CN110830485B - 一种点到多点双向转发检测的芯片实现方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种点到多点双向转发检测的芯片实现方法及装置，所述方法包括MBFD接收方向处理过程和MBFD发送方向处理过程，所述MBFD接收方向处理过程主要包括对报文进行解析，解析出相关信息；根据所述信息确定BFD报文是否为MBFD报文，并进行BFD会话查找，若查找到会话，则将BFD报文中的信息与配置信息做绑定检查，检查后对MBFD报文进行MBFD合法性检查，检查通过后，选取相应方式进行报文处理。本发明实现了在ASIC或类似硬件中的点到多点的链路检测。

Description

一种点到多点双向转发检测的芯片实现方法及装置

技术领域

本发明涉及一种双向转发检测技术，尤其是涉及一种点到多点双向转发检测的芯片实现方法及装置。

背景技术

双向转发检测(BFD)是广泛应用于交换网络的通路检测机制，其承载方式有很多种，包括IP(网络之间互连的协议)BFD，MPLS(多协议标签交换)BFD，VCCV(Virtual CircuitConnectivity Verification，虚电路连接检测)BFD，MPLS-TP(多协议标签交换-传送架构)BFD等，根据不同应用场景，使用不同封装的BFD。BFD由于其通路检测的高实时性要求，在交换网络中，一般都使用硬件实现。以往的BFD都只支持点到点的链路检测，IETF在RFC8562和RFC8563中提出了Multipoint BFD(点到多点双向转发检测)的方法，用于IP组播或者MPLSVPN(是指采用MPLS技术在骨干的宽带IP网络上构建企业IP专网)相关组播场景，进行点到多点的链路检测。但是现有没有在兼容已有BFD功能的基础上，基于芯片硬件来实现Multipoint BFD的方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种点到多点双向转发检测的芯片实现方法及装置。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种点到多点双向转发检测的芯片实现方法，包括：MBFD接收方向处理过程和MBFD发送方向处理过程，所述MBFD接收方向处理过程包括：

S1，BFD报文解析模块对报文进行解析，解析为BFD报文后，将解析出的信息传递给BFD报文查找及检查模块；

S2，所述BFD报文查找及检查模块根据所述信息确定BFD报文是否为MBFD报文，并进行BFD会话查找，若查找到会话，则将所述BFD报文中的信息与配置信息做绑定检查，检查后将MBFD报文发送给BFD会话处理模块；

S3，所述BFD会话处理模块对MBFD报文进行MBFD合法性检查，检查通过后，根据报文的相关字段及结合本端配置的MBFD会话类型选取相应的报文处理方式；

所述MBFD发送方向处理过程包括：

S1′，BFD会话定时模块配置出定时信号；

S2′，BFD会话状态更新模块根据所述定时信号对报文进行定时处理；

S3′，BFD报文发送模块进行BFD报文的组织和发送。

优选地，S2中，若是MBFD报文，则使用报文中的本端标识符字段进行BFD会话查找；若是BFD报文，则使用报文中的远端标识符字段进行BFD会话查找。

优选地，S2中，若没有查找到会话，则将报文上送至系统软件进行学习，由系统软件根据BFD报文中的IP信息或MPLS信息，确认相应的数据面组播通路是否合法，并配置芯片查找表项及分配会话处理表项。

优选地，S3中，所述MBFD合法性检查包括：D字段和M字段检查、P字段和F字段检查及非法状态机检查，所述D字段为查询请求，置位表示发送方期望采用查询模式对链路进行监测，M字段：为BFD支持点对多点扩展而设的预留位，P字段：参数发生改变时，发送方在BFD报文中置该标志，接收方需立即响应该报文，F字段：响应P字段置位的回应报文中需将F标志置位。

优选地，S3中，若本端配置类型为发送方，则发送方只接收接收方回复的单播BFD报文，并根据报文中的本端标识符字段查找到相应的远端会话客户端，确认回复报文的接收，通知系统软件该会话的回复接收完成。

优选地，S3中，若本端配置类型为接收方，且相应的MBFD报文内容合法性检查通过，则进一步根据报文内容类型区分进行单播BFD报文处理或组播BFD报文处理。

优选地，若收到的报文内容类型为组播BFD报文，则根据报文中的Sta字段更新本端状态机，及根据报文中的要求最小收包间隔字段、及本端MBFD会话接收客户端配置，决定是否进行检测报文回复；若收到的报文内容类型为单播BFD报文，则进行单播BFD报文的回复，所述Sta字段表示当前BFD会话状态。

