CN102255775A - 一种路由跟踪的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种路由跟踪的方法，该方法包括：根据探测触发信号同时发出设定数量的包含标识信息的探测报文；根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息，获取标识信息以及所述探测报文到达的各中间节点的IP地址和/或各中间节点的响应时间。本发明还提供了一种路由跟踪的装置和系统，采用本发明可以更快的完成网络的中间节点的探测。

Description

一种路由跟踪的方法、装置和系统

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种路由跟踪的方法、装置和系统。

背景技术

路由跟踪(Trace Route)是一种网络中间节点的探测方法，用来探测获得数据从源节点传送到达目的节点所经过的每一个中间节点(可以是路由器或3层交换机)的IP地址以及每一个中间节点的响应时间，得到数据所经过的路径。当网络出现故障时，我们可以利用上述探测得到的信息确定发生故障的中间节点。

现有路由跟踪方法如下，参考图1所示，源节点发送IP首部包括存活时间(TTL，Time To Live)的探测报文，现有探测报文的格式参考图2所示，现有探测报文分为UDP和PING两种格式，用户可以根据实际情况选择两种格式中的一种。通常，UDP格式的探测报文包括IP首部和UDP首部两部分，PING格式的探测报文包括IP首部和ICMP首部两部分。当TTL的初始值为1的探测报文到达第一个中间节点时，该中间节点将TTL的值减去1，TTL的值变为0。当TTL为0时，该中间节点丢弃该探测报文并回应包括其IP地址和该探测报文的用户数据包协议(UDP，User Datagram Protocol)首部或网络控制报文协议(ICMP，Internet Control Message Protocol)首部信息的超时消息(TimeExceeded Message)，源节点根据设定时间内接收到的超时消息获得第一个中间节点的IP地址，以及根据发出探测报文的时间和接收到超时消息的时间差获得从源节点到第一个中间节点的响应时间。源节点在超过设定时间后接收到的超时消息被认为是无效的超时消息。通常，源节点发出3次相同TTL值的探测报文进行3轮探测，以减少意外原因对探测结果造成的影响，使探测结果更客观、准确。

接着，源节点发送TTL的初始值为2的探测报文，当TTL为2的探测报文到达第一个中间节点时，该中间节点将TTL的值减去1，TTL的值变为1，该中间节点继续发送该探测报文；当TTL为1的探测报文到达第二个中间节点时，该中间节点将TTL的值减去1，TTL的值变为0。当TTL为0时，该中间节点丢弃该探测报文并回应包括其IP地址和该探测报文的UDP首部或ICMP首部信息的超时消息，源节点根据设定时间内接收到的超时消息获得第二个中间节点的IP地址，以及根据发出探测报文的时间和接收到超时消息的时间差获得从源节点到第二个中间节点的响应时间。

然后，源节点发送TTL的初始值为3的探测报文，当TTL为3的探测报文到达第一个中间节点时，该中间节点将TTL的值减去1，TTL的值变为2，该中间节点继续发送该探测报文；当TTL为2的探测报文到达第二个中间节点时，该中间节点将TTL的值减去1，TTL的值变为1，该中间节点继续发送该探测报文；当TTL为1的探测报文到达第三个中间节点时，TTL的值减去1，TTL的值变为0；当TTL为0时，该中间节点丢弃该探测报文并回应包括其IP地址和该探测报文的UDP首部或ICMP首部信息的超时消息，源节点根据设定时间内接收到的超时消息获得第三个中间节点的IP地址，以及根据发出探测报文的时间和接收到超时消息的时间差获得从源节点到第三个中间节点的响应时间。

以此类推，当用户选择的是UDP格式的探测报文，则当UDP格式的探测报文到达目的节点，目的节点回应端口不可达消息(Destination UnreachableMessages)。由于源节点将UDP格式的探测报文的端口号设置为大于30000的值，而目的节点的端口号都是较小的数值，例如23，这样，当探测报文到达目的节点的时候，目的节点确定探测报文的端口号过大，就会回应一个端口不可达消息给源节点。

当用户选择的是UDP格式的探测报文，则当PING格式的探测报文到达目的节点，目的节点应答。源节点接收到上述端口不可达消息或者应答后停止发送探测报文，路由跟踪结束。或者，TTL的初始值达到设定值时，源节点停止发送探测报文，路由跟踪结束。

