CN104506296B - 一种保证ptp报文路径对称的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种保证PTP报文路径对称的实现方法，首先通过网络芯片感知PTP报文的转发过程；然后动态创建PTP报文，使所述PTP报文的转发路径独立于普通数据转发路径，保证所述PTP报文转发路径的对称性。该实现方法能够解决网络部署ECMP给PTP所引入的不可控误差，提高PTP在ECMP环境中的精确性。

Description

一种保证PTP报文路径对称的实现方法

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种保证PTP报文路径对称的实现方法。

背景技术

PTP（Precision Time Protocol，精确时钟同步协议）是由IEEE1588定义的一种高精度时间同步的协议，与传统授时技术相比，PTP有着明显的优势，其采用双向信道，精度为ns级，费用低，能适应不同的接入环境等等，在对精度不断要求提高的行业背景下，PTP已成为一种发展的必然趋势。

PTP是采用主从同步机制，主时钟通过PTP报文把时钟信息定期的发送给从时钟，因为主时钟与从时钟之间的信息交流是报文交换网络来传输，所以每一次信息的交换都必须考虑网络的路径传输时延(Path delay)，图1为现有技术中路径传输时延计算原理示意图：

1）主时钟发送PTP Sync报文给从时钟，同时记录报文的发送时戳t1。

2）从时钟收到PTP Sync报文时记录报文收到的时戳t2。

3）主时钟发送PTP Follow_up报文，把时戳t1发送给从时钟。

4）从时钟发送PTP Delay_Request报文给主时钟，同时记录报文的发送时戳t3。

5）主时钟收到PTP Delay_Request报文记录报文收到的时戳t4。

6）主时钟发送PTP Delay_Response报文把时戳t4发送给从时钟。

7）从时钟通过t1、t2、t3、t4计算出PathDelay=((t2-t1)+(t4-t3))/2。

上述计算过程的基本依据是主时钟与从时钟之间的传输延时具有对称性，即T1=T2。为了实现这一个目标，当前网络芯片已经引入先进的时戳处理机制，让PTP的时戳处理在MAC甚至PHY层处理，减少网络芯片在报交换过程中本身引入时延不稳定性的影响。这样在对称网络中，PTP的精确性就已经非常高。

然而如果在复杂的IP网络中，由于非对称路径的存在，即使所有的网络芯片支持上述时戳处理机制也不能解决网络时延对PTP精确性的影响，当前技术无法保证两个传输网络的延时对称性，如图2为现有技术中非对称路径的传输网络示意图，若出现如图2所示情形时，网络则不能保证PTP主时钟与从时钟之间的传输延时的对称性，那么PTP计算的精确性必然会受到很大的影响，甚至无法使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种保证PTP报文路径对称的实现方法，能够解决网络部署ECMP给PTP所引入的不可控误差，提高PTP在ECMP环境中的精确性。

一种保证PTP报文路径对称的实现方法，所述方法包括：

通过网络芯片感知PTP报文的转发过程；

动态创建PTP报文，使所述PTP报文的转发路径独立于普通数据转发路径，保证所述PTP报文转发路径的对称性。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，该实现方法能够解决网络部署ECMP给PTP所引入的不可控误差，提高PTP在ECMP环境中的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为现有技术中路径传输时延计算原理示意图；

图2为现有技术中非对称路径的传输网络示意图；

图3为本发明实施例所述保证PTP报文路径对称的实现方法流程示意图；

图4为本发明实施例所述保证PTP报文路径对称的实现过程的网络传输示意图；

图5为本发明实施例所举具体实例的处理流程示意图；

图6为本发明实施例所举实例中对称路径学习的过程示意图；

图7为本发明实施例所举实例中逆向路径查找的过程示意图。

具体实施方式

下面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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

现有网络中PTP报文在传输的过程中采用与普通数据相同的转发路径，当普通数据在转发过程中引入等价多路径路由ECMP（Equal Cost Multi-Path Routing）技术解决流量的负载分担时，就会破坏PTP报文传输的对称性，影响PTP同步的精确度和可靠性。本发明实施例通过在网络芯片感知PTP报文的转发过程，动态创建PTP报文独立于普通数据转发路径，以解决网络部署ECMP给PTP所引入的不可控误差，提高PTP在ECMP环境中的精确性。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图3所示为本发明实施例所述保证PTP报文路径对称的实现方法流程示意图，所述方法包括：

步骤11：通过网络芯片感知PTP报文的转发过程；

在具体实现中，通过网络芯片感知PTP报文的转发过程为：

首先，通过网络芯片识别出PTP报文；具体来说，在协议IEEE1588中定义PTP在IPv4或者IPv6网络中传输时采用用户数据协议UDP(User Datagram Protoco)的封装方式，目的端口号为319或320就代表PTP报文，那么在网络芯片接收到报文时，先进行报文解析，若满足如下匹配条件：报文三层类型是IPv4或者IPv6网络，报文四层类型是UDP，且报文的UDP目的端口号是319或320，则判断该报文是PTP报文，否则就是普通数据报文；

