CN101808022B - 双向转发检测的实现方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向转发检测的实现方法及装置，其中，该方法，包括：第一装置接收到第二装置发送的参数协商P报文；所述第一装置回复参数协商确认F报文，并同时开始计时；若超过预设时间未收到所述第二装置发送的BFD检测报文，则启动链路检测，向所述第二装置发送BFD检测报文。本发明提高了BFD对于链路状态检测的准确度，能够更好地适应网络高可靠性的要求。

Description

双向转发检测的实现方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种双向转发检测的实现方法及装置。

背景技术

随着电信网络向ALL-IP(全IP)网络的演进，传统的因特网需要转型为多业务的电信级IP承载网。为了获得进一步的发展和成熟，电信级的网络必须具有99.999％的高可靠性、业务流量快速切换的能力以及强壮性。即作为ALL-IP网络的IP承载网，在提供互联网接入业务时，必须要提供99.99％的高可靠性；在承载语音业务、交互式数字电视(IPTV)和虚拟专用网(VPN，Virtual PrivateNetwork)业务时，要提供99.999％的高可靠性，同时还要为基于会话类的业务提供快速路径倒换机制。因此，高可靠性已成为必然需求。

为了保护关键应用，网络中通常会设计有一定的冗余备份链路，网络发生故障时就要求网络设备能够快速检测出故障并将流量切换至备份链路以加快网络收敛速度。目前有些链路(如POS(PacketOver SONET/SDH，SONET/SDH上的分组))通过硬件检测机制来实现快速故障检测，而某些链路(如以太网链路)却不具备这样的检测机制。此时，应用就需要依靠上层协议自身的机制来进行故障检测，上层协议的检测时间都在1秒以上，这样的故障检测时间对某些应用来说是不能容忍的。某些路由协议如OSPF(Open ShortestPath First，开放式最短路径优先)、IS-IS(Intermediate System toIntermediate System Routing Protocol，中间系统到中间系统的路由选择协议)虽然有Fast Hello功能来加快故障检测速度，但是检测时间也只能达到1秒的精度，而且Fast Hello功能只是针对本协议的，无法为其它协议提供快速故障检测。

当数据速率达到吉比特时，故障感应时间长代表着大量数据的丢失，并且不允许路由协议的节点没有办法检测链路的状态。同时，在现有的IP网络中并不具备秒以下的间歇性故障修复功能，而传统路由架构在对实时应用(如语音)进行准确故障检测方面的能力有限。伴随着VoIP(IP语音)应用的激增，实现快速网络故障检测和修复越发显得必要。

BFD(Bidirectional Forwarding Detection，双向转发检测)协议的出现，为上述问题提出了一种解决方案。BFD能够在系统之间任何类型的通道上进行故障检测，这些通道包括直接的物理链路、虚电路、隧道、MPLS(Multi-Protocol Label Switching，多协议标签交换)LSP(Label Switching Path，标记交换路径)、多跳路由通道，以及非直接的通道。同时，正是由于BFD具有实现故障检测简单、单一性的优点，因此BFD能够专注于转发故障的快速检测，帮助网络以良好QoS(服务质量)实现语音、视频及其它点播业务的传输，从而帮助服务提供商基于IP网的实现，为客户提供所需的高可靠性、高适用性VoIP及其它实时业务。

BFD可以被看成是一种简单的HELLO报文协议，在很多相关的领域，它非常像众所周知的路由协议中的侦测部分。一对系统在互相建立的链路间周期地发送BFD报文，如果一个系统在一段时间内没有接收到对方发过来的BFD报文，那么就说明在这两个系统间的双向路径出现了问题，从而引起通讯失效。但在有些情况下，系统为了减少开销，可以停止发送周期性的BFD的报文。

