CN104468286A - 实现多跳链路检测的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数据通信领域链路故障检测技术。本发明公开了一种实现多跳链路检测的方法及系统，使用回声方式实现对多跳链路的检测，简化系统配置和开销。本发明的技术方案包括步骤：A、下联端设备创建多跳链路检测报文，并通过端口向上联端设备发送所述检测报文；B、上联端设备接收到所述检测报文后进行解析，提取出报文的源IP地址和目的IP地址以及本端识别符字段和对端识别符字段；C、上联端设备对接收的检测报文进行重新封装，将提取出的源IP地址和目的IP地址交换进行填充，同时也将提取出的本端识别符字段和对端识别符字段的值交换后进行填充；D、上联端设备将填充好的检测报文封装链路层头部后发送出去。本发明能有效地降低系统开销。
Description
技术领域
本发明涉及数据通信领域链路故障检测技术，特别涉及一种通过回声方式实现多跳链路检查的方法及装置。
背景技术
4G网络是一个全IP地址的网络，目前4G设备厂商都是基于NDIS(Network DriverInterface Specificastion)开发，而使用的接口是一个以太接口，这就使得传统的广域接口保活功能不能继续使用，同时在4G网络中需要检测的链路为多跳链路，所以也无法使用传统的保活功能实现对链路的检测，从现有技术来看，BFD最适合实现对4G链路的检测。
回声(Echo)功能是一种报文发送的附加功能。当使用Echo回声功能时，一组回声报文流将被发送给其它系统并被其它系统环回回来。如果这组回声数据流中的许多报文没有收到，则认为链路故障。回声功能可以和异步或查询模式结合使用，这时Echo回声功能将处理检测任务，因此周期性发送控制报文的速率将被减小(异步模式下)或完全不发送(查询模式下)。Echo回声功能可以独立运行在一对系统之间的任一方向上。系统可以通告它愿意接收环回Echo回声报文，但却可能不希望发送任何Echo回声报文。当系统启用Echo回声功能时，有利于选择一个缓慢的控制报文接收速率，因为此时存活检测己经由Echo回声报文来处理。但标准《RFC 5881》和《RFC 5883》明确说明了，BFD ECHO(Bidirectional Forwarding DetectionECHO双向转发检测回声)报文必须是单跳，故现有BFD Echo回声功能只能应用于单跳链路的检测。
BFD是一套用来快速检测的国际标准协议，提供了一种轻负荷，短周期的故障检测。可以为各上层协议如OSPF(Open Shortest Path First)、BGP(Border Gateway Protocol)、VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)等统一地快速检测两台设备之间双向转发路径的故障。
BFD在系统之间任何类型的路径上提供故障检测，一条BFD会话基于使用它的具体应用的需要而建立。如果多个应用协议对应相同的路径，则可以使用一个BFD会话进行检测。BFD协议与上层应用协议的关系包括：上层应用协议，比如OSPF根据协议自身的特点发现邻居，将邻居信息(包括对端IP地址、本端IP地址、接口等)通知给BFD协议，BFD协议查询是否存在对应的会话，如果没有就根据接收到的邻居信息创建对应的会话，接着BFD会话发送BFD控制报文驱动状态机的运行，BFD控制报文是通过三次握手机制完成相应的会话，历经Down(启动)状态到Init(初始化)状态的迁移，Init状态到Up(完成)状态的迁移，会话建立的过程会进行会话的参数协商，包括报文发送间隔，检测间隔等。当会话建立完成后，通过周期性的发送检测报文进行路径状况的检测，如果在检测间隔内没有接收到对端设备对应的BFD控制报文，BFD协议就会认为此路径存在故障，将故障信息通告给上层应用协议，上层应用协议接收到故障报告后，根据自身的特点进行处理，例如OSPF会完成相应邻居的删除并重新收敛，当上层应用协议重新创建会话时，过程与此相同，不再赘述。使用BFD控制报文不仅可以检测单跳链路也可以检测多跳链路，但BFD会话的两端都需要维护BFD会话信息，同时都需要周期性的发送BFD报文。现有技术无论是使用BFD控制报文方式还是BFD Echo功能，都无法同时满足既能够检测多跳链路，又能支持被检测链路的其中一端不需要主动发送任何BFD报文。
发明内容
本发明的目的就是提供一种通过回声方式实现多跳链路检测的方法，使用回声方式实现对多跳链路的检测，简化系统配置和开销。
为实现本发明的目的，采用的技术方案是，实现多跳链路检测的方法，包括以下步骤：
A、下联端设备创建多跳链路检测报文，并通过端口向上联端设备发送所述检测报文；
