CN103825822A - 一种网络设备的状态信息传输方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种网络设备的状态信息传输方法，应用在通过状态信息报文向邻居设备发送状态信息的网络设备上，包括：接收邻居设备的处理能力值通知，记录所述邻居设备的处理能力值；根据邻居设备的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率；按照所述频率向邻居设备发送状态信息报文；生成并记录本设备自身的处理能力值；将本设备自身的处理能力值通知邻居设备。通过本发明的技术方案，减少了因邻居设备处理不及时造成的报文重传，避免了网络断流。

Description

一种网络设备的状态信息传输方法和装置

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种网络设备的状态信息传输方法和装置。

背景技术

为了满足在大型、异构的网络中动态计算路由的需要，IETF(InternetEngineering Task Force，互联网工程任务组)于1988年提出了OSPF（OpenShortest Path First，开放式最短路径优先）协议。OSPF是一种动态路由协议，当网络拓扑发生变化时，路由器能够在短时间内发现并自动适应性的更新路由表，无需管理员的介入即可使网络达到收敛状态，从而保持网络的高可用性。

OSPF协议具有路由变化收敛速度快、无路由自环、支持变长子网掩码、支持等值路由、支持区域划分、提供路由分级管理、支持验证、支持以组播地址发送协议报文的特点，非常适用于大规模的网络。近年来网络规模不断扩大，OSPF在实际组网中得到了广泛的应用。

随着信息化的发展，基于网络的业务出现了两个新的特点：实时业务飞速增长并且业务形式多样化。实时业务对网络的可靠性提出了更高的要求。尤其是语音、视频等业务，对流量的中断非常敏感。面对新的需求，OSPF网络在如何进一步减少网络断流、提高可用性上面临着新的挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种网络设备的状态信息传输方法，应用在通过状态信息报文向邻居设备发送状态信息的网络设备上，所述方法包括：

接收邻居设备的处理能力值通知，记录所述邻居设备的处理能力值；

根据邻居设备的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率；

按照所述频率向邻居设备发送状态信息报文；

生成并记录本设备自身的处理能力值；

将本设备自身的处理能力值通知邻居设备。

本发明还提供了一种网络设备的状态信息传输装置，应用在通过状态信息报文向邻居设备发送状态信息的网络设备上，所述装置包括：

通知接收单元，用于接收邻居设备的处理能力值通知，并记录所述邻居设备的处理能力值；

频率确定单元，用于根据邻居设备的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率；

报文发送单元，用于按照所述频率向邻居设备发送状态信息报文；

能力生成单元，用于生成本设备自身的处理能力值；

能力通知单元，用于将本设备自身的处理能力值通知邻居设备。

由以上技术方案可见，本发明的实施例通过获取邻居设备的处理能力值，以匹配于其处理能力的频率向邻居设备发送状态信息报文，减少了因邻居设备处理不及时造成的报文重传，避免了邻居设备过度负荷导致的网络断流。

附图说明

图1是本发明实施例一中网络设备的状态信息传输方法流程图；

图2是本发明实施例二中网络设备的状态信息传输方法流程图；

图3是网络设备的一种硬件结构图；

图4是本发明实施例提供的一种状态信息传输装置的逻辑结构图。

具体实施方式

OSPF是内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP），用于在一个自治系统（Autonomous System，AS）内通过收集和传递链路状态来动态地发现并传播路由。AS是一个通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络，一个AS中每台运行OSPF协议的路由器收集各自的接口/邻接信息（称为链路状态），生成LSA（Link Statement Advertisement，链路状态通告），通过将LSA发送给其他所有路由器在整个区域内传递自己的链路状态信息。每台路由器收集AS中所有路由器的LSA，存放在LSDB（Link StateData Base，链路状态数据库）中，这些LSA中的链路状态信息完整的描述了AS的网络拓扑结构。根据LSDB，每台路由器计算以自己为根、以其它网络节点为叶子的一棵最短路径树，得到自己到达AS内部各节点的最短路径，从而生成路由表。

