CN102204169A - 故障检测方法、路由节点及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种故障检测方法、路由节点及系统。故障检测方法包括：通过邻居节点向邻居的邻居NN节点发送检测报文；若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。本发明实施例可以解决现有技术中转发故障感知慢、查找耗时的技术问题，进而可以提高网络运维效率、降低运维成本。

Description

故障检测方法、路由节点及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其是一种故障检测方法、路由节点及系统。
背景技术
在因特网协议(Internet Protocol，简称IP)网络中，如图1所示，路由设备要传递IP报文，首先要在本地的IP路由表中查询到达该IP报文目的地址的出接口，然后将该报文从这个出接口中发出，之后由和这个出接口相连接的路由设备继续转发。就这样一跳一跳的传递，将该IP报文传递到目的网络设备，如个人计算机(Personal computer，简称PC)或服务器等。作为一个网络设备，路由设备只感知到自己接口上配置的地址，要想知道几跳以外的网络地址自己的哪个接口可达，就需要依靠路由协议。
以现有技术中用户登录邮件服务器的报文路由过程举例来说，如图2所示，该路由系统采用控制平面和转发平面分离的技术方案，用户发送的数据报文可以通过转发面进行转发，具体来说，数据报文可以依次通过路由节点H、路由节点J以及路由节点K被转发到邮件服务器，其路由路径如图2中实线所示。网管发送的检测报文则通过控制面转发，具体来说，检测报文可以依次通过路由节点M、路由节点L和路由节点K进行转发，其路径如图2中虚线所示。
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：当转发路径H-J-K出现故障导致用户面的数据报文无法转发给用户或者邮件服务器时，数据报文将会被丢弃掉，而网管的检测报文由于不需要通过转发路径H-J-K进行转发，因而网管无法检测出转发路径H-J-K出现故障，也就不能及时通告给网络运维人员进行故障定位，而只能在业务层面感知后才会被人所知，且查找故障非常耗时，这极大的降低了网络的质量，运维效率也受到很大影响。
发明内容
本发明实施例提供了一种故障检测方法、路由节点及系统，以解决现有技术中转发故障感知慢、查找耗时的问题。
一方面，本发明实施例提供了一种故障检测方法，包括：
通过邻居节点向邻居的邻居NN节点发送检测报文；
若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。
另一方面，本发明实施例提供了一种路由节点，包括：
报文发送模块，用于通过邻居节点向邻居的邻居NN节点发送检测报文；
故障判断模块，用于若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。
再一方面，本发明实施例提供了一种故障检测系统，包括多个路由节点，其中至少一个路由节点采用如上所述的路由节点。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明实施例提供的故障检测方法、路由节点及系统，采用了路由节点主动通过邻居节点向邻居的邻居NN节点发送检测报文，若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文，则可以确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障的技术手段，因此，本发明实施例可以解决现有技术中转发故障感知慢、查找耗时的技术问题，进而可以提高网络运维效率、降低运维成本。
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为现有技术的一个应用场景图。
图2为现有技术的另一应用场景图。
图3a为本发明实施例一个应用场景的网络拓扑结构示意图。
图3b为图3a中节点A计算的SPF树的示意图。
图3c为图3a中节点B计算的SPF树的示意图。
图4为本发明提供的一种故障检测方法实施例一的流程示意图。
图5a为本发明提供的一种故障检测方法实施例二的流程示意图。
图5b为本发明提供的一种故障检测方法实施例二结合图3a节点A的检测报文路径示意图。
图5c为本发明提供的一种故障检测方法实施例二结合图3a节点B的检测报文路径示意图。
图5d为本发明提供的一种故障检测方法实施例二结合图3a节点C的检测报文路径示意图。
图5e为本发明提供的一种故障检测方法实施例二结合图3a节点D的检测报文路径示意图。
图5f为本发明提供的一种故障检测方法实施例二结合图3a节点E的检测报文路径示意图。
图6为本发明提供的一种路由节点实施例一的结构示意图。
图7为本发明提供的一种路由节点实施例二的结构示意图。
图8为本发明提供的一种故障检测系统实施例的结构示意图。
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作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。