优选地，所述S2′包括：发送方根据本端配置的发送时间间隔定时器触发MBFD报文的发送；接收方根据在接收方向时间协商出的检测时间，进行时间检测，若在相应的检测时间内未接收到MBFD报文，则上报连续性损失，且在产生连续性损失后，可根据本端会话配置的nofifyFailToHead字段控制是否主动发送单播BFD报文通知发送方本端接收方的状态，所述notifyFailToHead字段用于向发送端通告失败信号。

优选地，所述S3′包括：发送方可选的根据配置进行组播报文和单播报文的组织和发送；接收方配置为发送单播BFD报文。

本发明还揭示了另外一种技术方案：一种点到多点双向转发检测的芯片实现装置，包括：MBFD接收方向处理装置和MBFD发送方向处理装置，所述MBFD接收方向处理装置包括：

BFD报文解析模块，用于对报文进行解析，解析为BFD报文后，将解析出的信息传递给BFD报文查找及检查模块；

所述BFD报文查找及检查模块，用于根据所述信息确定BFD报文是否为MBFD报文，并进行BFD会话查找，若查找到会话，则将所述BFD报文中的信息与配置信息做绑定检查，检查后将MBFD报文发送给BFD会话处理模块；

所述BFD会话处理模块，用于对MBFD报文进行MBFD合法性检查，检查通过后，根据报文的相关字段及结合本端配置的MBFD会话类型选取相应的报文处理方式；

所述MBFD发送方向处理装置包括：

BFD会话定时模块，用于配置出定时信号；

BFD会话状态更新模块，用于根据所述定时信号对报文进行定时处理；

BFD报文发送模块，用于进行BFD报文的组织和发送。

本发明的有益效果是：提出了一种在ASIC或类似硬件中实现点到多点的链路检测的方案，在兼容了已有的BFD功能的基础上，结合硬件的高速，精准的特点，以将MultipointBFD应用于相应组播点到多点检测。

附图说明

图1是本发明的总体流程及模块示意图；

图2是本发明主要解析的报文字段的示意图；

图3是为协议定义的BFD报文结构示意图；

图4是为本发明查找及检查模块的流程示意图；

图5是MBFD接收方向会话处理模块的主要流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明所揭示的一种点到多点双向转发检测的芯片实现方法及装置，在兼容已有BFD功能的基础上，结合硬件的高速，精准特点，以将Multipoint BFD(点到多点双向转发检测)应用于相应组播点到多点检测。可用于指导在ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，特定应用集成电路)或类似集成电路中实现点到多点双向转发检测功能。

如图1所示，本发明所揭示的一种点到多点双向转发检测的芯片实现方法，包括MBFD接收方向处理过程和MBFD发送方向处理过程。

所述MBFD接收方向处理过程包括：

S1，BFD报文解析模块对报文进行解析，解析为BFD报文后，将解析出的信息传递给BFD报文查找及检查模块。

具体地，BFD报文解析模块对BFD报文进行解析，主要解析的报文字段，如图2所示，报文字段包括外层封装的MPLS/IP的相关字段，用于会话学习及绑定；其中，MPLS/IP的相关字段包括LSP(Label Switch Path，标签交换通道)Label，PW(伪线)Label或IPDA(目的IP地址)，IPSA(源IP地址)。

BFD报文解析模块根据BFD定义的UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)Port(端口号)确认为BFD报文后，进一步解析出BFD报文的关键字段。所述关键字段包括：本端标识符(My Discriminator)，远端标识符(Your Discriminator)，D字段(为查询请求，置位表示发送方期望采用查询模式对链路进行监测，即若置位，查询模式开启，在MBFD中，需置1)，M字段(为BFD支持点对多点扩展而设的预留位，在MBFD中，需置1，在普通点对点BFD中，置0)，desired Min Tx Interval(期望最小发包间隔，单位为ms，表明本端系统发包的最快速率)，Required Min Rx Interval(要求最小收包间隔，单位ms，表明本端支持的最快收包速率，如果为0，表示本端不接收周期性BFD报文)，detect Mult(检测倍数，用于计算链路检测时间)。除了这些字段外，如图3所示，BFD报文结构中与MBFD相关的字段还包括：Vers：协议版本号，Diag：针对类型字段，记录本地系统最近一次状态变化的原因，Sta：当前BFD会话状态，P：Poll bit，P字段，参数发生改变时，发送方在BFD报文中置该标志，接收方必须立即响应该报文，即若置位，系统要求检测链路状态或有参数变化，F：Final bit，F字段，响应P字段置位的回应报文中必须将F标志置位，即若置位，表明系统回应P报文。这里的P报文即带有上述P bit的报文，BFD协议报文中有P，F bit用于时间协商和按需检测。发起端发送带有P bit的报文，回复端清除P bit，设置F bit，表示回应。

