CN101848114B

CN101848114B - 故障检测方法和装置

Info

Publication number: CN101848114B
Application number: CN201010153050A
Authority: CN
Inventors: 余鹏; 高波; 杨彦军; 吕思沛; 李文辉; 陆博
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-04-15
Also published as: CN101848114A

Abstract

本发明实施例提供一种故障检测方法和装置。该方法，包括：接收源发送端发送的、携带有校验数据的双向故障检测报文；对校验数据进行验证，以确定双向故障检测报文在传输过程中是否被修改过。本发明实施例达到了检测源发送端与目的接收端之间通信链路是否存在修改故障的目的。因此，本发明实施例有利于提高源发送端与目的接收端之间的数据传输质量。

Description

故障检测方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种故障检测方法和装置。

背景技术

在通信领域中，为保障网络设备之间的数据传输质量，需对网络设备之间的通信故障进行快速检测，以在出现故障时及时建立新的通信链路。目前，双向故障检测(Bidirectional Forwarding Detection，以下简称BFD)方法，是一种应用最广泛的网络故障检测技术。BFD的特点是：轻负荷、持续时间短，且能对任何类型的通信链路进行快速，如直接的物理链路、虚拟电路、多跳路由通道等。

在BFD会话建立后，BFD会话双方在会话通道上，周期性地向对端发送BFD报文；同时，在该会话通道上，也周期性地检测对端发送的BFD报文。如果在检测时间内，没有收到对端发送的BFD报文，则确定BFD会话双方之间的通信链路出现了故障。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：目前的BFD检测方法，只检测一段时间内是否能收到对端发送的BFD报文，以判断BFD会话双方之间通信链路的连通性。在实际应用中，到达对端的BFD报文，有可能被BFD会话双方的通信链路中其它网络设备所修改，从而对BFD会话双方的数据传输产生影响。然而，目前的BFD检测方法，并不能检测出对端发送的BFD报文是否被通信链路上的其它网络设备修改过，即不能检测出通信链路上是否存在修改故障。

发明内容

本发明实施例提供一种故障检测方法和装置，实现了对通信链路上存在的修改故障的检测。

本发明实施例提供一种故障检测方法，包括：

接收源发送端发送的、携带有校验数据的双向故障检测报文；

对所述校验数据进行验证，以确定所述双向故障检测报文在传输过程中是否被修改过。

本发明实施例还提供一种故障检测装置，包括：

接收模块，用于接收源发送端发送的、携带有校验数据的双向故障检测报文；

验证模块，用于对所述校验数据进行验证，以确定所述双向故障检测报文在传输过程中是否被修改过。

本发明实施例提供的故障报文检测方法和装置，目的接收端接收到源发送端发送的BFD报文后，根据生成的验证数据对BFD报文中携带的校验数据进行验证，其中，校验数据由源发送端采用与目的接收端协商的校验运算生成后携带在BFD报文中。将验证数据对校验数据的验证结果，作为目的接收端验证BFD报文是否被修改过的依据，从而达到了检测源发送端与目的接收端之间通信链路是否存在修改故障的目的。因此，本发明实施例有利于提高源发送端与目的接收端之间的数据传输质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例提供的双向故障检测方法流程图；

图2为本发明第二实施例提供的双向故障检测方法流程图；

图3为本发明第三实施例提供的双向故障检测方法流程图；

图4为本发明第四实施例提供的双向故障检测方法流程图；

图5为本发明第五实施例提供的故障检测装置的结构示意图

图6为本发明第六实施例提供的故障检测装置的结构示意图；

图7为本发明第七实施例提供的故障检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明第一实施例提供的故障检测方法流程图，本实施例的执行主体为BFD报文的目的接收端。如图1所示，本实施例包括：

11：接收源发送端发送的、携带有校验数据的双向故障检测报文。

在BFD会话建立后，源发送端向目的接收端发送携带有校验数据的BFD报文。通常采用用户数据报协议(User Data Protocol)，承载BFD报文。可对UDP数据报的数据位进行扩展，将校验数据填充到BFD报文中发送给目的接收端。校验数据的生成，可根据校验算法，对BFD报文中在传输过程中不变的数据进行校验运算得到；也可通过源发送端与目的接收端预先协商的方法生成，比如规律变化的0、1数字串。

源发送端携带校验数据的主要目的是，使目的接收端根据校验数据，确认BFD报文在通信链路上传输的过程中，是否被其它网络设备修改过。

12：对校验数据进行验证，以确定双向故障检测报文在传输过程中是否被修改过。

目的接收端采用与源发送端协商的方法生成验证数据，对BFD报文中携带的校验数据进行验证，若一致，则表明验证通过。验证数据，可以是目的接收端对从BFD报文中提取出的数据进行校验运算后生成。若验证不通过，则表明BFD报文在传输过程中被其它网络设备修改过。

