi，AdvertisingRouteri，InterfaceIpi，maski>；

找出所有满足条件ASNum_i＝＝ASNum，PeerIP&maski＝＝InterfaceIpi的条目；

把maski最大的条目当作有效条目，则取出该条目AdvertisingRouteri作为Peer IP的RouterID；

然后从报文的As-Path字段中取出最后一个元素作为NextHop接口地址所在的自治系统号，同理从接口信息数据库中检索出NextHop的RouterID，即AdvertisingRouterj；

在路由拓扑中查找以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由器级拓扑边，若查找到，转7’)；否则转8’)；

7’).将此边的权重增1，转4’)；

8’).在路由拓扑中增加一条以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由器之间的连线，并将其权重置为1，转4’)；

9’).此时表明Update New是在隐式地撤销一条已经存在的路由，则从该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中提取到达该前缀Prefix的原下一跳路由器，设为Next-hop Old，转10’)；

10’).在路由拓扑中将以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由拓扑边上的权重减1，若该边的权重被减为零了，则从路由拓扑中删除该边，转11’)；

11’).将该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中关于该前缀Prefix的下一跳路由器改为Update New中的下一跳路由器Next-hop；以及到达这个前缀Prefix所需经过的自治系统路径AS-Path改为Update New中的自治系统路径AS-Path，转6’)；

12’).此时表明Update New是路由撤销(Withdraw)类型的报文，提取Update New中的下一条前缀Prefix信息，若已经取完，则转1’)；否则转13’)；

13’).从该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中提取到达该前缀Prefix的原下一跳路由器，设为Next-hop Old；利用步骤6’)中方法找出Peer IP接口所在的路由器AdvertisingRouteri和接口Next-Hop old所在的路由器AdvertisingRouterj，并在路由拓扑中将以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由器边上的权重减1，若该边的权重被减为零了，则从路由拓扑中删除该边；将该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中关于该前缀Prefix的记录删除，转12’)；

14’).此时表明采集探针与该BGP边界路由器的邻居关系丢失，则来自该BGP边界路由器的所有路由信息均已失效；从该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中提取下一条前缀，设为Prefix Current和到达该前缀的下一跳路由器，设为Next-hop Current；如果已经取完，则转1’)；否则转15’)；

15’).利用步骤6)中方法找出Peer IP接口所在的路由器AdvertisingRouteri和接口Next-hop Current所在的路由器AdvertisingRouterj，并将路由拓扑中将以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由器边上的权重减1，若权重减为0，则从路由器级拓扑中删除该边；

同时将该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中关于该前缀PrefixCurrent的记录删除，转14’)。

本发明的多自治系统路由器级拓扑处理系统和方法，通过路由探针与网络中的BGP边界路由器建立会话，通过被动式的网络测量方式，在不加重网络负载的情况下，实时地采集到BGP路由更新消息，然后再分析处理采集到的OSPF更新报文，将单自治系统拓扑生成算法生成的拓扑连接成完整的路由器级拓扑。这种完整性主要体现在以下两点：第一，可以使任何时刻网络中所有自治系统路由器级拓扑连接成一个完整的拓扑；第二，可以体现所监测多自治系统网络中路由器连接关系，并能够实时根据网络的变化而变化。其能够保证网络拓扑根据网络的变化进行实时的更新，保证了与实际网络拓扑的一致性。

通过以上结合附图对本发明具体实施例的描述，本发明的其它方面及特征对本领域的技术人员而言是显而易见的。

以上对本发明的具体实施例进行了描述和说明，这些实施例应被认为其只是示例性的，并不用于对本发明进行限制，本发明应根据所附的权利要求进行解释。

Claims (18)

1、一种多自治系统路由器级拓扑处理系统，包括至少一个BGP边界路由器和多个单自治系统，其特征在于，还包括路由信息采集探针和分析处理单元，其中：

所述路由信息采集探针，用于通过对边界网关协议的模拟，与网络中的BGP边界路由器建立对等关系会话，采集网络中的BGP路由更新报文，并将采集到的BGP路由信息更新报文发送给分析处理单元；

所述分析处理单元，用于分析处理所述路由信息采集探针采集到的BGP路由更新报文，以及所述单自治系统采集到的OSPF路由更新报文，更新接口信息数据库，将单自治系统生成的拓扑连接成完整的路由器级拓扑。

2、根据权利要求1所述的多自治系统路由器级拓扑处理系统，其特征在于，所述路由信息采集探针与BGP边界路由器建立起BGP对等关系会话之后，只是被动地接受对方发送过来的BGP路由更新报文。

3、根据权利要求1所述的多自治系统路由器级拓扑处理系统，其特征在于，所述路由更新报文包括两种类型的报文：宣告报文和撤销报文。

4、根据权利要求1所述的多自治系统路由器级拓扑处理系统，其特征在于，所述路由信息采集探针还用于记录与其建立BGP对等关系会话的BGP边界路由器的IP地址和所属的单自治系统，并将这些信息与所采集到的每一个路由更新报文一同发送给上层的分析处理单元。

