CN101958810A - 用于中间节点自主实现故障定位的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了用于中间节点自主实现故障定位的方法及系统，所述中间节点用于转发第一端节点与第二端节点之间的报文，该方法包括：构建并向所述第一端节点发送测试报文，所述测试报文保护所述第二端节点地址的信息，所述测试报文用于触发所述第一端节点向第二端节点发送响应报文；将来自所述第一端节点的响应报文转发给所述第二端节点；对所述响应报文进行抓包；根据抓包结果分析是否可以正常转发从所述第一端节点到所述第二端节点的报文。在多厂家设备混合组网的场景中，采用本发明实施例的技术方案，可以通过单个厂家的中间节点完成故障定位，从而提高故障维护的效率，进而保障数据传送质量。

Description

用于中间节点自主实现故障定位的方法及系统

技术领域

本发明涉及网络传输领域，特别涉及用于链路中的中间节点自主实现故障定位的方法及系统。

背景技术

随着通信技术的发展，如何保障数据传送质量成为亟待解决的问题。保障数据传送质量的一个方面是当数据传送出现问题时，例如电话语音不清晰等，如何快速地检测链路故障，并进行故障定位，以便对链路进行维护。

图1示出链路的一种常见组成形式。请参见图1，路由器C、H、E组成链路。其中，路由器C、E为链路的端节点(End Node，EN)，路由器H为链路的中间节点(Intermediate Node，IN)。一次数据传输是从源端节点发送数据开始到数据被目的端节点全部正确接收而结束。在数据传输的过程中，用户发现路由器C、E之间出现端到端链路质量下降的问题，例如数据延迟或者丢包等，需要判定链路质量下降是否与路由器H有关。

为了解决上述问题，可以由路由器H分别发起ping C和ping E的操作。ping是一种验证通道和设备是否正常的技术。从路由器H ping节点C，即从路由器H发出N个ICMP包A，到达节点C后，节点C向回发送N个包A’。从路由器H ping节点E，即从路由器H发出M个ICMP包B，到达节点E后，节点E向回发送M个包B’(其中，N和M为自然数)。

采用上述方案，两个ping操作的报文在路由器H设备内部经过的路径，与经过路由器H转发的节点C与节点E之间的报文在路由器H设备内部经过的路径不完全相同，因此，上述ping结果无法判定链路质量下降是否与路由器H有关。

发明内容

本发明实施例提供了用于中间节点自主实现故障定位的方法及系统，单个节点可以自主完成故障定位，从而提高故障维护的效率，进而保障数据传送质量。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于中间节点自主实现故障定位的方法，所述中间节点用于转发第一端节点与第二端节点之间的报文，该方法包括：

构建并向所述第一端节点发送测试报文，所述测试报文包含所述第二端节点地址的信息，所述测试报文用于触发所述第一端节点向所述第二端节点发送响应报文；

将来自所述第一端节点的响应报文转发给所述第二端节点；

对所述响应报文进行抓包；

根据抓包结果分析是否可以正常转发从所述第一端节点到所述第二端节点的报文。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种用于中间节点自主实现故障定位的系统，所述中间节点用于转发第一端节点与第二端节点之间的报文，该系统包括：

构建单元，用于构建并向第一端节点发送测试报文，所述测试报文包含所述第二端节点地址的信息，所述测试报文用于触发所述第一端节点向第二端节点发送响应报文；

转发单元，用于将来自所述第一端节点的响应报文转发给所述第二端节点；

抓包单元，用于对所述响应报文进行抓包；

分析单元，用于根据抓包结果分析是否可以正常转发从所述第一端节点到所述第二端节点的报文。

本发明实施例中，不依赖链路的端节点，通过链路的中间节点自主控制产生测试报文，该测试报文触发端节点生成向对端节点的响应报文，中间节点对响应报文进行转发。响应报文在中间节点内部经过的转发路径与相应的端到端的业务报文在中间节点内部经过的转发路径相同，因此，对响应报文的抓包分析结果可以判断中间节点是否可以正常转发端到端的报文，完成故障定位。在多厂家设备混合组网的场景中，采用本发明实施例的技术方案，可以通过单个厂家的中间节点完成故障定位，从而提高故障维护的效率，进而保障数据传送质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人眼而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出链路的一种常见组成形式的结构示意图；