如图1所示，BFD协议的基本工作原理如下：1)BFD会话创建的初始处于DOWN状态，发送控制报文(BFD DOMN)到对端；2)处于DOWN状态下的BFD会话，接收对端发来的控制报文(BFDDOMN)，状态切换为INIT；3)处于INIT状态下的BFD会话收到对端发来的控制报文BFD INIT后，状态切换为UP；4)BFD会话UP后，协商好双方检测/发送时间间隔，按照协商的时间间隔进行报文的收发；5)当处于UP状态下的BFD会话在检测时长内没有收到对端的控制报文，检测失效，状态切换为DOWN，并通知上层应用。

每一条通讯路径都对应生成一个BFD Session(BFD会话)，并且在这两个系统间传输数据协议的BFD报文。每个系统都会评估自己的发送和接收BFD报文的速率，并用自己的估算出的速率和对端的系统进行协商，并达成最终使用的BFD检测报文的发送速率。为了适应一些特殊的情况，这些针对自己系统的收发报文能力的估算将会被实时地更新。这样的设计允许一个快速的系统和一个相对缓慢的系统共享同一个物理链路，并且能使快速的系统加快侦测速度，相反能使相对缓慢的系统最大化地发挥出自己的检测能力。

BFD报文在两个系统之间进行传递，一般采用点对点的单播的方式进行。BFD报文不管被任何协议封装都是适合传输媒介和网络使用的。BFD可以运行在多层面的系统中。任何特殊内容的BFD报文都会被进行相应的封装。

如上所述，BFD会话通常会通过发送P(Poll)报文进行协商参数，收到F(Final)报文后结束协商流程。当设备收到P报文后，需要立即回送F报文，同时开启定时发送和超时检测；另一端收到F报文后，结束参数协商流程，同样开启定时发送和超时检测。

在异步模式下，由于检测的位置是在对端，所以对端计算检测时间时需要用到本端的检测倍数，公式如下：

链路检测时间间隔＝接收的远端检测倍数×MAX(本端的收包间隔，接收的发包间隔)

在此过程中，收到P报文开启超时检测的设备(如图1中的设备A)会比收到F报文开启检测的设备(如图1中的设备B)提前一段时间进行检测，这个时间差就是F报文在设备间传输的时间。在BFD发送检测周期都比较大的情况下，这个时间差并不会影响BFD的正常超时检测流程；但是，随着网络可靠性要求的提高，倒换保护需要在50ms内完成，进而要求BFD的发送检测周期越来越小，甚至达到发送周期3.33ms。在这种情况下，F报文在设备间传递的时间就不能被忽略了，因为两端设备开启超时检测的时间具有一定的时间差，如图1所示，当设备A收到BFD P报文开始超时检测后，此时可能由于设备B尚未收到BFD F报文而尚未发送BFD检测报文，因此，设备A接收不到设备B发送的BFD检测报文，从而会做出链路故障的错误判断。

综上，由于相关技术中两端设备开启超时检测的时间具有一定的时间差，从而会导致链路状态的错误检测，如BFD会话状态机刚切换到UP状态就直接检测到链路异常，而错误检测还会产生路由协议振荡等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双向转发检测的实现方法及装置，以解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种双向转发检测BFD的实现方法，包括：第一装置接收到第二装置发送的参数协商P报文；所述第一装置回复参数协商确认F报文，并同时开始计时；若超过预设时间未收到所述第二装置发送的BFD检测报文，则启动链路检测，向所述第二装置发送BFD检测报文。

根据本发明的另一方面，提供了一种双向转发检测BFD的实现装置，包括：接收模块，用于接收对端装置发送的参数协商P报文；发送模块，用于回复参数协商确认F报文，并同时向所述对端装置发送BFD检测报文；计时模块，用于在所述发送模块回复所述F报文的同时开始计时；检测模块，用于在超过预设时间未收到所述对端装置发送的BFD检测报文时，启动链路检测。