为了对本发明实施例的方案进行清楚详细的解释，此处先对内部网关协议(Internal Gateway Protocol，简称IGP)进行介绍。作为一种动态路由协议，IGP协议包括距离矢量路由协议和链路状态路由协议，其中链路状态路由协议包括中间系统到中间系统的路由选择协议(Intermediate System to Intermediate System Routing Protocol，简称IS-IS)、开放式最短路径优先(Open Shortest Path First，简称OSPF)协议等。链路状态路由选择协议又称为最短路径优先(Shortest Path First，简称SPF)协议，它基于SPF算法。路由设备的链路状态的信息称为链路状态，包括：接口的IP地址和子网掩码、网络类型、该链路的开销、该链路上的所有的相邻路由设备，其中网络类型分为以太网链路、串行点对点链路等。每个路由设备都会收到网络中所有路由设备泛洪出来的这些链路状态，将收集到的链路状态结合自己的链路状态就会合成一张整个网络的拓扑图。
在一个IGP域内，每个路由设备都可以通过SPF算法生成以自己为根节点到达网络中其他路由设备的网络拓扑图，也就是SPF树，进而计算得出到达各个IP地址的路由信息。图3a为本发明实施例一个应用场景的网络拓扑结构示意图，图中的数字代表相邻两个节点间的路径值。基于图3a所示的网络拓扑结构，以A作为根节点，根据SPF算法可以得出SPF树如图3b所示，以B作为根节点，根据SPF算法可以得出SPF树如图3c所示。
图4为本发明提供的一种故障检测方法实施例一的流程示意图。如图4所示，该实施例包括：
步骤401、通过邻居节点向邻居的邻居(Neighbor of Neighbor，简称NN)节点发送检测报文；
举例来说，路由节点可以通过邻居节点向NN节点发送检测报文。
这里的邻居节点是指与路由节点相邻的路由设备，NN节点是指与邻居节点相邻的路由设备。NN节点的地址可以根据网络拓扑图确定，网络拓扑图可以采用现有技术中任意形式的网络拓扑图，本实施例对此不做限定。这里的检测报文可以采用现有技术中各种协议实现，如因特网包探索器(Packet Internet Grope，简称ping)命令等，只要根据协议收到该检测报文的目的节点会回应发出该检测报文的源节点即可。本实施例中，检测报文的目的节点为NN节点，源节点为所述路由节点。
步骤402、若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。
通常收到响应报文与发出检测报文有一定的时间间隔，若发出检测报文后未在预设的时间间隔内收到响应报文，则认为未收到响应报文。现有技术中对不同协议的检测报文定义的时间间隔会有不同，本实施例对此不作限定。若收到了所述NN节点返回的响应报文，说明所述邻居节点将检测报文转发给了NN节点并将NN节点返回的响应报文转发给了源节点，则确定源节点通过所述邻居节点到NN节点的这条转发路径上不存在故障。
具体地，结合图2来说，路由节点H通过其邻居节点，即路由节点J向NN节点，即路由节点K发送检测报文，若未接收到路由节点K通过路由节点J返回的响应报文，则路由节点H可以确定转发路径H-J-K存在故障。这样在控制平面和转发平面分离的情况下，通过路由节点H的主动检测，可以及时发现转发路径H-J-K的故障。进一步地，其他路由节点，如路由节点J，也可以进行类似的主动检测，把网络中所有路由节点的检测集合起来，就可以对网络中所有转发路径进行检测，进而可以定位全网的转发故障。
本发明实施例采用了路由节点主动通过邻居节点向邻居的邻居NN节点发送检测报文，若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文，则可以确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障的技术手段，因此，本发明实施例可以解决现有技术中转发故障感知慢、查找耗时的技术问题，进而可以提高网络运维效率、降低运维成本。
图5a为本发明提供的一种故障检测方法实施例二的流程示意图。如图5a所示，该实施例包括：
步骤501、计算最短路径SPF树；
这里，网络中每个路由节点都可以根据SPF算法生成以自己为根节点的SPF树，本实施例对此不做限定。
步骤502、根据所述SPF树确定邻居节点和NN节点；
这里可以确定邻居节点和NN节点的地址。可选地，还可以确定根节点与邻居节点连接的接口标识等。
步骤503、通过所述邻居节点向所述NN节点发送因特网控制报文协议(Internet Control Message Protocol，以下简称ICMP)检测报文；
本实施例中，ICMP检测报文可以是反射请求(Echo Request)报文、追踪路由路径(traceroute)报文等。实际应用中网络环境经常变化，为了及时地感知故障，较优地，步骤503中周期性地向通过邻居节点连接的NN节点发送检测报文。
步骤504、判断是否收到所述NN节点返回的ICMP响应报文，若收到执行步骤505，若未收到执行步骤506；