B、上联端设备接收到所述检测报文后进行解析，提取出报文的源IP地址和目的IP地址以及本端识别符字段和对端识别符字段；
C、上联端设备对接收的检测报文进行重新封装，将提取出的源IP地址和目的IP地址交换进行填充，同时也将提取出的本端识别符字段和对端识别符字段的值交换后进行填充；
D、上联端设备将填充好的检测报文封装链路层头部后发送出去。
进一步的，所述步骤A中，下联端设备通过静态配置创建多跳链路检测报文。
进一步的，所述步骤A中，下联端设备通过指定端口向上联端设备发送所述检测报文。
优选的，所述多链路检测报文为BFD多跳回声报文。
具体的，所述BFD报文UDP目的端口号为4784。
本发明的另一个目的是，提供一种实现多跳链路检测的系统，包括下联端设备和上联端设备，所述下联端设备包括报文创建及发送单元，所述上联端设备包括报文接收单元、报文处理单元和报文发送单元；其中
所述报文创建单元：用于创建多跳链路检测报文，并通过端口向上联端设备发送所述检测报文；
所述报文接收单元：用于接收到的报文是否为多跳链路检测报文，如果是则交给报文处理单元，否则丢弃报文；
所述报文处理单元：用于接收到所述检测报文后进行解析，提取出报文的源IP地址和目的IP地址以及本端识别符字段和对端识别符字段，对接收的检测报文进行重新封装，将提取出的源IP地址和目的IP地址交换进行填充，同时也将提取出的本端识别符字段和对端识别符字段的值交换后进行填充，并封装链路层头部后交给报文发送单元；
报文发送单元：用于将封装链路层头部后的检测报文发送给下联端设备。
进一步的，所述报文创建单元进一步用于下联端设备通过静态配置创建多跳链路检测报文。
进一步的，所述报文创建单元进一步用于下联端设备通过指定端口向上联端发送所述检测报文。
优选的，所述检测报文为BFD多跳回声报文。
具体的，所述BFD报文UDP目的端口号为4784。
本发明的有益效果是，使用回声方式对多跳链路进行检测，能够快速检测到链路故障。下联端接入端设备或者接口增加时上联端设备无需增加配置，可维护性好。本发明上联端设备无需维护与所有下联端接入设备建立的会话以及对应的会话状态机，也不需要周期性发送报文，能有效地降低系统开销。
附图说明
图1是本发明实施例的实现多跳链路检测的方法流程示意图；
图2是本发明实施例的实现多跳链路检测的系统结构示意图；
图3为本发明实施例的4G网络中使用回声方式实现多跳链路检测的网络环境示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。
本发明的通过回声方式实现多跳链路检测的技术方案，使用回声方式实现对多跳链路的检测，简化系统配置和开销。报文构造和发送由下联端设备完成，上联端设备无需维护与所有下联端接入设备建立的会话以及对应的会话状态机，也不需要周期性发送报文，仅在收到下联端发送的检测报文，进行重新封装后环回报文，完成检测会话。本发明能有效地降低系统开销。
下面以4G网络多跳链路检测为例，对本发明的技术方案进行描述。根据系统配置，发送报文为BFD报文。
实施例
本例多跳链路检测的具体步骤如图1所示，包括：
步骤1、下联端设备通过静态配置创建BFD多跳回声报文，并通过指定端口向上联端设备发送所述BFD报文，该BFD报文UDP目的端口号固定为4784。
步骤2、上联端设备接收到所述BFD报文后进行解析，如果收到BFD报文的接口开启了BFD多跳回声功能且BFD报文中UDP目的端口号为4784，则认为是BFD多跳回声报文，否则丢弃报文。上联端设备对BFD多跳回声报文提取出报文的源IP地址和目的IP地址以及本端识别符(My Discriminator)字段和对端识别符(Your Discriminator)字段。
步骤3、上联端设备对接收的BFD多跳回声报文进行重新封装，将提取出的源IP地址和目的IP地址交换填充，同时也将提取出的本端识别符字段和对端识别符字段的值交换后进行填充。
步骤4、上联端设备将填充好的BFD多跳回声报文封装链路层头部后，从接收接口发送出去，完成BFD多跳回声报文的环回处理。
本例通过回声方式实现多跳链路检测的装置结构如图2所示，包括报文创建单元、报文接收单元、报文处理单元和报文发送单元，
所述报文创建单元：用于下联端设备通过静态配置创建BFD报文，设定BFD报文UDP目的端口号为4784，通过指定端口向上联端设备发送所述报文；
所述报文接收单元：用于上联端设备识别接收到的报文是否为BFD报文，如果是则交给报文处理单元，否则丢弃报文；
所述报文处理单元：用于上联端设备接收到所述检测报文后进行解析，提取出报文的源IP地址和目的IP地址以及本端识别符字段和对端识别符字段，对接收的检测报文进行重新封装，将提取出的源IP地址和目的IP地址交换进行填充，同时也将提取出的本端识别符字段和对端识别符字段的值交换后进行填充，并封装链路层头部后交给报文发送单元；