根据本发明的另一方面，提供了一种双向转发检测BFD的实现装置，包括：接收模块，用于接收对端装置发送的参数协商确认F报文；计时模块，用于在接收到所述F报文后开始计时；发送模块，用于在开始计时的同时向所述对端装置发送BFD检测报文；检测模块，用于在超过预设时间未接收到所述对端装置发送的所述BFD检测报文时，启动链路检测。

通过本发明，由于装置接收到P报文后，不会立即开始链路检测(即超时检测)，而是通过计时等待一段时间，若超时还未收到对端发送的BFD检测报文才开始进行链路检测，解决了相关技术中由于装置收到P报文后立即开始链路检测使得两端装置开启超时检测的时间具有一定的时间差，从而导致链路状态的错误检测的问题，进而通过提供一种缓冲机制使得接收到P报文的装置延后开始链路检测的时间，从而提高了BFD对于链路状态检测的准确度，能够更好地适应网络高可靠性的要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的BFD会话状态机的状态切换示意图；

图2是根据本发明实施例一的双向转发检测的实现方法的流程图；

图3是根据本发明实施例二的双向转发检测的应用场景示意图；

图4是根据本发明实施例二的双向转发检测的实现方法的流程图；

图5是根据本发明实施例三的双向转发检测的应用场景示意图；

图6是根据本发明实施例的双向转发检测的实现装置的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在电信级的网络中，各种通信设备(或装置)之间需要通过链路检测机制来快速检测出故障并将流量切换至备份设备以适应对于网络高可靠性的要求。BFD协议是目前实现链路故障检测的一种重要的协议。第一装置和第二装置之间通过BFD进行链路故障检测。

第一实施例

图2是根据本发明实施例一的双向转发检测的实现方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S202，第一装置接收到第二装置发送的P(参数协商)报文；

步骤S204，第一装置回复F(参数协商确认)报文，并同时开始计时；

步骤S206，超过预设时间未收到第二装置发送的BFD检测报文，则启动链路检测，向第二装置发送BFD检测报文。

在该实施例中，由于设备接收到P报文后，不会立即开始链路检测(即超时检测)，而是通过计时等待一段时间，若超时还未收到对端发送的BFD检测报文才开始进行链路检测解决了相关技术中由于设备收到P报文后立即开始链路检测使得两端设备开启超时检测的时间具有一定的时间差，从而导致链路状态的错误检测的问题。使用该实施例通过提供一种缓冲机制使得接收到P报文的设备延后开始链路检测的时间，从而提高了BFD对于链路状态检测的准确度，能够更好地适应网络高可靠性的要求。

其中，第一装置进行计时可以通过开启一个定时器，如称为等待首包定时器(WFT)进行计时。启动链路检测是通过开启链路检测定时器来进行链路检测。

在该实施例中，如果超时仍未收到对端发送来的BFD检测报文就无需再等待可以开始进行链路检测。

优选地，在上述的方法中，还包括：若在超过预设时间前接收到第二装置发送的BFD检测报文，则停止计时并同时启动链路检测，向第二装置发送BFD检测报文。由于接收到第二装置发送来的BFD检测报文说明第二装置已经接收到F报文并开始进行链路检测，这样，第一装置此时开始进行链路检测就不会导致链路状态的错误判断。

该优选实施例提供了在接收到P报文时开始计时的情况下，装置启动链路检测的另一种具体实施方案。

优选地，在上述的方法中，还包括：第二装置接收第一装置发送的F报文；开始计时，同时向第一装置发送BFD检测报文；若超过预设时间未接收到第一装置发送的BFD检测报文，则启动链路检测。

该优选实施例提供了当装置接收到的是F报文时，结束参数协商流程并开始计时(如开启等待首包定时器(WFT))的具体实施方案。在该优选实施例中，两端装置均进行计时，可以进一步避免链路状态的错误检测。