然后，在识别出PTP报文后，再根据该PTP报文的格式获取PTP的消息类型(messageType)；

再从所获取的消息类型字段中获取PTP报文的转发方向，即该PTP报文由主设备到从设备或者是由从设备到主设备。

步骤12：动态创建PTP报文，使所述PTP报文的转发路径独立于普通数据转发路径，保证所述PTP报文转发路径的对称性。

如图4所示为本发明实施例所述保证PTP报文路径对称的实现过程的网络传输示意图，图4中虚线部分为普通数据转发路径，实线部分为独立创建的PTP报文的转发路径，通过这样的实现方式就可以解决网络部署ECMP给PTP引入的不可控误差，提高PTP在ECMP环境中的精确性。

举例来说，具体实现过程可以见图5所示的处理流程示意图，图5中包括：

1、首先对主时钟和从时钟之间转发的报文类型进行识别；

若判断为普通数据，则按照普通数据转发路径进行转发；

若判断为PTP报文类型，则获取PTP报文的消息类型字段，提交给消息类型匹配模块进行消息类型CAM的匹配。

2、消息类型CAM的匹配过程为：根据消息类型进行查找匹配，确定是否需要此报文进行对称路径转发，以及其反向路径对应的报文类型；如果匹配，则根据预先创建的PTP消息转发表，按照PTP报文的转发路径进行转发，如果没有匹配，则按普通数据路径转发。

3、上述图5中的PTP消息转发表是保存PTP报文转发信息的核心结构，其保存了每种消息类型报文的转发信息。如图5所示，每一个需要进行PTP路径转发的报文都要对该PTP消息转发表进行二次查找，一次进行对称路径学习，另一次进行逆向路径查找。

具体实现中，该PTP消息转发表带有周期性超时机制，如果在固定周期内，定时器没有被刷新，则删除相应条目，且定时器的刷新在对称路径学习时进行。

具体来说，上述对称路径学习的过程为PTP消息转发表的学习过程，如图6所示为本发明实施例所述对称路径学习的过程示意图，图6中：当收到一个PTP报文时，通过该PTP报文的源IP地址、目的IP地址、消息类型对所述PTP消息转发表进行查找，如果匹配，则更新入端口并刷新超时计时器；如果没有匹配，则将其自动增加到所述PTP消息转发表中，并增加下述条目：PTP报文的源IP地址、目的IP地址、消息类型为KEY，入端口PORTID为关联数据AD（Associate Data）。

上述逆向路径查找的过程是利用PTP报文的对称性，进行逆向路径匹配，找出对称路径的出端口信息。如图7所示为本发明实施例所述逆向路径查找的过程示意图，图7中：当收到一个PTP报文时，将该PTP报文的源IP地址、目的IP地址进行互换，再加上消息类型匹配模块所得到的互逆消息类型对所述PTP消息转发表进行查找，如果匹配，则取出AD中的入端口PORT ID作为该PTP报文要转发的出端口，如果没有匹配，则使用普通数据报文路径转发。

综上所述，本发明实施例所述实现方法能够保证PTP报文转发路径的对称性，解决网络部署ECMP给PTP引入的不可控误差，提高PTP在ECMP环境中的精确性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种保证PTP报文路径对称的实现方法，其特征在于，所述方法包括：

通过网络芯片感知精确时钟同步协议PTP报文的转发过程；

动态创建PTP报文，使所述PTP报文的转发路径独立于普通数据转发路径，保证所述PTP报文转发路径的对称性；

所述动态创建PTP报文，使所述PTP报文的转发路径独立于普通数据转发路径，具体包括：

在判断为PTP报文类型时，获取该PTP报文的消息类型字段，并根据消息类型进行查找匹配，确定是否需要对此报文进行对称路径转发；

如果匹配，则根据预先创建的PTP消息转发表，按照PTP报文的转发路径进行转发；

所述预先创建的PTP消息转发表是保存PTP报文转发信息的核心结构，其保存了每种消息类型报文的转发信息；

且每一个需要进行PTP路径转发的报文都要对所述PTP消息转发表进行二次查找，其中一次进行对称路径学习，另一次进行逆向路径查找。

2.根据权利要求1所述保证PTP报文路径对称的实现方法，其特征在于，所述通过网络芯片感知PTP报文的转发过程，具体包括：

当网络芯片接收到报文时，先进行报文解析，若满足如下匹配条件：报文三层类型是IPv4或者IPv6网络，报文四层类型是用户数据协议UDP，且报文的UDP目的端口号是319或320，则判断该报文是PTP报文，否则就是普通数据报文；

并在判断为PTP报文后，根据该PTP报文的格式获取PTP消息类型；

再从所获取的消息类型字段中获取该PTP报文的转发方向。

3.根据权利要求1所述保证PTP报文路径对称的实现方法，其特征在于，所述对称路径学习的过程为：

通过PTP报文的源IP地址、目的IP地址、消息类型对所述PTP消息转发表进行查找，如果匹配，则更新入端口并刷新超时计时器；如果没有匹配，则将其自动增加到所述PTP消息转发表中。

4.根据权利要求1所述保证PTP报文路径对称的实现方法，其特征在于，所述逆向路径查找的过程为：

将PTP报文的源IP地址、目的IP地址进行互换，再加上互逆消息类型对所述PTP消息转发表进行查找，如果匹配，则取出关联数据AD中的入端口PORT ID作为该PTP报文要转发的出端口；如果没有匹配，则使用普通数据报文路径转发。

5.根据权利要求1所述保证PTP报文路径对称的实现方法，其特征在于，

所述PTP消息转发表带有周期性超时机制，如果在固定周期内，定时器没有被刷新，则删除相应条目。