图2示出本发明实施例中用于中间节点自主实现故障定位的方法的流程示意图；

图3示出本发明实施例中一种链路抓包的结构示意图；

图4示出本发明实施例一中用于中间节点自主实现故障定位的方法的流程示意图；

图5示出本发明实施例二中用于中间节点自主实现故障定位的方法的流程示意图；

图6示出本发明实施例三中用于中间节点自主实现故障定位的方法的流程示意图；

图7示出本发明实施例中用于中间节点自主实现故障定位的系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例的技术方案用于进行链路故障定位。为了在网络上实现数据传输，定义了两类节点，端节点(End Node，EN)和中间节点(Intermediate Node，IN)，端节点和中间节点共同组成链路。一次数据传输是从源端节点开始到数据被目的端节点全部正确接收而结束，中间节点为端到端的数据传输提供数据转发和路由选择服务，即源端节点发送的数据通过各个中间节点的转发到达目的端节点。其中组成链路的端节点和中间节点可以是多种网元和/或集成了网元以及对网元进行操作的终端的系统，其中网元可以包括但不限于路由器、主机、网关、交换机等。以下实施例中，当中间节点为网元时，抓包功能集成在网元上；当中间节点为包括网元和对网元进行操作的终端的系统时，抓包功能可以集成在对网元进行操作的终端上。

参阅图2，本发明实施例提供一种用于中间节点自主实现故障定位的方法，中间节点用于转发第一端节点与第二端节点之间的报文，该方法具体可以包括：

在步骤201.中间节点构建并向第一端节点发送测试报文，测试报文包括第二端节点地址的信息，测试报文用于触发第一端节点向第二端节点发送响应报文，其中响应报文包含目的地址的信息，目的地址为第二端节点地址。

具体的，测试报文可以是现有IP网络中常见类型的报文，例如可以包括但不限于为ping报文或者地址解析协议(Address Resolution Protocol，ARP)报文。

中间节点可以构建多种类型的测试报文。例如，在本发明的一实施例中，测试报文包括第二端节点地址和第一端节点地址的信息，第二端节点地址作为测试报文的源地址、第一端节点地址作为测试报文的目的地址。在本发明的另一实施例中，测试报文包括第二端节点地址的信息，第二端节点地址作为测试报文的目的地址。

中间节点发送测试报文的方式也可以有多种。在本发明的一实施例中，当测试报文的目的地址为第一端节点地址时，直接将测试报文发送给第一端节点。在本发明的另一实施例中，当测试报文的目的地址为第二端节点地址时，通过指定出接口将测试报文发送给第一端节点。

在步骤202.中间节点将来自第一端节点的响应报文转发给第二端节点。

响应报文在中间节点内部经过的转发路径与相应的端到端的业务报文在中间节点内部经过的转发路径相同，即本实施例中用响应报文模拟端到端的业务报文。

在本发明的另一实施例中，为了提高中间节点故障定位的能力，可以进一步的根据端到端的业务报文的特征对响应报文的特征进行设置。具体的，可以在步骤201中构建测试报文的时候，对测试报文进行配置，以控制响应报文的特征。响应报文的特征可以包括但不限于：优先级、发送频率、长度和/或五元组(源IP地址、源端口、目的IP地址、目的端口和协议类型)。对测试报文进行配置可以包括对测试报文的内容进行配置以及对测试报文的发送进行配置。在本发明的一实施例中，对测试报文的内容进行配置，例如可以包括但不限于在测试报文的服务类型(Type Of Service，TOS)字段携带希望响应报文所具有的特征。在本发明的另一实施例中，对测试报文的发送进行配置，例如可以包括但不限于测试报文的大小、频率、端口号等特征，相应地控制响应报文的特征。