优选地，在上述的方法中，还包括：若在超过预设时间前接收到第一装置发送的BFD检测报文，则停止计时并同时启动链路检测。

该优选实施例提供了在接收到F报文也开始计时的情况下，第二装置进行链路检测的另一种具体实施方案。

其中，上述的预设时间是指F报文从第一装置传输到第二装置所需的时间。具体地，第一装置和/或第二装置进行计时是通过开启一个等待首包定时器，该等待首包定时器的计时时间应不小于正常状态下F报文在两端装置之间的传输时间。能够确保在链路状态正常的情况下，第一装置不会在第二装置未接收到F报文之前就超时并启动链路检测。

上述的优选实施例中BFD会话收到P报文或F报文后，并不立即开启超时检测定时器(即链路检测定时器)进行链路检测，而是先开启等待首包定时器(即上述的开始计时)；如果在等待首包定时器的计时时间内收到对端发送的BFD检测报文，则立即开启链路检测定时器；否则等待首包定时器超时后开启链路检测定时器进行链路检测。上述优选实施例的BFD的实现方法具有避免因为错误检测导致的路由协议震荡、链路双向转发检测更稳定可靠等优点。

第二实施例

某运营商的两台路由器A和路由器B之间建立OSPF邻居，由于路由器A和路由器B间承载的业务的重要性，需要对路由器A和路由器B之间的链路异常状况进行快速检测和切换以保证业务的可靠性，于是在路由器A和路由器B间配置、建立BFD会话以进行双向转发检测。

如图3所示为某运营商路由器A和路由器B的组网图，首先在路由器A和路由器B上配置OSPF协议，某个时刻OSPF邻居发现并建立邻居关系；OSPF协议通知BFD建立对应OSPF链路的BFD会话；BFD会话通过发送/接收报文进行状态机切换；当接收到P/F报文协商完链路检测定时器的时间参数后，BFD开始进行链路快速检测。

针对图3的双向转发检测的实现方法的流程如图4所示，包括以下步骤：

步骤S402，首先需要在设备(路由器A和路由器B)上配置BFD的等待首包定时器的时间间隔参数；

步骤S404，设备判断收到对端发送的BFD报文是P报文还是F报文，若是P报文，则转入步骤S406，若是F报文，则转入步骤S408；

步骤S406，直接回复F报文，同时计算链路检测定时器时间间隔参数；

步骤S408，结束参数协商流程，计算链路检测定时器的时间间隔参数；

步骤S410，针对收到P、F报文的情况，启动等待首包定时器、以及向对端发送BFD检测报文；

步骤S412，判断在等待首包定时器进行计时的过程中是否如果收到对端发送来的BFD检测报文，若是，则转入步骤S416，若否，则转入步骤S414；

步骤S414，在等待首包定时器超时时，启动链路检测定时器；

步骤S416，立即启动链路检测定时器。

第三实施例

某运营商在其骨干网中建立伪线(Pseudo wire)来承载端到端的用户流量，由于用户对于流量的可靠性提出了较高要求，运营商在端点间部署BFD检测来加快链路异常的发现和切换。

如图5所示为运营商骨干网的示意图。首先，在路由器A和路由器B之间配置、建立伪线来仿真承载用户端到端的流量，某个时刻伪线建立正常并开始转发用户流量；伪线协议通知BFD协议建立针对该伪线的BFD会话；BFD会话通过发送/接收报文进行状态机切换；当接收到P/F报文协商完链路检测定时器的时间参数后，BFD开始进行链路快速检测。