本发明实施例提供的故障报文检测方法，目的接收端接收到源发送端发送的BFD报文后，根据生成的验证数据对BFD报文中携带的校验数据进行验证，其中，校验数据由源发送端采用与目的接收端协商的校验运算生成后携带在BFD报文中。将验证数据对校验数据的验证结果，作为目的接收端验证BFD报文是否被修改过的依据，从而达到了检测源发送端与目的接收端之间通信链路是否存在修改故障的目的。因此，本发明实施例有利于提高源发送端与目的接收端之间的数据传输质量。

图2为本发明第二实施例提供的双向故障检测方法流程图。本实施例的执行主体为接收BFD报文的接收端，以UDP承载BFD报文为例对本发明实施例双向故障检测方法进行说明。

BFD报文结构，如表1所示，包括：网际协议(Internet Protocol，简称IP)报头、UDP报头和UDP数据区。其中，IP报头结构、UDP报头结构，分别如表2、表3所示。UDP数据区用于承载BFD会话双方(源发送端和目的接收端)已协商成功的BFD控制参数，如表4所示(BFD控制报文结构)。

表I：BFD报文结构

IP报头

UDP报头

UDP数据

表2：IP报头结构

表3：UDP报头结构

015	1631
		UDP源端口号	UDP目的端口号
UDP报文长度	UDP校验和

表4BFD控制报文结构(UDP数据区)

BFD控制报文中各字段中数据的代表的含义如下：

Vers：BFD协议版本号，目前为1；Diag：诊断字，标明本地BFD系统最后一次会话Down的原因；Sta：BFD本地状态；P：如果标记该标志，表示参数发生改变或发送系统进行连接时，请求对方立即进行确认和响应。否则，不请求对方进行确认和响应；F：响应P标志置位的回应报文中必须将F标志置位；C：转发/控制分离标志，一旦置位，控制平面的变化不影响BFD检测，如：控制平面为ISIS(Intermediary System IntermediarySystem)，当ISIS平滑重启(Graceful Restart，GR)时，BFD可以继续监测链路状态；A：认证标识，置位代表会话需要进行验证；D：查询请求，置位代表发送方期望采用查询模式对链路进行监测；Rs：预留位；DetectMult：检测超时倍数，用于检测方计算检测超时时间；Length：报文长度.MyDiscreaminator：BFD会话连接本地标识符；Your Discreaminator：BFD会话连接远端标识符；Desired Min Tx Interval：本地支持的最小BFD报文发送间隔；Required Min RX Interval：本地支持的最小BFD接收间隔；RequiredMin Echo RX Interval：本地支持的最小Echo报文接收间隔(如果本地不支持Echo功能，则设置0)；Auth Type：认证类型，.Auth Length：认证数据长度；Authentication Data：认证数据区。

本实例中，对UDP数据区进行扩展，将校验数据填充到扩展区的数据位中。采用Rs标志(扩展标志)表示UDP数据区是否被扩展，Rs为0表示没有扩展，Rs为1表示有扩展，采用Type标志(扩展类型标志)表示是否可检测修改故障，Type位为1表示可用于检测修改故障，Type位为0表示不用于检测修改故障。扩展后的BFD控制报文结构如表5所示。

表5扩展后的一种BFD控制报文结构

如图2所示，本实施例包括：

21：接收源发送端发送的、携带有第一校验数据的BFD报文。

第一校验数据为，源发送端根据校验算法对双向故障检测报文在传输过程中不变的数据进行校验运算后得到。如表5所示，扩展后存放校验数据的字段称之为校验字段(Check字段)，第一校验数据存放在Check字段中。

22：从BFD报文中提取目的地址，判断目的地址是否为本机地址；

在承载BFD报文的UDP报文中，若IP报头的目的地址为本机地址，则执行23，否则转发该BFD报文。

23：对BFD报文进行连通性检测。

连通性检测通过后，执行24，否则结束。

24：判断BFD报文中Rs标志位和Type标志位是否均为1，是则执行25，否则结束。

源发送端向发送BFD报文前，将BFD报文中扩展标志位Rs置1。目的接收端接收到BFD报文后，根据BFD报文中的标志位Rs，确定该BFD报文是否可用于检测修改故障。若BFD报文中Rs标志位为1，则执行25；否则，该BFD报文没有经过扩展，不能用于修改故障检测，只仅用于连通性检测。