最后，BFD报文解析模块将上述解析出来的信息(包括上述外层封装的相关字段和关键字段)均传递给BFD报文查找及检查模块。

S2，所述BFD报文查找及检查模块根据所述关键字段确定BFD报文是否为MBFD报文，并进行BFD会话查找，若查找到会话，则将所述BFD报文中的信息与配置信息做绑定检查，检查后将MBFD报文发送给BFD会话处理模块。

具体地，如图4所示，本实施例中，BFD报文查找及检查模块根据BFD报文中的M字段，确定是MBFD报文还是普通BFD报文，具体是查看M字段是置1还是置0，若是置1，则确定是MBFD报文，若是0，则确定是普通BFD报文。

若是MBFD报文，则需使用本端标识符(My Discriminator)进行查找，若是普通BFD报文，则使用远端标识符(Your Discriminator)进行查找。

若没有查找到相应会话，则将该报文上送至系统软件进行学习，由系统软件根据BFD报文中的IP信息或MPLS信息，确认相应的数据面组播通路是否合法，并配置芯片查找表项及分配会话处理表项，用于下个报文查找处理。若查找到会话，则将所述BFD报文中的信息与配置信息做绑定检查。具体地，本实施例中，进一步将报文中的IP信息，MPLS信息等与配置的信息做绑定检查，相关IP信息，MPLS信息是在首个MBFD报文上送系统软件学习过程时，系统软件配置的，用于合法性检查，保证相应BFD报文对应的IP信息，MPLS信息是对应相应数据面通路的，防止攻击及误匹配。

S3，所述BFD会话处理模块对MBFD报文进行MBFD合法性检查，检查通过后，根据报文的相关字段及结合本端配置的MBFD会话类型选取相应的报文处理方式。

如图5所示，其中，MBFD合法性检查包括：D字段和M字段检查、P字段和F字段检查及非法状态机检查。所述D字段和M字段检查具体包括Head(发送方)端不能接收D bit或M bit为1的报文；M bit与Your Discriminator一致性检查，包括M bit为1时，YourDiscriminator必须为0。所述P字段和F字段检查包括P bit，F bit不能同时为1，对于Tail(接收方)端，P bit为0时，Required Min Rx Interval必须为0。所述非法状态机检查包括对于Tail端，不接收Sta为INIT(初始化)的MBFD报文(协议状态机规定)。

经过上述MBFD合法性检查后，对于不合法的MBFD报文，可以有选择的进行丢弃或上送系统软件做记录。

MBFD合法性检查通过后，再进一步根据报文中M bit，P bit，F bit等字段内容，结合本端配置的MBFD会话类型选取相应的报文处理方式。具体地，若本端配置类型为Head，协议规定接收方向，Head只接收Tail回复的单播BFD报文，即收到的单播BFD报文必是回复Head端发送的组播P bit置1的查询报文或单播P bit置1的查询报文，确认报文中M bit置0，F bit置1，并根据报文中My Discriminator查找到相应的远端会话客户端(Client)，确认回复报文的接收，通知系统软件该会话的回复接收完成。

若本端配置类型为Tail，且相应的MBFD报文内容合法性检查通过，则进一步根据报文内容类型区分进行单播BFD报文处理或组播BFD报文处理。

若收到的报文内容类型为组播BFD，即M bit置1，则进行以下处理：

1.若P bit为0，则是普通MBFD报文，需根据报文中的Sta字段更新本端状态机，为了兼容已有的普通BFD状态机，需通过本端配置的BFD会话类型，通过逻辑处理跳过INIT状态，保证按照MBFD的协议状态机处理。

2.若P bit为1，根据报文要求最小收包间隔字段(Required Min Rx Interval)及本端MBFD会话接收客户端(Client Tail)配置，决定是否进行检测报文回复。