一台运行OSPF协议的路由器可以通过Hello报文发现在同一个AS内其他运行OSPF协议的路由器，并与其建立邻居关系。具有邻居关系的路由器之间周期性交互Hello报文来维持邻居关系，除检测邻居的状态外，Hello报文还用来协商邻接建立参数、选择DR（Designated Router，指定路由器）和BDR（Backup Designated Router，备份指定路由器）等。

根据OSPF协议，在邻居关系建立过程中，双方路由器会交互各自的链路状态信息，达到LSDB的同步。为了提高发送的效率，双方会先了解一下对端LSDB中哪些LSA是本设备所需要的，如果某条LSA已经在本地的中则不再对端发送。双方设备交互DD（Database Description，数据库描述）报文，DD报文中包含了对本地LSDB中LSA的摘要描述。由于OSPF直接用IP报文来封装自己的协议报文，需要通过某种确认机制来确保报文传输的可靠性。DD报文采用其中携带的序列号进行隐式确认，如果本设备在规定的时间内没有收到DD报文或收到的DD报文中的序列号有误，就向对端设备重传DD报文，直到收到期望的DD报文为止。

在完成DD报文交互后，如果对端设备发现其LSDB中缺少本端设备DD报文中的LSA，则向本端设备发送LSR（Link State Request，链路状态请求）报文，来请求这些LSA。本端设备收到LSR报文后，发送LSU（Link StateUpdate，链路状态更新）报文将所请求的LSA传输给对端设备。对端设备收到LSU报文后，按照其中的LSA更新其LSDB，然后回复LSAck（Link StateAcknowledgment，链路状态确认）报文进行确认。如果本端设备在规定的时间内没有收到对端设备的LSAck报文，就会向对端设备重传LSU报文，直到收到对端设备的LSAck报文为止。当路由器的LSDB同步完成后，根据更新后的LSDB重新计算并下发路由。

当某台路由器发现其周边的链路状态信息发生变化后，按照变化后的链路状态信息生成LSA，并将其承载在LSU报文中发送给AS中所有的邻居设备。对端设备收到后恢复LSAck报文确认这些LSA已经收到并更新了自己的LSDB。如果在规定的时间内没有收到对端设备的LSAck报文，则本端设备需要重传LSU报文，直到收到对端的LSAck报文为止。

现有技术中，每台路由器的处理器按照当时本地所运行进程的优先级来处理LSU报文的发送。这样，如果具有邻居关系的两个路由器的处理能力相差较大、或者有一端的处理器比较繁忙，当存在大量LSA需要同步时，有可能导致处理能力差的、或处理器比较繁忙的路由器长时间不能完成LSDB的同步，无法计算出路由从而导致转发不通，使得网络中断。

例如，路由器RT1和RT2具有邻居关系，RT1的处理能力高于RT2并且较空闲，而RT2上有大量的LSA需要同步。RT1在很短的时间内将RT2需要的LSA承载在LSU报文中发送给RT2，并启动定时器等待RT2的LSAck报文。在处理能力较差的RT2上，处理器忙于处理先于RT1的LSU报文到达的来自其他路由器的LSU报文，来不及在规定的时间内向RT1发送LSAck报文。而RT1上的定时器超时，重新发送LSU报文，这样接收端的RT2又需要占用大量时间来处理接收到的重传LSA，更加难以及时发送LSAck报文。如此恶性循环，导致RT2一直在处理LSU报文及LSAck报文，LSDB一直不能同步，路由计算一直不能完成，造成转发不通。

本发明的实施例提出一种新的状态信息传输方法来解决上述问题，应用在需要通过状态信息报文向邻居设备发送状态信息的网络设备上。状态信息可以是链路状态信息，可以是数据库的状态信息、也可以是需要通知邻居或者与邻居设备同步的其他状态信息。设备实施例一的流程如图1所示。