5、根据权利要求4所述的多自治系统路由器级拓扑处理系统，其特征在于，所述路由信息采集探针还用于当路由信息采集探针与BGP边界路由器的对等关系会话丢失或者建立的时候，向上层的分析处理单元发送邻居丢失或者邻居建立的控制消息。

6、根据权利要求1或4或5所述的多自治系统路由器级拓扑处理系统，其特征在于，所述分析处理单元，包括OSPF报文处理单元和BGP报文处理单元，其中：

所述OSPF报文处理单元，用于根据每一个由单自治系统收集到的OSPF路由报文，为每个路由器更新报文加上自治系统标号，然后为该自治系统标号的所有路由器建立一个和相应的接口信息对应的路由器标识，并保存在接口信息数据库中；

所述BGP报文处理单元，用于通过分析处理由路由信息采集探针采集到的BGP路由信息更新报文，为每个与路由信息采集探针建立对等关系会话的BGP边界路由器维护一个前缀数据，以及到达这个前缀的下一跳路由器标识；为每个边界路由器通过该下一跳所能到达的前缀个数进行计数，并维护每个自治系统中每个路由器的标识和相应路由器的接口信息，从而将孤立的单自治系统生成的拓扑连接成一个完整的路由器级拓扑。

7、根据权利要求6所述的多自治系统路由器级拓扑处理系统，其特征在于，所述前缀数据中的每条记录代表该BGP边界路由器所能到达的一个前缀。

8、根据权利要求1所述的多自治系统路由器级拓扑处理系统，其特征在于，还包括报文区分模块，用于区分路由信息采集探针采集到的报文类型；

所述报文类型一类是路由信息采集探针通过与网络中的BGP路由器建立邻居关系而得到的路由更新报文，另一类是路由信息采集探针所发送的与网络中BGP路由器之间的邻居关系建立或者丢失的应用层控制报文。

9、根据权利要求1所述的多自治系统路由器级拓扑处理系统，其特征在于，所述单自治系统生成的拓扑是通过单自治系统拓扑生成算法生成的。

10、一种多自治系统路由器级拓扑处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A，路由信息采集探针与网络中的BGP边界路由器建立会话，实时地采集BGP路由更新报文；

步骤B，分析处理路由信息采集探针采集到的BGP路由更新报文，以及单自治系统采集到的OSPF路由更新报文，建立接口信息数据库，将单自治系统生成的拓扑连接成完整的路由器级拓扑。

11、根据权利要求10所述的多自治系统路由器级拓扑处理方法，其特征在于，所述步骤A中，所述采集BGP路由更新报文，是通过被动式的网络测量方式实现的。

12、根据权利要求10所述的多自治系统路由器级拓扑处理方法，其特征在于，所述步骤B中，所述单自治系统生成的拓扑是通过单自治系统拓扑生成算法生成的。

13、根据权利要求10所述的多自治系统路由器级拓扑处理方法，其特征在于，所述步骤A还包括下列步骤：

路由信息采集探针区分采集到的报文类型：一类是路由信息采集探针通过与网络中的BGP路由器建立邻居关系而得到的路由更新报文，另一类是路由信息采集探针所发送的与网络中BGP路由器之间的邻居关系建立或者丢失的应用层控制报文。

14、根据权利要求10所述的多自治系统路由器级拓扑处理方法，其特征在于，所述步骤B中，所述分析处理单自治系统收集到的OSPF报文，包括如下步骤：

步骤B1，对于每一个由单自治系统收集到的OSPF路由报文，为每个路由器更新报文加上自治系统标号，然后为该自治系统标号的所有路由器建立一个和相应的接口信息对应的路由器标识，并保存在接口信息数据库中。

15，根据权利要求14所述的多自治系统路由器级拓扑处理方法，其特征在于，所述步骤B1包括下列步骤：

步骤B11，如果LSA Update报文类型为1，即报文是RouterLSA，则进入步骤B12；否则结束返回，处理下一个报文信息；

步骤B12，从RouterLSA报文中取出自治系统标号信息，以及报文头部中的Advertising Router字段和AreadID字段信息；

检索接口信息数据库中的数据，如果该接口信息数据库中有该<ASNum，AreadID，Advertising Router>的信息，则进行清除；进入步骤B13；

步骤B13，如果LSA Update报文中的Link类型为3，则取出报文中的linklD和linkData字段与步骤B12中的信息组成<ASNum，AreaID，AdvertisingRouter，LinkID，LinkData>的信息存入接口信息数据库，然后进入步骤B15；否则进入步骤B14；

步骤B14，如果LSA Update报文中的Link的类型为其他类型，则取出报文中的linkData字段与步骤B12中信息组成<ASNum，AreaID，AdvertisingRouter，LinkData，255.255.255.255>的信息，存入接口信息数据库；然后进入步骤B15；

步骤B15，如果还有未遍历的LSA Update报文中的link类型，则转到步骤B13；否则分析下一个更新报文。

16、根据权利要求14所述的多自治系统路由器级拓扑处理方法，其特征在于，所述步骤B中，所述利用路由信息采集探针采集到的BGP路由更新报文，更新接口信息数据库，包括下列步骤：