在步骤203.中间节点对响应报文进行抓包。

可以根据响应报文类型或者响应报文的特征进行抓包。在本发明一实施例中，根据响应报文类型进行抓包，例如是要捕获ping报文还是ARP报文。在本发明另一实施例中，根据响应报文的特征进行抓包，例如根据报文长度的不同进行捕获。

抓包方式也可以有多种。在本发明的一实施例中，当中间节点支持DEBUG模式，开启相应的DEBUG监听，可以抓到特定的包(报文的数据包)。在本发明的另一实施例中，当中间节点支持镜像，可以将中间节点的某个端口的流量(入流量、出流量)镜像到连接抓包模块的端口上，通过抓包模块抓包。其中，抓包模块是指安装了抓包工具的模块，抓包模块集成在中间节点中。中间节点的端口包括但不限于：中间节点与第一端节点相连的端口、中间节点与第二端节点相连的端口。

在步骤204.中间节点根据抓包结果分析是否可以正常转发从第一端节点到第二端节点的报文。

在本发明一实施例中，可以通过接收和发送响应报文的数量和/或时延判定中间节点是否可以正常转发从第一端节点到第二端节点的报文。在本发明的另一实施例中，可以根据接收和发送响应报文的周期等判定中间节点是否可以正常转发从第一端节点到第二端节点的报文。判断的依据可以预先设定，例如：如果接收和发送响应报文的数量一致或者数量差值在误差范围内，则中间节点可以正常转发从第一端节点到第二端节点的报文，反之，则不可以正常转发；如果接收和发送响应报文的时延在正常时延范围内，则中间节点可以正常转发从第一端节点到第二端节点的报文，反之，则不可以正常转发；等等。可以仅设定单一参数满足条件即判定可以正常转发，也可以设定多个参数分别满足相应条件才可以判定正常转发。

通过对响应报文的抓包结果分析中间节点是否可以正常转发从第一端节点到第二端节点的报文。在本发明的另一实施例中，在步骤203中还可以对测试报文进行抓包；相应的，在步骤204中根据对测试报文以及响应报文的抓包结果分析中间节点与第一端节点之间的链路是否存在报文的传输延时；并且还可以分析是否存在报文的异常篡改等情况，更好地保障数据传输质量。

通过本发明实施例的方法可以对第一端节点到第二端节点报文发送的故障是否与中间节点有关进行定位。同理，可以采用本发明实施例的方法，对第二端节点到第一端节点报文发送的故障是否与中间节点有关进行定位，所不同的在于测试报文向第二端节点发送，而响应报文是从第二端节点转发到第一端节点。

在以下实施例中，仅以端节点网元，中间节点为包括网元以及对网元进行操作的终端的系统为例进行说明，其中网元是路由器。中间节点仅为网元的原理相同。

实施例一，请参阅图3，路由器C、H、E组成链路，路由器C、E为链路的端节点，链路的中间节点包括路由器H和抓包模块301，抓包模块301为安装了抓包功能的主机，抓包模块301用于对路由器H上的报文进行抓包，路由器H与路由器E相连的端口为302，路由器H与路由器C相连的端口为303。当路由器C、E之间出现端到端链路质量下降的情况时，路由器H发起故障定位，判定链路质量下降是否与中间节点(路由器H)有关。请参阅图4，本实施例采用网元支持的ping功能实现，具体过程如下：

在步骤401.测试报文为路由器H构建的ping报文，路由器H将ping报文发送给路由器E，ping报文包括源地址和目的地址信息，其中源地址为路由器C的IP地址，目的地址为路由器E的IP地址。

在步骤402.路由器E收到ping报文后，根据ping报文中的源地址，路由器E生成向路由器C的ping应答报文(即响应报文)并发送给路由器H。

在步骤403.路由器H将ping应答报文转发给路由器C。路由器C收到ping应答报文后，可以根据协议，作丢弃处理，从而不影响网络正常运行。

在步骤404.中间节点在与路由器E相连的端口进行抓包。具体的，将路由器H与路由器E相连的端口302的入流量(即ping应答报文)镜像到抓包模块301上，通过抓包模块301抓取ping应答报文；进一步的，还可以将路由器H与路由器E相连的端口302的出流量(即ping报文)镜像到抓包模块301上，通过抓包模块301抓取ping报文。