在步骤S110，接收邻居设备的处理能力值通知，记录所述邻居设备的处理能力值。

需要从所述网络设备接收状态信息的邻居设备生成自身的处理能力值，处理能力值用来描述本设备处理控制报文的速度。处理能力值的生成方式有多种，例如可以由网管人员设定，也可以由设备根据自身软硬件配置情况按照一定算法自动生成。

处理能力值可以是生成的一个静态值，也可以是因当前设备的运行情况、繁忙程度的不同而变化的实时值。如果采用静态值，邻居设备只要一次性通知所述网络设备其处理能力值即可；而采用实时值的话，可以在实时值发生变化时通知所述网络设备，也可以周期性的将反映当前的处理能力的实时值通知所述网络设备。本实施例对此均不作限定。

在步骤S120，根据邻居设备的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率。

可以采用任何方式确定适应于邻居设备处理能力的频率，例如，将处理能力值分为几个区间，每个区间对应于一个预定的频率；再如，采用一定算法用处理能力值计算得出适合的发送频率。

在一种可选的实施方式中，所述网络设备可以根据与该邻居设备之间报文的交互情况来对邻居设备的处理能力值进行调整。所述网络设备周期性检测本地的状态信息重传队列，如果状态信息重传队列中发送给该邻居设备的报文超过第一设定长度，即发送给该邻居设备的状态信息重传队列的长度超过第一设定长度，则降低该邻居设备的处理能力值；否则将该邻居设备的处理能力值置为所接收的通知中的值。然后，所述网络设备采用经过调整后的该邻居设备的处理能力值来确定状态信息报文的发送频率。调整后的处理能力值能够更加准确的反映该邻居设备当前的繁忙程度，因而所确定的发送频率也更加符合该邻居设备当前的状况。

在步骤S130，按照所确定的频率向邻居设备发送状态信息报文。

在得到适合于该邻居设备处理能力的状态信息报文发送频率后，所述网络设备按照这一频率向该邻居设备发送状态信息报文。

在步骤S140，生成并记录本设备自身的处理能力值；

在步骤S150，将本设备自身的处理能力值通知邻居设备。

所述网络设备可以生成本设备自身的处理能力值，将本设备自身的处理能力值通知邻居设备。这样，邻居设备也可以采用本实施例中的方法来调节向所述网络设备发送状态信息报文的频率。与步骤S110中一样，本实施例对生成处理能力值的方式和通知的方式均不作限定。

需要说明的是，本实施例中，网络设备生成本设备自身的处理能力值并将其通知邻居设备的过程（步骤S140及S150），与接收邻居设备的处理能力值并按照所确定的频率发送状态信息报文的过程（步骤S110、S120及S130）没有时序关系。

本发明实施例二的流程如图2所示。实施例二与实施例一的不同之处在于：实施例二中所述网络设备在确定状态信息报文发送频率时，不但要以对端邻居设备的处理能力值为依据，还要参考本设备的处理能力值，从而使双方的报文收发更好的与两端的处理能力相匹配。以下只对与实施例一中不同的部分进行描述，相同的内容请参见实施例一，不再赘述。

在步骤S210，所述网络设备生成并记录本设备自身的处理能力值。

在步骤S220，接收邻居设备的处理能力值通知。

在步骤S230，根据邻居设备的处理能力值和本设备自身的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率。

当本设备的处理能力低于邻居设备的处理能力、或者本设备自身非常繁忙时，仅根据该邻居设备的处理能力值来确定发送频率，可能导致来自该邻居设备的响应报文对本设备造成压力，影响本设备运行。本实施例中根据两端设备的处理能力值来确定发送频率可以避免发生这种情况。本设备的处理能力值低于该邻居设备的处理能力值越多，可以采用比仅根据该邻居设备的处理能力所确定的发送频率越低的频率。