其实施步骤如下：

步骤1，路由器A和路由器B间配置建立伪线用于仿真承载用户端到端的流量；

步骤2，伪线建立并能够正常转发用户流量；伪线协议通知BFD协议建立针对当前伪线的BFD会话；

步骤3，BFD协议发送/接收BFD报文，同时进行BFD会话的状态机切换；

步骤4，BFD协议收到P/F报文，BFD会话开始链路快速检测。

具体地，在步骤4中路由器A和路由器B采用上述实施例的方法进行BFD检测。

图6是根据本发明实施例的双向转发检测的实现装置的结构示意图，该实现装置包括：

接收模块10，用于接收对端装置发送的P(参数协商)报文；

发送模块20，用于回复F(参数协商确认)报文，并同时向对端装置发送BFD检测报文；

计时模块30，用于在发送模块回复F报文的同时开始计时；

检测模块40，用于在超过预设时间未收到对端装置发送的BFD检测报文时，启动链路检测。

其中，计时模块30还用于当在超过预设时间前接收到对端装置发送的BFD检测报文时，停止计时；

检测模块40还用于在停止计时的同时启动链路检测。

或者，该实现装置包括：

接收模块10，用于接收对端装置发送的F报文；

计时模块30，用于在接收到F报文后开始计时；

发送模块20，用于在开始计时的同时向对端装置发送BFD检测报文；

检测模块40，用于在超过预设时间未接收到对端装置发送的BFD检测报文时，启动链路检测。

其中，计时模块30还用于当在超过预设时间前接收到对端装置发送的BFD检测报文时，停止计时；

检测模块40还用于在停止计时的同时启动链路检测。

其中，上述的预设时间是指F报文传输到对端装置所需的时间。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

(1)通过提供一种缓冲机制使得接收到P报文的设备延后开始链路检测的时间，从而提高了BFD对于链路状态检测的准确度，能够更好地适应网络高可靠性的要求；

(2)具有避免因为错误检测导致的路由协议震荡、链路双向转发检测更稳定可靠等优点。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双向转发检测BFD的实现方法，其特征在于，包括：

第一装置接收到第二装置发送的参数协商P报文；

所述第一装置回复参数协商确认F报文，并在回复参数协商确认F报文的同时开始计时；

若超过预设时间未收到所述第二装置发送的BFD检测报文，则启动链路检测，向所述第二装置发送BFD检测报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

若在超过所述预设时间前接收到所述第二装置发送的BFD检测报文，则停止计时并同时启动链路检测，向所述第二装置发送BFD检测报文。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述第二装置接收所述第一装置发送的所述F报文；

开始计时，同时向所述第一装置发送所述BFD检测报文；

若超过预设时间未接收到所述第一装置发送的所述BFD检测报文，则启动链路检测。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

若在超过所述预设时间前接收到所述第一装置发送的所述BFD检测报文，则停止计时并同时启动链路检测。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设时间是指所述F报文从所述第一装置传输到所述第二装置所需的时间。

6.一种双向转发检测BFD的实现装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收对端装置发送的参数协商P报文；

发送模块，用于回复参数协商确认F报文，并同时向所述对端装置发送BFD检测报文；

计时模块，用于在所述发送模块回复所述F报文的同时开始计时；

检测模块，用于在超过预设时间未收到所述对端装置发送的BFD检测报文时，启动链路检测。

7.根据权利要求6所述的实现装置，其特征在于，

所述计时模块，还用于当在超过所述预设时间前接收到所述对端装置发送的BFD检测报文时，停止计时；

所述检测模块，还用于在所述停止计时的同时启动链路检测。

8.一种双向转发检测BFD的实现装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收对端装置发送的参数协商确认F报文；

计时模块，用于在接收到所述F报文后开始计时；

发送模块，用于在开始计时的同时向所述对端装置发送BFD检测报文；

检测模块，用于在超过预设时间未接收到所述对端装置发送的所述BFD检测报文时，启动链路检测。

9.根据权利要求8所述的实现装置，其特征在于，

所述计时模块，还用于当在超过所述预设时间前接收到所述对端装置发送的所述BFD检测报文时，停止计时；

所述检测模块，还用于在所述停止计时的同时启动链路检测。

10.根据权利要求8所述的实现装置，其特征在于，所述预设时间是指所述F报文传输到所述对端装置所需的时间。