这里的ICMP响应报文与ICMP检测报文对应，如ICMP检测报文为Echo Request报文，则对应的响应报文是反射响应(Echo Reply)报文。
步骤505、判断通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径不存在故障。
步骤506、判断通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障；
步骤507、输出告警信息，所述告警信息包含所述转发路径的标识信息。
这里，转发路径的标识信息包含根节点、所述邻居节点和NN节点的标识信息，如地址或名称。所述告警信息可选地还包含所述根节点与所述邻居节点连接的接口标识、所述邻居节点与所述NN节点连接的接口标识等。
实际应用中，转发路径存在故障可能有多种原因，比如根节点到邻居节点的链路故障，邻居节点到NN节点的链路故障，邻居节点故障或NN节点故障等，因此本实施例中确定转发路径存在故障后还输出告警信息，网管可以根据告警信息进一步排查确定故障点，本实施例对此不作限定。
进一步地，若有至少两个NN节点通过所述邻居节点与根节点连接，则可以分别向该至少两个NN节点发送检测报文。对应地，步骤504中判断是否接收到各NN节点分别返回的响应报文，若未接收到某个NN节点返回的响应报文则判断通过所述邻居节点到未返回响应报文的NN节点的转发路径存在故障。对应地，步骤507输出的告警信息中可选地包含所述邻居节点与未返回响应报文的NN节点连接的接口标识。
另外，在网管端，可以根据收到的告警信息中的转发路径，在网络拓扑图中突出显示存在故障的所述转发路径，以全面展示全网转发路径的状态，还可以进一步精确定位故障点。
实际应用中，网络中每个路由设备(路由节点)都可能有多个邻居节点，则可以针对每个邻居节点，对通过该邻居节点向与该邻居节点连接的NN节点执行步骤501～507。进一步地，网络中各路由节点都可以进行上述步骤的检测过程，把所有路由节点的检测集合起来，就可以对网络中所有转发路径进行检测，进而可以定位全网的转发故障。具体地，结合图3a的网络拓扑，节点A的检测报文路径如图5b中虚线所示，节点B的检测报文路径如图5c中虚线所示，节点C的检测报文路径如图5d中虚线所示，节点D的检测报文路径如图5e中虚线所示，节点E的检测报文路径如图5f中虚线所示。
本实施例采用了路由设备主动根据计算出来的SPF树确定邻居节点和NN节点，向NN节点发送ICMP检测报文，若未接收到所述NN节点返回的ICMP响应报文则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障，输出告警信息的技术手段，因此，本发明实施例可以解决现有技术中转发故障感知慢、查找耗时的技术问题，进而达到了提高网络运维效率、降低运维成本的技术效果。
图6为本发明提供的一种路由节点实施例一的结构示意图。如图6所示，该实施例包括：
报文发送模块61，用于通过邻居节点向NN节点发送检测报文；
故障判断模块62，用于若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。
实际应用中，路由节点可以是具有路由功能的网络设备，也可以称为路由设备。
本实施例的具体实现参照本发明提供的一种故障检测方法实施例一。本实施例采用了路由节点主动通过邻居节点向NN节点发送检测报文，若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障的技术手段，因此，本发明实施例可以解决现有技术中转发故障感知慢、查找耗时的技术问题，进而达到了提高网络运维效率、降低运维成本的技术效果。
图7为本发明提供的一种路由节点实施例二的结构示意图。如图7所示，该实施例包括：
计算模块73，用于计算最短路径SPF树；
报文发送模块71，用于根据所述SPF树确定邻居节点和NN节点，通过所述邻居节点向所述NN节点发送检测报文；
故障判断模块72，用于若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。
进一步地，报文发送模块71具体用于，周期性地通过所述邻居节点向所述NN节点发送ICMP检测报文；故障判断模块72具体用于，根据是否收到所述NN节点返回的ICMP响应报文，判断通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径是否存在故障。
进一步地，报文发送模块71具体用于，向所述NN节点发送ICMP反射请求报文；故障判断模块72具体用于，若未接收到所述NN节点返回的ICMP反射响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。
进一步地，若与所述邻居节点连接的NN节点的个数至少为两个，报文发送模块71具体用于，通过所述邻居节点分别向所述至少两个NN节点发送检测报文；故障判断模块72具体用于，若未接收到某个NN节点返回的响应报文，则判断通过所述邻居节点到未返回响应报文的NN节点的转发路径存在故障。
进一步地，还包括：告警模块74，用于在故障判断模块72判断通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障时，输出告警信息，所述告警信息包含所述转发路径的标识信息。