与实施例一中类似，根据本设备自身处理能力值和该邻居设备的处理能力值确定发送频率的具体方式可以根据实际组网的情况来决定，本实施例同样不作限定。

在一种可选的实施方式中，所述网络设备可以根据本地的处理情况来对本设备自身的处理能力值进行调整。所述网络设备周期性检测检查本地处理状态信息的消息队列的长度，如果该消息队列的长度超过第二设定长度，则降低本设备自身的处理能力值；否则将本设备自身的处理能力值置为所生成的值。需要说明的是，在具体实现中，本地消息队列可以是专用于处理状态信息的消息队列，也可以是既用于处理状态信息、也用于处理其他信息的消息队列。然后，所述网络设备采用经过调整后的本设备自身的处理能力值、和该邻居设备的处理能力值来确定状态信息报文的发送频率。调整后的处理能力值能够更加准确的反映本设备当前的响应速度，因而所确定的发送频率也更加匹配于传输状态信息的双方设备。

在一种可选的实施方式中，所述网络设备可以根据本地处理状态信息的消息队列的长度来调整本设备自身的处理能力值，也根据发送给该邻居设备的状态信息重传队列的长度来调整该邻居设备的处理能力值，再采用两个调整后的处理能力值来确定发送频率。

在步骤S240，按照所确定的频率向邻居设备发送状态信息报文。

在步骤S250，将本设备自身的处理能力值通知邻居设备。

需要说明的是，上述实施例一和实施例二中邻居设备指的是要接收所述网络设备的状态信息的节点，该设备与所述网络设备之间可以具有按照某种协议建立的邻居关系，也可以不具有邻居关系。

通过在设备间传递处理能力值，所述网络设备能够根据邻居设备的处理能力，以相匹配的频率向其发送状态信息报文，减少了因邻居设备的处理速度慢、响应不及时造成的报文重传，即使两端设备的处理能力差距较大或繁忙程度差距较大，也不会因多次重传造成邻居设备需要处理的报文过多，负载过重从而导致转发中断。

在本发明实施例三中，所述网络设备RT3和邻居设备RT4为OSPF网络具有邻居关系的路由设备，状态信息为OSPF网络的链路状态通告LSA，状态信息报文为在设备间传递LSA的LSU报文。

路由设备的处理能力值分为若干个等级，每个等级对应于一个发送状态信息报文的频率。例如，将处理能力值分四个等级，分别是：high、normal、medium、low，其中发送状态信息报文的频率high对应为10ms发送3个LSU报文；normal对应为20ms发送3个LSU报文；medium对应为100ms发送3个LSU报文；low对应为1000ms发送3个LSU报文。

LSU报文的发送频率采用如下方式确定：如果本设备自身的处理能力值不低于该邻居设备，以该邻居设备的处理能力值所在的等级对应的频率为发送状态信息报文的频率；如果本设备的处理能力值低于该邻居设备，以高于本设备处理能力值的一个等级所对应的频率为发送状态信息报文的频率（最高为high对应的频率）。

RT3和RT4分别由网管人员配置其处理能力值为某个等级。例如，RT3的配置值为medium，RT4的配置值为high。

根据OSPF协议，RT3和RT4周期性的交互Hello报文来维持邻居关系，可以采用Hello报文来向邻居通知本设备的处理能力值。例如，将Hello报文头部中的一个字节的保留字段用来描述处理能力值，low、medium、normal和high分别对应该字节的一位，如果处理能力值的等级为low，则low对应的位置1；当该字节的所有字段都为0的时候表示未使能路由器处理能力值功能，此时不采用本实施例的技术方案。

每当RT3收到来自RT4的Hello报文后，从中获知RT4的处理能力值（初始值为high），保存为接收值。LSU报文发送频率的初始值，可以根据本设备自身处理能力值的配置值和RT4处理能力值的接收值来确定。

在RT3上保存本设备自身处理能力值的当前值（初始值为配置值，medium）和RT4处理能力值的当前值，每ProcInterval秒检查一次当前值是否需要更新，ProcInterval秒小于来自RT4的相邻两个Hello报文的时间间隔。设置定时为ProcInterval秒的定时器，每当定时到时，RT3：