报文发送单元：用于上联端设备将重新封装的报文从接收接口发送出去。
图3为4G网络中使用回声方式实现多跳链路检测的网络环境示意图。下联端设备为4G路由器，中间通过移动基站与运营商网络相连，上联端设备为网络通信设备(交换机/路由器)，与运营商网络相连，需要检测的多跳链路就是虚线表示的逻辑链路。
下联端设备：与普通BFD的工作原理一致，只需要新增一个BFD客户端，通过静态配置创建和删除BFD会话，只是封装的时候始终当成多跳BFD会话，UDP的目的端口号始终使用4784，同时下联端设备可指定发送BFD报文的出接口，也可以不指定出接口，其他不变，故此方案中不再赘述详细的工作流程。
上联端设备：上联端设备不需要维护BFD会话和状态机，也不需要周期性地发送BFD报文，仅仅将接收到的BFD多跳回声报文进行相关处理后环回给下联端设备；主要由以下几个子模块构成报文接收单元、报文处理单元和报文发送单元。
报文接收单元：主要负责识别接收到的BFD报文是否为多跳回声报文，如果为多跳的回声报文则交给报文处理单元，否则丢弃。如果收到BFD报文的接口开启了BFD多跳回声功能且BFD报文中UDP的目的端口号为4784，则认为是BFD多跳回声报文，转交给报文处理单元继续进行处理，否则丢弃该报文；
报文处理单元：主要负责复制一份收到的多跳回声报文，将源IP和目的IP交换，并将BFD报文内My Discriminator和Your Discriminator字段的值进行交换，然后将封装好的BFD多跳回声报文交给报文发送单元。报文处理单元接收到报文后解析报文，并提取出报文的源IP和目的IP，以及My Discriminator和Your Discriminator字段的值，然后将提取出的源IP和目的IP交换进行填充，同时也将提取出的My Discriminator和Your Discriminator字段的值交换后进行填充，最后将封装好的BFD多跳回声报文转交给报文发送单元处理
报文发送单元：主要负责发送BFD多跳回声报文。当报文发送单元接收到BFD多跳回声报文后，封装上报文的链路层头部后再将报文从接收接口发送出去。
Claims (10)
1.实现多跳链路检测的方法，包括以下步骤：
A、下联端设备创建多跳链路检测报文，向上联端设备发送所述检测报文；
B、上联端设备接收到所述多链路检测报文后进行解析，提取出报文的源IP地址和目的IP地址以及本端识别符字段和对端识别符字段；
C、上联端设备对接收的检测报文进行重新封装，将提取出的源IP地址和目的IP地址交换进行填充，同时也将提取出的本端识别符字段和对端识别符字段的值交换后进行填充；
D、上联端设备将填充好的检测报文封装链路层头部后发送出去。
2.根据权利要求1所述的实现多跳链路检测的方法，其特征在于，所述步骤A中，下联端设备通过静态配置创建多跳链路检测报文。
3.根据权利要求1所述的通过回声方式实现多跳链路检测的方法，其特征在于，所述步骤A中，下联端设备通过指定端口向上联端设备发送所述检测报文。
4.根据权利要求1所述的实现多跳链路检测的方法，其特征在于，所述检测报文为BFD多跳回声报文。
5.根据权利要求4所述的实现多跳链路检测的方法，其特征在于，所述BFD报文UDP目的端口号为4784。
6.实现多跳链路检测的系统，包括下联端设备和上联端设备，所述下联端设备包括报文创建及发送单元，所述上联端设备包括报文接收单元、报文处理单元和报文发送单元；其中
所述报文创建单元：用于下联端创建多跳链路检测报文，并通过端口向上联端发送所述检测报文；
所述报文接收单元：用于上联端识别接收到的报文是否为多跳链路检测报文，如果是则交给报文处理单元，否则丢弃报文；
所述报文处理单元：用于上联端接收到所述检测报文后进行解析，提取出报文的源IP地址和目的IP地址以及本端识别符字段和对端识别符字段，对接收的检测报文进行重新封装，将提取出的源IP地址和目的IP地址交换进行填充，同时也将提取出的本端识别符字段和对端识别符字段的值交换后进行填充，并封装上报文的以太头部后交给报文发送单元；
报文发送单元：用于上联端将重新封装的报文从接收接口发送出去。
7.根据权利要求6所述的实现多跳链路检测的系统，其特征在于，所述报文创建单元进一步用于下联端通过静态配置创建多跳链路检测报文。
8.根据权利要求6所述的实现多跳链路检测的系统，其特征在于，所述报文创建单元进一步用于下联端通过指定端口向上联端发送所述检测报文。
9.根据权利要求6所述的实现多跳链路检测的系统，其特征在于，所述检测报文为BFD多跳回声报文。
10.根据权利要求6所述的实现多跳链路检测的系统，其特征在于，所述BFD报文UDP目的端口号为4784。
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