25：从BFD报文中提取出在传输过程中不变的数据。

BFD报文在传输过程中不变的数据包括以下信息中的一种或任意组合：BFD控制报文(表4)中各字段中数据、UDP报头(表3)中各字段中数据、以及IP报头(表2)中不变字段中的数据。其中，IP报头中不变字段为：版本，头部长度，服务类型、总长度，标识，协议，源地址，目的地址。

26：通过校验算法，对BFD报文在传输过程中不变的数据进行校验运算，得到第一验证数据；

BFD会话双方(源数据端与目的接收端)采用同一校验算法。校验算法可为：循环冗余检验(Cyclical Redundancy Check，简称CRC)、校验和(CHECKSUM)算法，信息-摘要算法(message-digest algorithm 5，简称：MD5)校验，哈希(HASH)算法，海明码(Hamming Code)检验等。源数据端通过校验算法，将BFD报文在传输过程不变的数据，进行校验运算，得到第一校验数据。

27：从BFD报文中提取出第一校验数据，与第一验证数据进行对比。

从BFD报文中提取check字段中数据，即第一校验数据。若第一校验数据与第一验证数据一致，则认为BFD报文在传输过程中没有被其它网络设备修改过。若不一致，则认为BFD报文在传输过程中被其它网络设备修改过，即源发送端与目的接收端之间的通信链路存在修改故障，报告上层应用，以选择替代通信链路进行通信，从而保证数据传输的安全性。

本发明实施例提供的故障报文检测方法，目的接收端对源发送端发送的BFD报文连通性检测通过后，对从BFD报文中提取出的在传输过程不变的数据进行校验运算得到第一验证数据。然后，根据第一验证数据对BFD报文中携带的第一校验数据进行验证，其中，第一校验数据由源发送端采用与目的接收端协商的校验运算生成后携带在BFD报文中。将第一验证数据对第一校验数据的验证结果，作为目的接收端验证BFD报文是否被修改过的依据，从而达到了检测源发送端与目的接收端之间通信链路是否存在修改故障的目的。因此，本发明实施例有利于提高源发送端与目的接收端之间的数据传输质量。

图3为本发明第三实施例提供的故障检测方法流程图。本实施例的执行主体为接收BFD报文的接收端，以UDP承载BFD报文为例对本发明实施例双向故障检测方法进行说明。

本实施例与第三实施例的区别在于，源发送端在现有BFD报文中增加了payload字段和Length字段，而没有增加校验字段Check(如表6所示)。其中，Length字段表示payload的长度；Payload，存放源发送端根据与目的接收端预先协商的方法生成变化规律的校验码。目的接收端在对BFD报文进行修改故障检测时，逐比特检测payload字段中数据(第二校验数据)。另外，校验码可随时间的变化而变化。例如，第一种：源发送端和目的接收端约定，在T时间内为校验码A，间隔T时间后校验码为B，再间隔T时间后校验码为C；第二种：源发送端和目的接收端约定：在T时间内校验码为A，间隔T时间后为校验码对A取反后的数值。以下以第二种情况为例进行说明。

表6另一种扩展后的BFD控制报文结构

31：接收源发送端发送的、携带有第二校验数据的BFD报文。

源发送端根据与目的接收端协商的方法，可生成变化规律的0、1多个比特位，作为第二校验数据，例如0x55aa aa55……aa55。判断上次发送的BFD中填充的是第二校验数据，还是取反后的第二校验数据；如果上次发送的BFD中填充的是第二校验数据，则将取反的第二校验数据，填充到payload字段；否则将第二校验数据，填充到payload字段。

32：从BFD报文中提取目的地址，判断目的地址是否为本机地址。

在承载BFD报文的UDP报文中，若IP报头的目的地址为本机地址，则执行33，否则转发该BFD报文。

33：对BFD报文进行连通性检测；

通过连通性检测时，执行34，否则此次检测流程结束。

34：判断BFD报文中Rs标志位和Type标志位是否均为1，是则执行35，否则此次检测流程结束。

若BFD报文中Rs标志位为1，且Type标志位为1，表明此BFD报文可用于检测修改故障。

35：从BFD报文的Payload字段中提取出第二校验数据，执行36。

36；根据与源发送端协商的方法，生成第二验证数据，执行37。

目的接收端与源发送端约定的方法，生成变化规律的0、1数字串，作为第二验证数据，例如0x55aa aa55……aa55。

37：逐位比较第二校验数据与和第二验证数据。

目的接收端判断上次生成的验证数据是第二验证数据，还是取反后的第二验证数据；如果上次生成的验证数据是第二验证数据，则根据取反的第二验证数据对第二校验数据进行验证；否则，根据第二验证数据对第二校验数据进行验证。