具体地，若报文Required Min Rx Interval非0，且本端MBFD会话silent Tail配置为0，则可进行报文回复。回复BFD报文为单播BFD报文，可兼容的使用原有BFD发送方向功能逻辑，设置发送控制位，在下述BFD报文发送模块进行回复报文的发送，同时若时间参数有变化，则按照协议更新本端检测时间。

若报文的Required Min Rx Interval为0，则认为该报文是Head端发送的、仅需要进行时间协商的报文，则按照协议更新本端检测时间。若本端MBFD会话silent Tail配置为1，则认为本端配置为不回复任何BFD报文，不管接收到的组播BFD Required Min RxInterval是否为0，都不进行回复，仅进行时间协商。

若收到的报文内容类型为单播BFD，即Mbit置0，则进行以下处理：该报文为Head发送的单播检测的BFD报文，通常情况下，P bit需置1，则进行单播BFD报文的回复，与回复组播BFD使用相同逻辑，可兼容的使用原有BFD发送方向功能逻辑，设置发送控制bit，在BFD报文发送模块进行回复报文的发送。

另外，对于P bit为0的情况需在之前MBFD合法性检查中已排除。

特别的，对于Tail接收到的单播BFD报文，不进行状态机更新处理，状态机更新处理仅当接收到为组播BFD时进行。

所述MBFD发送方向处理过程包括：

S1′，BFD会话定时模块配置出定时信号。

具体地，本实施例中，BFD会话定时模块为芯片内部的定时生成模块，根据芯片自身主频，定时产生用于进行功能逻辑的脉冲信号，可配置出需要的定时时间，如配置出需要的以ms(毫秒)为时间单位的定时信号。

S2′，BFD会话状态更新模块根据所述定时信号对报文进行定时处理。

BFD会话状态更新模块的主要功能包括：

对于Head端而言，根据本端配置的发送时间间隔定时器(定时Counter)，触发MBFD报文的发送，发送逻辑兼容已有其他BFD的功能逻辑，MBFD报文中不同于普通BFD的内容在会话配置表项中另外增加。

对于Tail端而言，根据在接收方向时间协商出的检测时间，进行时间检测，若在相应的检测时间内(Detect Mult*协商的Rx时间)未接收到MBFD报文，则上报dLoc(DefectLoss ofContinuity，连续性损失)，该处理流程兼容已有BFD的处理逻辑。不同之处在于，产生dLoc后，Tail可根据本端会话配置notifyfailToHead字段来控制是否在产生dLoc后，主动发送单播BFD报文通知Head本端Tail的状态，所述notifyFailToHead字段用于向发送端通告失败信号。

进一步地，对于Tail端另外的处理为，在接收方向处理结果为需要在发送方向进行单播BFD回复的情况，本发明从芯片设计及逻辑兼容优化考虑，整合为在接收方向设置需发送单播BFD报文的信号，延用已有BFD发送模块进行报文发送。在发送完回复的单播BFD报文后，将发生信号关闭，保证协议要求的Tail端不周期性发送BFD报文的要求，仅在产生dLoc或进行BFD查询报文时回复。

S3′，BFD报文发送模块进行BFD报文的组织和发送。

具体地，对于Head端而言，可选的根据配置进行组播报文和单播报文的组织和发送；对于Tail端而言，配置为发送单播BFD报文。其中，BFD报文内容及发出端口均可以配置，系统软件按照实际需求进行配置。

结合图1所示，本发明实施例所揭示的一种点到多点双向转发检测的芯片实现装置，包括：MBFD接收方向处理装置和MBFD发送方向处理装置，所述MBFD接收方向处理装置包括：

BFD报文解析模块，用于对报文进行解析，解析为BFD报文后，将解析出的信息传递给BFD报文查找及检查模块；

所述BFD报文查找及检查模块，用于根据所述信息确定BFD报文是否为MBFD报文，并进行BFD会话查找，若查找到会话，则将所述BFD报文中的信息与配置信息做绑定检查，检查后将MBFD报文发送给BFD会话处理模块；

所述BFD会话处理模块，用于对MBFD报文进行MBFD合法性检查，检查通过后，根据报文的相关字段及结合本端配置的MBFD会话类型选取相应的报文处理方式；

所述MBFD发送方向处理装置包括：

BFD会话定时模块，用于配置出定时信号；

BFD会话状态更新模块，用于根据所述定时信号对报文进行定时处理；

BFD报文发送模块，用于进行BFD报文的组织和发送。

其中，MBFD接收方向处理装置和MBFD发送方向处理装置的具体处理过程可参照上述方法中的论述，这里不做赘述。

本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种点到多点双向转发检测的芯片实现方法，其特征在于，包括：MBFD接收方向处理过程和MBFD发送方向处理过程，所述MBFD接收方向处理过程包括：