但是，现有路由跟踪技术采用串行的方式探测中间节点，每发出一次探测报文都需要等待回应，这样完成整个探测过程就需要等待多次，所需时间较长。在网络故障频繁出现但又恢复的很快的情况下，由于现有路由跟踪技术探测所需时间较长，可能在故障恢复后仍未完成探测，导致无法确定发生故障的中间节点。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种路由跟踪的方法、装置和系统，能够更快的完成网络的中间节点的探测。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种路由跟踪的方法，该方法包括：

根据探测触发信号同时发出设定数量的包含标识信息的探测报文；

根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息，获取标识信息以及所述探测报文到达的各中间节点的IP地址和/或各中间节点的响应时间。

较佳的，所述探测报文为用户数据包协议UDP格式的探测报文或PING格式的探测报文；

所述标识信息包括生存时间TTL，当探测报文为UDP格式的探测报文时，所述TTL设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段；

当探测报文为PING格式的探测报文时，所述TTL设置在网络控制报文协议ICMP首部的标识符字段或序列号字段。

较佳的，所述发出包含标识信息的探测报文，包括：将所述TTL的值加上设定的数值作为标识信息设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段；

所述获取标识信息，还包括：将自身接收到的中间节点回应的信息中的标识信息减去设定的数值得到TTL的值。

较佳的，所述TTL设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段的低比特位。

较佳的，所述标识信息还包括轮次号，

当探测报文为UDP格式的探测报文时，所述轮次号设置在UDP首部的目的端口号字段或源端口号字段；

当探测报文为PING格式的探测报文时，所述轮次号设置在ICMP首部的序列号字段或标识符字段。

较佳的，所述发出包含标识信息的探测报文，包括：将所述轮次号的值加上设定的数值设置在UDP首部的目的端口号字段或源端口号字段；

所述获取标识信息，还包括：将中间节点回应的超时消息中的标识信息减去设定的数值得到轮次号的值。

较佳的，所述轮次号设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段的低比特位。

较佳的，所述设定的数值为大于30000的整数。

本发明还提供了一种源节点，所述源节点包括探测报文设定模块和信息获取模块，其中，

所述探测报文设定模块用于根据探测触发信号同时发出设定数量的探测报文；

所述信息获取模块用于根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息，获取标识信息以及所述探测报文到达的各中间节点的IP地址和/或各中间节点的响应时间。

本发明还提供了一种路由跟踪的系统，所述系统包括：源节点和至少一个中间节点，其中，

源节点，用于根据探测触发信号同时发出设定数量的探测报文；

还用于根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息，获取标识信息以及所述探测报文到达的各中间节点的IP地址和/或各中间节点的响应时间。

由上可知，本发明通过源节点根据探测触发信号同时发出设定数量的包含标识信息的探测报文，根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息获取所述探测报文到达的各中间节点的IP地址以及各中间节点的响应时间，由于探测报文中包含标识信息，源节点可以从自身接收到的各中间节点回应的超时消息中获取标识信息，由此可以得知各中间节点的IP地址以及各中间节点的响应时间与标识信息的对应关系。如此，可以更快的完成网络的中间节点的探测。

附图说明

图1为现有路由跟踪方法的原理示意图；

图2为现有UDP格式和PING格式的探测报文的格式示意图；

图3为本发明的路由跟踪方法的原理示意图；

图4为本发明的路由跟踪方法的一实施例的流程图；

图5为本发明的探测报文的格式示意图；

图6为本发明的UDP格式的TTL为1、轮次号分别为1至4的4个探测报文的格式示意图；

图7为本发明的PING格式的TTL为3和4、轮次号均为2的2个探测报文的格式示意图；

图8为本发明的路由跟踪方法的一实施例的路径探测的示意图；

图9为本发明的路由跟踪方法的一实施例的探测结果的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种路由跟踪的方法，参考图3和图4所示，该方法包括：

步骤401，源节点根据探测触发信号同时发出设定数量的包含标识信息的探测报文；

步骤402，源节点根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息，获取所述探测报文到达的各中间节点的IP地址、标识信息以及各中间节点的响应时间。

所述探测报文为UDP格式的探测报文或PING格式的探测报文，探测报文的格式参考图5所示。所述标识信息设置在UDP首部或ICMP首部。

所述标识信息包括TTL，当探测报文为UDP格式的探测报文时，所述TTL设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段；