若第二校验数据与第二验证数据一致，则认为BFD报文在传输过程中没有被其它网络设备修改过。若不一致，则认为BFD报文在传输过程中被其它网络设备修改过，即源发送端与目的接收端之间的通信链路存在修改故障，报告上层应用，以选择替代通信链路进行通信，从而保证数据传输的安全性。

若第二校验数据与第二验证数据有一位不相同，则认为存在单比特故障，若存在多位不相同，则认为存在多比特故障。

本发明实施例提供的双向故障检测方法，目的接收端接收到BFD报文后，根据与源发送协商的方法生成变化规律的第二验证数据。根据第二验证数据对BFD报言中的第二校验数据进行验证，从而通过验证结果检测BFD报文在传输过程中是否被修改过。并能检测出是存在单比特修改故障还是多比特修改故障。因此，本发明实施例为提高源发送端与目的接收端之间的数据传输质量，提供了保障。

图4为本发明第四实施例提供的双向故障检测方法流程图。本实施例的执行主体为BFD报文的目的接收端，以UDP承载BFD报文为例对本发明实施例双向故障检测方法进行说明。

本实施例与第三实施例的区别在于，源发送端在现有BFD控制报文结构中同时增加了Check字段、payload字段和Length字段(如表7所示)。目的接收端在对BFD报文进行修改故障检测时，对报文在传输过程中不变的数据和payload字段中第二校验数据一起进行校验运算后，得到第三验证数据。

表7又一种扩展后的BFD控制报文结构

如图4所示，本实施例包括：

41：接收源发送端发送的、携带有第三校验数据的BFD报文。

源发送端先生成变化规律的0、1数字串：第二校验数据，将第二校验数据填充到payload字段(参见第三实施例)。之后，通过校验算法，将BFD报文在传输过程中不变的数据，即：IP报头中不变字段中数据、表4中(BFD控制报文)各字段中数据、UDP报头数据、以及Payload字段中的第二校验数据，进行校验运算，得到第三校验数据。将第三校验数据填充到check字段中发送给目的接收端。

42：从BFD报文中提取目的地址，判断目的地址是否为本机地址。

在承载BFD报文的UDP报文中，若IP报头的目的地址为本机地址，则执行43，否则转发该BFD报文。

43：对BFD报文进行连通性检测。连通性检测通过执行44，否则此次检测流程结束。

44：判断BFD报文中Rs标志位和Type标志位均为1。

若BFD报文中Rs标志位为1，且Type标志位为1，则执行45；否则表明该BFD报文不能用于修改故障，此次检测流程结束。

45：从BFD报文中分别提取出在传输过程中不变的数据和payload字段中数据，执行46。

46：对从BFD报文中分别提取出的在传输过程中不变的数据和payload字段中数据，进行校验运算，生成第三验证数据，执行47。

47：从BFD报文中提取出第三校验数据，执行48。

48：根据第三验证数据，对第三校验数据进行验证。

本发明实施例提供的故障报文检测方法，目的接收端对源发送端发送的BFD报文连通性检测通过后，对从BFD报文中提取出的在传输过程不变的数据和变化规律的payload字段中数据进行校验运算得到第三验证数据。然后，根据第三验证数据对BFD报文中携带的第三校验数据进行验证，其中，第三校验数据由源发送端与目的接收端协商的校验运算生成后携带在BFD报文中。将第三验证数据对第三校验数据的验证结果，作为目的接收端验证BFD报文是否被修改过的依据，从而达到了检测源发送端与目的接收端之间通信链路是否存在修改故障的目的。因此，本发明实施例有利于提高源发送端与目的接收端之间的数据传输质量。

图5为本发明第五实施例提供的故障检测装置结构示意图。如图5所示，本实施例包括：接收模块51和验证模块52。

接收模块51，用于接收源发送端发送的、携带有校验数据的双向故障检测报文。验证模块52，用于对校验数据进行验证，以确定双向故障检测报文在传输过程中是否被修改过。

具体地，接收模块51接收源发送端发送的、携带有校验数据的双向故障检测报文。验证模块52对接收模块51接收到的双向故障检测报文中的校验数据进行验证。从而根据验证结果确定源发送端发送的双向故障检测报文在传输过程中是否被修改过。

进一步，如图6所示，在上述方案的基础上，还包括：连通性检测模块53。

连通性检测模块53，用于在确定双向故障检测报文的目的地址为本机地址后，对双向故障检测报文进行连通性检测。

具体地，连通性检测模块53在确定接收模块51接收到的双向故障检测报文的目的地址是本机地址的情况下，对该双向故障报文进行连通性检测。验证模块52在连通性检测模块53对双向故障报文的连通性检测通过后，对双向故障检测报文中的检验数据进行验证。