在步骤405.中间节点在与路由器C相连的端口进行抓包。具体的，将路由器H与路由器C相连的端口303的出流量(即ping应答报文)镜像到抓包模块301上，通过抓包模块301抓取ping应答报文。

其中，步骤404可以在步骤402之后、步骤403之前进行(图4中未示出)，也可以与步骤405一起，在步骤403之后同时进行(图4中未示出)。或者步骤404在步骤403之后、步骤405之前进行。

可以通过中间节点接收和发送ping应答报文的数量、时延等信息的对比，判定中间节点是否可以正常转发路由器E到路由器C的报文。进一步的，还可以通过中间节点发送的ping报文和发送的ping应答报文的数量、时延等信息的对比，判定路由器H是否可以正常转发路由器E到路由器C的报文。同理，可以验证中间节点是否可以正常转发路由器C到路由器E的报文。

实施例二，图3中当路由器C、E之间出现端到端链路质量下降的情况时，路由器H发起故障定位，采用网元支持的ping功能判定链路质量下降是否与中间节点(路由器H)有关。请参阅图5，具体过程如下：

在步骤501.测试报文为路由器H构建的ping报文，ping报文包括目的地址信息，其中目的地址为路由器C的IP地址。路由器H为ping报文指定出接口并将ping报文发送给路由器E。

在步骤502.路由器E收到ping报文后，查找转发表，路由器E将ping报文原路转发回路由器H，转发回路由器H的ping报文即为响应报文。

在步骤503.路由器H将ping报文转发给C。

在步骤504.中间节点在与路由器E相连的端口进行抓包。

在步骤505.中间节点在与路由器C相连的端口进行抓包。

实施例三，图3中当路由器C、E之间出现端到端链路质量下降的情况时，由器H发起故障定位，采用网元支持的ARP功能判定链路质量下降是否与中间节点(路由器H)有关。请参阅图6，具体过程如下：

在步骤601.测试报文为路由器H构建的ARP请求报文，中间节点将ARP请求报文发送给路由器E，ARP请求报文包括源地址和目的地址信息，其中源地址为路由器C的IP地址，目的地址为路由器E的IP地址。

在步骤602.路由器E收到ARP请求报文后，根据ARP协议，路由器E生成向路由器C的ARP应答报文(即响应报文)并发送给路由器H。

在步骤603.路由器H将ARP应答报文转发给路由器C。

在步骤604.中间节点在与路由器E相连的端口进行抓包。

在步605.中间节点在与路由C相连的端口进行抓包。

在多厂家设备混合组网的场景中，采用以上实施例的技术方案，可以通过单个厂家的中间节点完成故障定位。如果是中间节点的问，可以快速进行故障恢复，从而提高故障维护的效率，进而保障数据传送质量。如果排除中间节点的问(例如是端节点的问)，可以减少中间节点的设备维护成本，提高对中间节点的设备认可度。

本发明实施例提供一种用于中间节点自主实现故障定位的系统，该系统可以集成在中间节点中，中间节点用于转发第一端节点与第二端节点之间的报文。参阅图7，该系统包括：

构建单元701，用于构建并向第一端节点发送测试报文，测试报文包含第二端节点地址的信息，测试报文用于触发第一端节点向第二端节点发送响应报文，响应报文包含目的地址的信息，目的地址为第二端节点地址。构建单元还可以用于对测试报文进行配置，以控制响应报文的特征。

转发单元702，用于将来自第一端节点的响应报文转发给第二端节点。

抓包单元703，用于对响应报文进行抓包。

分析单元704，用于根据抓包结果分析是否可以正常转发从第一端节点到第二端节点的报文。

构建单元构建及向第一端节点发送测试报文的方式可以有多种：

在本发明的一实施例中，测试报文包括源地址和目的地址的信息，源地址为第二端节点地址，目的地址为第一端节点地址；构建单元直接将测试报文发送给第一端节点。

在本发明的另一实施例中，构建单元可以包括：

构建子单元7011，构建测试报文，测试报文包括目的地址的信息，目的地址为第二端节点地址。

接口子单元7012，用于为测试报文指定出接口。

发送子单元7013，通过出接口将测试报文发送给第一端节点。

在本发明的一实施例中，抓包单元可以通过DEBUG监听的方式进行抓包。在本发明的另一实施例中，抓包单元也可以通过镜像的方式进行抓包。通过镜像方式抓包的实施方式中，抓包单元可以包括：