S1，BFD报文解析模块对报文进行解析，解析为BFD报文后，将解析出的信息传递给BFD报文查找及检查模块；

S2，所述BFD报文查找及检查模块根据所述信息确定BFD报文是否为MBFD报文，并进行BFD会话查找，若查找到会话，则将所述BFD报文中的信息与配置信息做绑定检查，检查后将MBFD报文发送给BFD会话处理模块；

S3，所述BFD会话处理模块对MBFD报文进行MBFD合法性检查，检查通过后，根据报文的相关字段及结合本端配置的MBFD会话类型选取相应的报文处理方式；

所述MBFD发送方向处理过程包括：

S1′，BFD会话定时模块配置出定时信号；

S2′，BFD会话状态更新模块根据所述定时信号对报文进行定时处理；

S3′，BFD报文发送模块进行BFD报文的组织和发送。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，若是MBFD报文，则使用报文中的本端标识符字段进行BFD会话查找；若是BFD报文，则使用报文中的远端标识符字段进行BFD会话查找。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S2中，若没有查找到会话，则将报文上送至系统软件进行学习，由系统软件根据BFD报文中的IP信息或MPLS信息，确认相应的数据面组播通路是否合法，并配置芯片查找表项及分配会话处理表项。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中，所述MBFD合法性检查包括：D字段和M字段检查、P字段和F字段检查及非法状态机检查，所述D字段为查询请求，置位表示发送方期望采用查询模式对链路进行监测，M字段：为BFD支持点对多点扩展而设的预留位，P字段：参数发生改变时，发送方在BFD报文中置该P字段，接收方需立即响应该报文，F字段：响应P字段置位的回应报文中需将F字段置位。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中，若本端配置类型为发送方，则发送方只接收接收方回复的单播BFD报文，并根据报文中的本端标识符字段查找到相应的远端会话客户端，确认回复报文的接收，通知系统软件该会话的回复接收完成。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，S3中，若本端配置类型为接收方，且相应的MBFD报文内容合法性检查通过，则进一步根据报文内容类型区分进行单播BFD报文处理或组播BFD报文处理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，若收到的报文内容类型为组播BFD报文，则根据报文中的Sta字段更新本端状态机，及根据报文中的要求最小收包间隔字段、及本端MBFD会话接收客户端配置，决定是否进行检测报文回复；若收到的报文内容类型为单播BFD报文，则进行单播BFD报文的回复，所述Sta字段表示当前BFD会话状态。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2′包括：发送方根据本端配置的发送时间间隔定时器触发MBFD报文的发送；接收方根据在接收方向时间协商出的检测时间，进行时间检测，若在相应的检测时间内未接收到MBFD报文，则上报连续性损失，且在产生连续性损失后，可根据本端会话配置的notifyFailToHead字段控制是否主动发送单播BFD报文通知发送方本端接收方的状态，所述notifyFailToHead字段用于向发送端通告失败信号。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3′包括：发送方可选的根据配置进行组播报文和单播报文的组织和发送；接收方配置为发送单播BFD报文。

10.一种点到多点双向转发检测的芯片实现装置，其特征在于，包括：MBFD接收方向处理装置和MBFD发送方向处理装置，所述MBFD接收方向处理装置包括：

BFD报文解析模块，用于对报文进行解析，解析为BFD报文后，将解析出的信息传递给BFD报文查找及检查模块；

所述BFD报文查找及检查模块，用于根据所述信息确定BFD报文是否为MBFD报文，并进行BFD会话查找，若查找到会话，则将所述BFD报文中的信息与配置信息做绑定检查，检查后将MBFD报文发送给BFD会话处理模块；

所述BFD会话处理模块，用于对MBFD报文进行MBFD合法性检查，检查通过后，根据报文的相关字段及结合本端配置的MBFD会话类型选取相应的报文处理方式；

所述MBFD发送方向处理装置包括：

BFD会话定时模块，用于配置出定时信号；

BFD会话状态更新模块，用于根据所述定时信号对报文进行定时处理；

BFD报文发送模块，用于进行BFD报文的组织和发送。

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