本实施例的具体实现参照本发明提供的一种故障检测方法实施例二。本实施例采用了路由设备主动根据计算出来的SPF树确定邻居节点和NN节点，向NN节点发送ICMP检测报文，若未接收到所述NN节点返回的ICMP响应报文则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障，并输出告警信息的技术手段，因此，本发明实施例可以解决现有技术中转发故障感知慢、查找耗时的技术问题，进而达到了提高网络运维效率、降低运维成本的技术效果。
图8为本发明提供的一种故障检测系统实施例的结构示意图，如图8所示，该实施例包括：依次连接的路由节点81、路由节点82和路由节点83，路由节点81可以采用图6或者图7所示实施例中的路由节点的结构。
实际应用中路由节点82和路由节点83也可以和路由节点81一样，采用图6或者图7所示实施例中的路由节点的结构。另外，路由节点81也可以和路由节点83相邻，系统中还可以包括与路由节点81、路由节点82、路由节点83连接的其他路由节点，本实施例对此不做限定
本实施例采用了路由节点主动通过邻居节点向NN节点发送检测报文，若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障的技术手段，因此，本发明实施例可以解决现有技术中转发故障感知慢、查找耗时的技术问题，进而达到了提高网络运维效率、降低运维成本的技术效果。
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 (11)

1.一种故障检测方法，其特征在于，包括：
通过邻居节点向邻居的邻居NN节点发送检测报文；
若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过邻居节点向NN节点发送检测报文之前，还包括：
计算最短路径SPF树，根据所述SPF树确定所述邻居节点和所述NN节点。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过邻居节点向NN节点发送检测报文，包括：
周期性地向所述NN节点发送因特网控制报文协议ICMP检测报文；
所述若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障，包括：
若未接收到所述NN节点返回的ICMP响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述向所述NN节点发送因特网控制报文协议ICMP检测报文具体包括：
向所述NN节点发送ICMP反射请求报文；
所述若未接收到所述NN节点返回的ICMP响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障具体包括：
若未接收到所述NN节点返回的ICMP反射响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。
5.根据权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，所述确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障之后，还包括：
输出告警信息，所述告警信息包含所述转发路径的标识信息。
6.一种路由节点，其特征在于，包括：
报文发送模块，用于通过邻居节点向邻居的邻居NN节点发送检测报文；
故障判断模块，用于若未接收到所述NN节点通过所述邻居节点返回的响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。
7.根据权利要求6所述的路由节点，其特征在于，还包括：
计算模块，用于计算最短路径SPF树；
所述报文发送模块具体用于，根据所述SPF树确定所述邻居节点和所述NN节点。
8.根据权利要求6所述的路由节点，其特征在于，所述报文发送模块具体用于，周期性地向所述NN节点发送因特网控制报文协议ICMP检测报文；
所述故障判断模块具体用于，若未接收到所述NN节点返回的ICMP响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。
9.根据权利要求8所述的路由节点，其特征在于，所述报文发送模块具体用于，向所述NN节点发送ICMP反射请求报文；
所述故障判断模块具体用于，若未接收到所述NN节点返回的ICMP反射响应报文，则确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障。
10.根据权利要求6～9任一所述的路由节点，其特征在于，还包括：
告警模块，用于在所述故障判断模块确定通过所述邻居节点到所述NN节点的转发路径存在故障时，输出告警信息，所述告警信息包含所述转发路径的标识信息。
11.一种故障检测系统，其特征在于，包括多个路由节点，其中至少一个路由节点采用权利要求6～10任一所述的路由节点。
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