第一抓包模块，用于在与第一端节点相连的端口对响应报文进行抓包；

第二抓包模块，用于在与第二端节点相连的端口对响应报文进行抓包。

在本发明的一实施例中，第一抓包模块可以包括：

第一镜像子模块，用于通过将与第一端节点相连的端口的入流量镜像，抓取响应报文。

在本发明的另一实施例中，第一抓包模块还可以包括：

第二镜像子模块，用于通过将与第一端节点相连的端口的出流量镜像，抓取测试报文。

在本发明的一实施例中，第二抓包模块可以包括：

镜像子模块，用于通过将与第二端节点相连的端口的出流量镜像，抓取响应报文。

以上通过镜像方式抓包的实施方式中，可以在中间节点上安装抓包工具，中间节点上安装了抓包工具的模块称为抓包模块。抓包单元的抓取功能和分析单元的分析功能可以集成在抓包模块中完成。

本发明实施例中，构建单元产生测试报文，该测试报文触发端节点生成向对端节点的响应报文，转发单元对响应报文进行转发。响应报文在中间节点内部经过的转发路径与相应的端到端的业务报文在中间节点内部经过的转发路径相同，因此，分析单元根据抓包单元对响应报文的抓包结果进行分析，可以判断中间节点是否可以正常转发端到端的报文，从而完成故障定位。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术作出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上公开的仅为本发明的几个优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本文的教示下对本发明作出的各种修改和变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于中间节点自主实现故障定位的方法，所述中间节点用于转发第一端节点与第二端节点之间的报文，该方法包括：

构建并向所述第一端节点发送测试报文，所述测试报文包含所述第二端节点地址的信息，所述测试报文用于触发所述第一端节点向所述第二端节点发送响应报文；

将来自所述第一端节点的响应报文转发给所述第二端节点；

对所述响应报文进行抓包；

根据抓包结果分析是否可以正常转发从所述第一端节点到所述第二端节点的报文。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测试报文还包括第一端节点地址的信息，所述第二端节点地址作为所述测试报文的源地址，所述第一端节点地址作为所述测试报文的目的地址。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二端节点地址作为所述测试报文的目的地址；所述构建并向第一端节点发送测试报文包括：

为所述测试报文指定出接口；

通过所述出接口将所述测试报文发送给所述第一端节点。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其中，所述测试报文为ping报文或者地址解析协议报文。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述构建并向第一端节点发送测试报文还包括：

对所述测试报文进行配置，以控制所述响应报文的特征。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述对所述响应报文进行抓包包括：

根据所述响应报文的特征进行抓包。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述响应报文的特征包括：优先级、发送频率、长度和/或五元组。

8.一种用于中间节点自主实现故障定位的系统，所述中间节点用于转发第一端节点与第二端节点之间的报文，其特征在于，该系统包括：

构建单元，用于构建并向第一端节点发送测试报文，所述测试报文包含所述第二端节点地址的信息，所述测试报文用于触发所述第一端节点向第二端节点发送响应报文；

转发单元，用于将来自所述第一端节点的响应报文转发给所述第二端节点；

抓包单元，用于对所述响应报文进行抓包；

分析单元，用于根据抓包结果分析是否可以正常转发从所述第一端节点到所述第二端节点的报文。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述测试报文还包括第一端节点地址的信息，所述第二端节点地址作为所述测试报文的源地址，所述第一端节点地址作为所述测试报文的目的地址。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述构建单元包括：

构建子单元，用于构建测试报文，所述第二端节点地址作为所述测试报文的目的地址；

接口子单元，用于为所述测试报文指定出接口；

发送子单元，用于通过所述出接口将所述测试报文发送给所述第一端节点。

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