步骤B2，通过分析处理由路由信息采集探针采集到的BGP路由信息更新报文，为每个与路由信息采集探针建立对等关系会话的BGP边界路由器维护一个前缀数据，以及到达这个前缀的下一跳路由器标识，为每个边界路由器通过该下一跳所能到达的前缀个数进行计数，并维护每个自治系统中每个路由器的标识和相应路由器的接口信息，从而将孤立的单自治系统生成的拓扑连接成一个完整的路由器级拓扑。

17、根据权利要求16所述的多自治系统路由器级拓扑处理方法，其特征在于，所述步骤B2包括如下步骤：

步骤B21，分析路由信息采集探针所发送上来的下一条信息，若为BGP路由更新报文，设为Update New，则转步骤B22；若为邻居丢失的控制消息，则转步骤B214；否则继续分析路由信息采集探针所发送上来的下一条信息；

步骤B22，若Update New是路由宣告类型的报文，转步骤B23；否则转步骤B212；

步骤B23，提取Update New中的AS-Path属性信息，如果AS-Path为空，则转步骤B21；否则转步骤B24；

步骤B24，提取Update New中的下一条前缀Prefix信息，若已经取完，则转步骤B21；否则转步骤B25；

步骤B25，根据该前缀Prefix信息检索该Update New所来自的BGP边界路由器Peer IP的接口信息数据库，如果该接口信息数据库中没有该前缀Prefix，则在该接口信息数据库中添加该前缀Prefix，以及到达这个前缀Prefix的下一跳路由器Next-hop和到达这个前缀Prefix所需要经过的自治系统路径，转步骤B26；否则转步骤B29；

步骤B26，从接口信息数据库中检索每一条目信息，在路由拓扑中查找以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由器级拓扑边，若查找到，转步骤B27；否则转步骤B28；

步骤B27，将此边的权重增1，转步骤B24；

步骤B28，路由拓扑中增加一条以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由器之间的连线，并将其权重置为1，转步骤B24；

步骤B29，此时表明Update New是在隐式地撤销一条已经存在的路由，则从该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中提取到达该前缀Prefix的原下一跳路由器，设为Next-hop Old，转步骤B210；

步骤B210，在路由拓扑中将以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由拓扑边上的权重减1，若该边的权重被减为零了，则从路由拓扑中删除该边，转步骤B211；

步骤B211，将该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中关于该前缀Prefix的下一跳路由器改为Update New中的下一跳路由器Next-hop；以及到达这个前缀Prefix所需经过的自治系统路径AS-Path改为Update New中的自治系统路径AS-Path，转步骤B26；

步骤B212，此时表明Update New是路由撤销(Withdraw)类型的报文，提取Update New中的下一条前缀Prefix信息，若已经取完，则转步骤B21；否则转步骤B213；

步骤B213，从该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中提取到达该前缀Prefix的原下一跳路由器，设为Next-hop Old；利用步骤B26中方法找出Peer IP接口所在的路由器AdvertisingRouteri和接口Next-Hop old所在的路由器AdvertisingRouterj，并在路由拓扑中将以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由器边上的权重减1，若该边的权重被减为零了，则从路由拓扑中删除该边；将该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中关于该前缀Prefix的记录删除，转步骤B212；

步骤B214，此时表明采集探针与该BGP边界路由器的邻居关系丢失，则来自该BGP边界路由器的所有路由信息均已失效；从该BGP边界路由器PeerIP的前缀数据库中提取下一条前缀，设为Prefix Current和到达该前缀的下一跳路由器，设为Next-hop Current；如果已经取完，则转步骤B21；否则转步骤B215；

步骤B215，利用步骤B26中方法找出Peer IP接口所在的路由器AdvertisingRouteri和接口Next-hop Current所在的路由器AdvertisingRouterj，并将路由拓扑中将以AdvertisingRouteri和AdvertisingRouterj为两个端点的路由器边上的权重减1，若权重减为0，则从路由器级拓扑中删除该边；

同时将该BGP边界路由器Peer IP的前缀数据库中关于该前缀PrefixCurrent的记录删除，转步骤B214。

18、根据权利要求17所述的多自治系统路由器级拓扑处理方法，其特征在于，所述步骤B26中，所述从接口信息数据库中检索每一条目信息，包括下列步骤：

步骤B261，从报文中读取ASNum，作为Peer IP所在的自治系统号；

步骤B262，再遍历分析处理OSPF报文时所建立的接口信息数据库，设其中一个条目为<ASNum_i，AreaIDi，AdvertisingRouteri，InterfaceIpi，maski>；

找出所有满足条件ASNum_i＝＝ASNum，PeerIP&maski＝＝InterfaceIpi的条目；

步骤B263，把maski最大的条目当作有效条目，取出该条目AdvertisingRouteri作为Peer IP的RouterID；

步骤B264，从报文的As-Path字段中取出最后一个元素作为NextHop接口地址所在的自治系统号，并从接口信息数据库中检索出NextHop的RouterID，即AdvertisingRouterj。

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