本发明实施例提供的故障报文检测装置，接收模块接收到源发送端发送的BFD报文后，验证模块根据生成的验证数据对BFD报文中携带的校验数据进行验证。其中，校验数据由源发送端采用与目的接收端协商的校验运算生成后携带在BFD报文中。将验证数据对校验数据的验证结果，作为目的接收端验证BFD报文是否被修改过的依据，从而达到了检测源发送端与目的接收端之间通信链路是否存在修改故障的目的。因此，本发明实施例有利于提高源发送端与目的接收端之间的数据传输质量。

图7为本发明第七实施例提供的故障检测装置结构示意图。如图7所示，图5中所示的接收模块51可为第一接收子模块511，第二接收子模块512或第三接收子模块513。

如图7所示，图5中所示的验证模块52可为第一验证子模块521、第二验证子模块522或第三验证子模块523。

其中，第一接收子模块511，用于接收源发送端发送的、携带有第一校验数据的双向故障检测报文；第一校验数据为，源发送端对双向故障检测报文在传输过程中不变的数据进行校验运算后生成的数据。第一验证子模块521，用于根据双向检测报文中在传输过程中不变的数据生成第一验证数据，并根据第一验证数据对第一校验数据进行验证。

其中，第二接收子模块512，用于接收源发送端发送的、携带有第二校验数据的双向故障检测报文；第二校验数据为，源发送端采用与目的接收端协商的方法生成的校验码。第二验证子模块522，用于采用与源发送端协商的方法生成校验码，将校验码作为第二验证数据，并根据第二验证数据对第二校验数据进行验证；

其中，第三接收子模块513，用于接收源发送端发送的、携带有第三校验数据的双向故障检测报文；第三校验数据为，源发送端对双向故障检测报文在传输过程中不变的数据、和采用与目的接收端协商的方法生成的校验码，进行校验运算生成的数据。第三验证子模块523，用于对在传输过程中不变的数据和校验码进行校验运算，得到第三验证数据，并根据第三验证数据对第三校验数据进行验证。

本发明实施例提供的故障报文检测装置，根据源发送端发送的双向故障检测报文中检验数据的不同，通过第一接收子模块、第二接收子模块或第三接收子模块接收源发送端发送的双向故障检测报文。相应地通过第一验证子模块、第二验证子模块或第三验证子模块对双向故障检测报文中的检验数据进行验证。将验证数据对校验数据的验证结果，作为目的接收端验证BFD报文是否被修改过的依据，从而达到了检测源发送端与目的接收端之间通信链路是否存在修改故障的目的。因此，本发明实施例有利于提高源发送端与目的接收端之间的数据传输质量。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种故障检测方法，其特征在于，包括：

目的接收端接收源发送端发送的、携带有第二校验数据的双向故障检测报文，所述第二校验数据为，所述源发送端采用与所述目的接收端协商的方法且按照以下方法生成数据：

在T时间内校验码为A，间隔T时间后为校验码对A取反后的数值；

所述目的接收端对所述第二校验数据进行逐比特的验证，以确定所述双向故障检测报文在传输过程中的单比特或多比特的修改故障。

2.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，在对所述第二校验数据进行验证之前，还包括：

在确定所述双向故障检测报文的目的地址为本机地址后，对所述双向故障检测报文进行连通性检测。

3.根据权利要求1所述的故障检测方法，其特征在于，

所述对所述第二校验数据进行逐比特的验证，包括：

采用与所述源发送端协商的方法生成校验码，将所述校验码作为第二验证数据，并根据所述第二验证数据对所述第二校验数据进行验证。

4.一种故障检测装置，应用于目的接收端，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收源发送端发送的、携带有第二校验数据的双向故障检测报文，所述第二校验数据为，所述源发送端采用与所述目的接收端协商的方法且按照以下方法生成数据：

验证模块，用于对所述第二校验数据进行逐比特的验证，以确定所述双向故障检测报文在传输过程中的单比特或多比特的修改故障。

5.根据权利要求4所述的故障检测装置，其特征在于，还包括：

连通性检测模块，用于在确定所述双向故障检测报文的目的地址为本机地址后，对所述双向故障检测报文进行连通性检测。

6.根据权利要求5所述的故障检测装置，其特征在于，所述验证模块包括：

第二验证子模块，用于采用与所述源发送端协商的方法生成校验码，将所述校验码作为第二验证数据，并根据所述第二验证数据对所述第二校验数据进行逐比特的验证。