（1）检查自身的OSPF消息队列，如果OSPF消息队列中有一次处理不完的消息（网络设备每次处理的消息条数为确定数量，由其处理能力决定）在等待处理，则降低本设备处理能力值的当前值，可以按照消息队列的长度降低对应数量的等级（降到low为止），也可以直接设置为某个更低等级；否则将本设备处理能力值的当前值恢复为配置值；如果本设备处理能力值的当前值有变化，则对应更改Hello报文头部的保留字段中描述本设备处理能力值的字节；

（2）检查本地的重传队列，如果有报文需要重传给RT4，则将RT4处理能力值的当前值降低一个等级（降到low为止）；如果没有报文需要重传给RT4，则将RT4处理能力值的当前值恢复为接收值；

（3）如果本设备处理能力值的当前值、或者RT4处理能力值的当前值有变化，则按照变化后的当前值重新设置LSU报文的发送频率发送；如果两个当前值均没有变化，则按照原来的发送频率发送。

这样，通过OSPF协议本身的Hello报文来携带处理能力值，不需要增加新的流量，RT3即可按照当前自身的处理能力状况、和RT4当前的处理能力状况灵活确定发送给RT4的LSU报文的频率。

与上述流程实现对应，本发明的实施例还提供了状态信息传输装置，应用在通过状态信息报文向邻居设备发送状态信息的网络设备上，该装置可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，本实施例是通过网络设备的CPU将非易失性存储其中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，除了图3所示的CPU、内存以及非易失性存储器之外，网络设备通常还包括其他硬件，如负责处理报文处理的转发芯片等等；从硬件结构上来讲该设备还可能是分布式的设备，可能包括多个接口卡以在硬件层面进行报文处理的扩展。

图4所示为本实施例提供的一种状态信息传输装置，包括通知接收单元、频率确定单元、报文发送单元、能力生成单元和能力通知单元，其中：通知接收单元用于接收邻居设备的处理能力值通知，并记录所述邻居设备的处理能力值；频率确定单元用于根据邻居设备的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率；报文发送单元用于按照所述频率向邻居设备发送状态信息报文；能力生成单元用于生成本设备自身的处理能力值；能力通知单元用于将本设备自身的处理能力值通知邻居设备。

在一种可选的实施例中，所述装置还包括：邻居能力调整单元，用于周期性检测发送给该邻居设备的状态信息重传队列的长度，如果所述重传队列的长度超过第一设定长度，则降低该邻居设备的处理能力值；否则将该邻居设备的处理能力值置为所接收的通知中的值。

为了使发送频率更好的匹配两端网络设备的处理能力，所述频率确定单元可以用于：根据所述邻居设备的处理能力值和本设备自身的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率。

在一种可选的实施例中，所述装置还包括自身能力调整单元，用于周期性检测本地处理状态信息的消息队列的长度，如果所述消息队列的长度超过第二设定长度，则降低本设备自身的处理能力值；否则将本设备自身的处理能力值置为所生成的值。

可以将所述处理能力值分为若干个等级，每个等级对应于一个发送状态信息报文的频率；此时所述频率确定单元具体用于：如果本设备自身的处理能力值不低于所述邻居设备，以所述邻居设备的处理能力值所在的等级对应的频率为发送状态信息报文的频率；如果本设备的处理能力值低于所述邻居设备，以高于本设备处理能力值的一个等级所对应的频率为发送状态信息报文的频率。

本实施例应用于OSPF网络中时，所述网络设备为OSPF网络的路由设备；所述邻居设备的处理能力值通知为来自该邻居设备的Hello报文；所述状态信息为OSPF网络的链路状态通告LSA；所述状态信息报文为OSPF网络的LSU报文。