当探测报文为PING格式的探测报文时，所述TTL设置在ICMP首部的标识符字段或序列号字段。

因为所述源节点根据探测触发信号同时发出设定数量的探测报文，为标识、区分一次同时发出的多个探测报文设置所述TTL。

具体的，探测报文为PING格式的探测报文时，可以将所述TTL的值加上设定的数值(该数值可以为大于30000的整数，例如33433)作为标识信息设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段，源节点将自身接收到的中间节点回应的超时消息中的标识信息减去设定的数值得到TTL的值。之所以将所述TTL的值加上设定的数值作为标识信息设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段，是因为只有当UDP格式的探测报文的端口号设置为很大的值时，探测报文到达目的节点的时候，目的节点才会回应一个端口不可达消息给源节点，目前，端口号字段通常设置为33434或更大。

为减少意外原因对探测结果造成的影响，使探测结果更客观、准确，源节点还会同时发出多个相同TTL值的探测报文，为标识、区分相同TTL值的探测报文，较佳的，所述标识信息还包括轮次号，

当探测报文为UDP格式的探测报文时，所述轮次号设置在UDP首部的目的端口号字段或源端口号字段；

当探测报文为PING格式的探测报文时，所述轮次号设置在ICMP首部的序列号字段或标识符字段。

具体的，可以将所述轮次号的值加上设定的数值(该数值可以为大于30000的整数，例如33433)设置在UDP首部的目的端口号字段或源端口号字段，源节点将中间节点回应的超时消息中的标识信息减去设定的数值得到轮次号的值。之所以将所述轮次号的值加上设定的数值作为标识信息设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段，是因为只有当UDP格式的探测报文的端口号设置为很大的值时，探测报文到达目的节点的时候，目的节点才会回应一个端口不可达消息给源节点，目前，端口号字段通常设置为33434或更大。

本发明还提供了一种源节点，所述源节点，包括探测报文设定模块和信息获取模块，所述探测报文设定模块用于根据探测触发信号同时发出设定数量的探测报文；所述信息获取模块用于根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息获取所述探测报文到达的各中间节点的IP地址、标识信息以及各中间节点的响应时间。

本发明还提供了一种路由跟踪的系统，包括：源节点和至少一个中间节点，其中，

源节点，用于根据探测触发信号同时发出设定数量的探测报文；还用于根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息获取所述探测报文到达的各中间节点的IP地址、标识信息以及各中间节点的响应时间。

下面对本发明的一实施例进行详细的描述。

本例中，探测报文为UDP格式的探测报文，标识信息包括TTL和轮次号。假设，本次探测TTL最大值设置为30，即，IP首部中的TTL设置为30，UDP首部的TTL也设置为30，轮次号最大值设置为4。其中，IP首部中的TTL值会随着探测报文到达的中间节点的数量而变化，而UDP首部的TTL值不变。

分别将1至30的TTL的值加上33433设置在UDP首部的源端口号字段，即：各探测报文的源端口号字段分别设置33434(33433加1而来)至33463(33433加30而来)中的一个值，参见图6所示；同理，分别将轮次号的值加上33433设置在UDP首部的目的端口号字段，即：各探测报文的目的端口号分别设置33434(33433加1而来)至33437(33433加4而来)中的一个值。

首先，源节点根据探测触发信号一次性同时发出120(30×4)个包含上述标识信息的探测报文；

然后，源节点根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息获取所述探测报文到达的各中间节点的IP地址、以及各中间节点的响应时间，源节点还从自身接收到的各中间节点回应的超时消息中获取标识信息，将源端口号字段的值减去33433得到TTL的值，将目的端口号字段的值将去33433得到轮次号的值。

因每个超时消息中包含所述探测报文到达的中间节点的IP地址，所以可以从超时消息中直接提取获得中间节点的IP地址；根据发出探测报文的时间和接收到超时消息的时间差可以获得从源节点到所述中间节点的响应时间。所述中间节点的IP地址和所述中间节点的响应时间与从超时消息中获取的TTL的值、轮次号的值是对应的。由此可以得知各中间节点的IP地址以及各中间节点的响应时间与各TTL的值和轮次号的值的对应关系。

下面对本发明的另一实施例进行详细的描述。

本例中，探测报文为PING格式的探测报文，标识信息包括TTL和轮次号。假设，本次探测TTL最大值设置为10，轮次号最大值设置为2。

IP首部中的TTL设置为10，并将TTL的值设置在ICMP首部的标识符字段，即：各探测报文的标识符字段分别设置1至10中的一个值，参见图7所示；并将轮次号的值设置在ICMP首部的序列号字段，即：ICMP首部的标识符字段的TTL值相同的各探测报文的序列号字段分别设置1或2的值。其中，IP首部中的TTL值会随着探测报文到达的中间节点的数量而变化，而ICMP首部的标识符字段的TTL值不变。