从以上各种方法和装置的实施方式中可以看出，相对于现有技术中网络设备仅根据自身的进程发送状态信息报文，本发明的实施例按照接收状态信息报文的邻居设备的处理能力值来决定发送状态信息报文的速度，避免了在两端设备处理能力差距较大或者繁忙程度相差较大的情况下，因处理速度慢的一方来不及响应造成多次报文重传，进而导致网络中断的情况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种网络设备的状态信息传输方法，应用在通过状态信息报文向邻居设备发送状态信息的网络设备上，其特征在于，所述方法包括：

接收邻居设备的处理能力值通知，记录所述邻居设备的处理能力值；

根据邻居设备的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率；

按照所述频率向邻居设备发送状态信息报文；

生成并记录本设备自身的处理能力值；

将本设备自身的处理能力值通知邻居设备。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：周期性检测发送给该邻居设备的状态信息重传队列的长度，如果所述重传队列的长度超过第一设定长度，则降低该邻居设备的处理能力值；否则将该邻居设备的处理能力值置为所接收的通知中的值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据邻居设备的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率，具体包括：根据所述邻居设备的处理能力值和本设备自身的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：周期性检测本地处理状态信息的消息队列的长度，如果所述消息队列的长度超过第二设定长度，则降低本设备自身的处理能力值；否则将本设备自身的处理能力值置为所生成的值。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述处理能力值分为若干个等级，每个等级对应于一个发送状态信息报文的频率；

所述根据邻居设备的处理能力值和所述网络设备自身的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率，具体包括：如果本设备自身的处理能力值不低于所述邻居设备，以所述邻居设备的处理能力值所在的等级对应的频率为发送状态信息报文的频率；如果本设备的处理能力值低于所述邻居设备，以高于本设备处理能力值的一个等级所对应的频率为发送状态信息报文的频率。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述网络设备为开放最短路由优先OSPF网络的路由设备；所述邻居设备的处理能力值通知为来自该邻居设备的Hello报文；所述状态信息为OSPF网络的链路状态通告LSA；所述状态信息报文为OSPF网络的链路状态更新LSU报文。

7.一种网络设备的状态信息传输装置，应用在通过状态信息报文向邻居设备发送状态信息的网络设备上，其特征在于，所述装置包括：

通知接收单元，用于接收邻居设备的处理能力值通知，并记录所述邻居设备的处理能力值；

频率确定单元，用于根据邻居设备的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率；

报文发送单元，用于按照所述频率向邻居设备发送状态信息报文；

能力生成单元，用于生成本设备自身的处理能力值；

能力通知单元，用于将本设备自身的处理能力值通知邻居设备。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：邻居能力调整单元，用于周期性检测发送给该邻居设备的状态信息重传队列的长度，如果所述重传队列的长度超过第一设定长度时，则降低该邻居设备的处理能力值；否则将该邻居设备的处理能力值置为所接收的通知中的值。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述频率确定单元具体用于：根据所述邻居设备的处理能力值和本设备自身的处理能力值，确定向该邻居设备发送状态信息报文的频率。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：自身能力调整单元，用于周期性检测本地处理状态信息的消息队列的长度，如果所述消息队列的长度超过第二设定长度，则降低本设备自身的处理能力值；

否则将本设备自身的处理能力值置为所生成的值。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述处理能力值分为若干个等级，每个等级对应于一个发送状态信息报文的频率；

所述频率确定单元具体用于：如果本设备自身的处理能力值不低于所述邻居设备，以所述邻居设备的处理能力值所在的等级对应的频率为发送状态信息报文的频率；如果本设备的处理能力值低于所述邻居设备，以高于本设备处理能力值的一个等级所对应的频率为发送状态信息报文的频率。

12.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于：所述网络设备为开放最短路由优先OSPF网络的路由设备；所述邻居设备的处理能力值通知为来自该邻居设备的Hello报文；所述状态信息为OSPF网络的链路状态通告LSA；所述状态信息报文为OSPF网络的链路状态更新LSU报文。

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