首先，源节点A根据探测触发信号同时发出20(10×2)个包含上述标识信息的探测报文，探测路径参考图8所示。

然后，源节点A根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息获取所述探测报文到达的各中间节点的IP地址、以及各中间节点的响应时间，源节点还从自身接收到的各中间节点回应的超时消息中获取标识信息，其中包括标识符字段的TTL的值，序列号字段的轮次号的值。

因每个超时消息中包含所述探测报文到达的中间节点的IP地址，所以可以从超时消息中直接提取获得中间节点的IP地址；根据发出探测报文的时间和接收到超时消息的时间差可以获得从源节点到所述中间节点的响应时间。所述中间节点的IP地址和所述中间节点的响应时间与从超时消息中获取的TTL的值、轮次号的值是对应的。由此可以得知各中间节点的IP地址以及各中间节点的响应时间与TTL和轮次号的对应关系。

探测结果参考图9，如图所示，TTL为1、轮次号为1的探测报文探测到的第一个中间节点的IP地址为X，所述中间节点的响应时间为200ms。TTL为2、轮次号为1的探测报文探测到第二个中间节点的IP地址为Y，所述中间节点的响应时间为500ms。TTL为3、轮次号为1的探测报文到达目的节点B，目的节点B应答。

TTL为1、轮次号为2的探测报文探测到的第一个中间节点的IP地址为P，所述中间节点的响应时间为100ms。TTL为2、轮次号为2的探测报文探测到的中间节点回应的超时消息被认为是无效的超时消息，该中间节点的IP地址以及各中间节点的响应时间用*来表示。TTL为3、轮次号为2的探测报文到达目的节点B，目的节点B应答。

此外，本发明也可以将所述TTL设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段的低比特位，将所述轮次号设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段的低比特位。UDP首部的源端口号字段和目的端口号字段的高比特位设置报文的源端口号和目的端口号，既不影响报文的正常设置，又达到了在UDP首部中设置标识信息的目的。

此外，源节点也可以根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息，仅获取标识信息和所述探测报文到达的各中间节点的IP地址。当然，源节点也可以根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息，仅获取标识信息和所述探测报文到达的各中间节点的响应时间。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种路由跟踪的方法，其特征在于，该方法包括：

根据探测触发信号同时发出设定数量的包含标识信息的探测报文；

根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息，获取标识信息以及所述探测报文到达的各中间节点的IP地址和/或各中间节点的响应时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述探测报文为用户数据包协议UDP格式的探测报文或PING格式的探测报文；

所述标识信息包括生存时间TTL，当探测报文为UDP格式的探测报文时，所述TTL设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段；

当探测报文为PING格式的探测报文时，所述TTL设置在网络控制报文协议ICMP首部的标识符字段或序列号字段。

3.根据权利要求2述的方法，其特征在于，

所述发出包含标识信息的探测报文，包括：将所述TTL的值加上设定的数值作为标识信息设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段；

所述获取标识信息，还包括：将自身接收到的中间节点回应的信息中的标识信息减去设定的数值得到TTL的值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述TTL设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段的低比特位。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述标识信息还包括轮次号，

当探测报文为UDP格式的探测报文时，所述轮次号设置在UDP首部的目的端口号字段或源端口号字段；

当探测报文为PING格式的探测报文时，所述轮次号设置在ICMP首部的序列号字段或标识符字段。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述发出包含标识信息的探测报文，包括：将所述轮次号的值加上设定的数值设置在UDP首部的目的端口号字段或源端口号字段；

所述获取标识信息，还包括：将中间节点回应的超时消息中的标识信息减去设定的数值得到轮次号的值。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述轮次号设置在UDP首部的源端口号字段或目的端口号字段的低比特位。

8.根据权利要求3或6所述的方法，其特征在于，所述设定的数值为大于30000的整数。

9.一种源节点，其特征在于，所述源节点包括探测报文设定模块和信息获取模块，其中，

所述探测报文设定模块用于根据探测触发信号同时发出设定数量的探测报文；

所述信息获取模块用于根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息，获取标识信息以及所述探测报文到达的各中间节点的IP地址和/或各中间节点的响应时间。

10.一种路由跟踪的系统，其特征在于，所述系统包括：源节点和至少一个中间节点，其中，

源节点，用于根据探测触发信号同时发出设定数量的探测报文；

还用于根据自身在设定时间内接收到的各中间节点回应的超时消息，获取标识信息以及所述探测报文到达的各中间节点的IP地址和/或各中间节点的响应时间。

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