CN110912760A - 链路状态检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种链路状态检测方法和装置。该链路状态检测方法应用于二层设备，包括：接收第一ARP报文；确定第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型，则当本设备指定位置未记录第一ARP报文的Sender IP地址时，记录第一ARP报文的Sender IP地址至指定位置；针对指定位置已记录的每一IP地址，生成对应的第二ARP报文并发送，第二ARP报文的Sender IP地址为已设的本设备所属网段内未被其他设备使用的IP地址，Target IP地址为指定位置已记录的该IP地址；当在指定时间段内接收到第二ARP报文的应答报文时，确定本设备与发送第一ARP报文的主机之间的链路正常。

Description

链路状态检测方法和装置

技术领域

本申请涉及网络通信技术，特别涉及链路状态检测方法和装置。

背景技术

随着交换网络日新月异的发展，链路状态的正常显得由为重要。在很多时候，如果能及早的发现链路故障的具体位置，尽早进行排除和抢修，往往可以极大的减少客户的损失。因此，需要一种链路状态检测方法，已对链路状态进行检测。

参见图1所示应用场景，包括：主机A和B、多个二层设备以及三层设备A和B。其中，主机A与主机B通过多个二层设备以及三层设备A和B通信。相关技术中的链路状态检测方法会检测主机A或B未接收到报文的时长，当未接收到报文的时长达到阈值时，则确定主机A与主机B间的链路出现故障。

但是，由于主机A与主机B之间存在多个二层设备，若仅检测出主机A与主机B之间的链路出现故障，还需要用户逐个的对各台二层设备进行排查，使链路故障定位十分困难。

发明内容

本申请提供了链路状态检测方法和装置。

本申请提供的技术方案包括：

根据本申请的第一方面，提供一种链路状态检测方法，所述方法应用于二层设备，包括：

接收第一ARP报文；

确定第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型，则当本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender IP地址时，记录所述第一ARP报文的Sender IP地址至指定位置；

针对所述指定位置已记录的每一IP地址，生成对应的第二ARP报文并发送，所述第二ARP报文的Sender IP地址为已设的本设备所属网段内未被其他设备使用的IP地址，Target IP地址为指定位置已记录的该IP地址；

当在指定时间段内接收到第二ARP报文的应答报文时，确定本设备与发送所述第一ARP报文的主机之间的链路正常。

根据本申请的第二方面，提供一种链路状态检测装置，所述装置应用于二层设备，包括：

接收第一ARP报文；

确定第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型，则当本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender IP地址时，记录所述第一ARP报文的Sender IP地址至指定位置；

针对所述指定位置已记录的每一IP地址，生成对应的第二ARP报文并发送，所述第二ARP报文的Sender IP地址为已设的本设备所属网段内未被其他设备使用的IP地址，Target IP地址为指定位置已记录的该IP地址；

当在指定时间段内接收到第二ARP报文的应答报文时，确定本设备与发送所述第一ARP报文的主机之间的链路正常。

由以上技术方案可以看出，本申请中，二层设备在接收到ARP应答报文时，不仅会对该ARP应答报文进行转发，还会在确定出本设备指定位置未记录该ARP应答报文的SenderIP地址时，记录所述该ARP应答报文的Sender IP地址。之后，构造ARP请求并向该Sender IP地址发送，以实现对本设备与发送该ARP应答报文的主机之间的链路进行检测，相比于相关技术中仅能够检测主机之间的链路是否正常，本申请能够对链路中各二层设备至主机间的链路进行检测，能够更为准确的定位出链路故障位置。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本申请提供的应用场景图；

图2为本申请提供的方法流程图；

图3为本申请提供的步骤101的实现流程图；

图4为本申请提供的另一种方法流程图；

图5为本申请提供的装置结构示意图；

图6为本申请提供的图5所示装置的硬件结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

参见图1所示应用场景，包括：主机A和B、多个二层设备以及三层设备A和B。

其中，主机A与主机B通过多个二层设备以及三层设备A和B通信。主机A与主机B可以是相同类型的设备，也可以是不同类型的设备。主机A与主机B可以是手机、笔记本电脑、平板电脑或服务器等。

其中，多个二层设备包括二层设备A、二层设备B…二层设备N，用于转发在三层设备A和B之间传输的报文。多个二层设备中的每个二层设备均可以是交换机。

其中，三层设备A和B用于在主机A和B与多个二层设备之间传输报文。三层设备A和B可以是相同类型的设备，也可以是不同类型的设备。三层设备A和B可以是路由器、网关等设备。

相关技术中的链路状态检测方法，在应用于图1所示应用场景中时，会对主机A或B未接收到报文的时长进行检测，当未接收到报文的时长达到阈值时，则确定主机A与主机B间的链路出现故障。例如，当二层设备N与三层设备B之间的链路断开时，相关技术仅会检测出主机A与主机B间的链路出现故障，但无法准确定位出具体是链路中的哪个位置出现故障。因此，还需要用户逐个的对各台二层设备进行排查，使链路故障定位十分困难。

基于图1所示应用场景，为了提高链路故障位置的定位准确性，本申请提供了图2所示的方法，以通过对链路中各二层设备至主机间的链路进行检测，更为准确的定位出链路故障位置。

参见图2，图2为本申请提供的方法流程图。

作为一个实施例，图2所示流程可应用于二层设备，如交换机等设备。在图1所示应用场景下，本方法可应用于任意一个二层设备中。

如图2所示，该流程可包括以下步骤：

步骤101，接收第一ARP报文；

作为一个示例，二层设备中的转发芯片在接收到任何报文时，除了会转发该报文以外，还会复制该报文并将复制后的报文上送到CPU，以由CPU对报文进行处理。CPU在接收到报文后，会对报文类型进行识别，以识别出ARP报文。

步骤102，确定第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型，则当本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender IP地址时，记录所述第一ARP报文的Sender IP地址至指定位置；

作为一个示例，确定本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender IP地址有多种实现方式。图3示出了其中一种，下文会详细描述，这里暂不赘述。

作为一个示例，可以从第一ARP报文中获取出Sender IP地址，并利用获取到的Sender IP地址与指定位置中存储的所有IP地址进行比较。若指定位置中存在与该SenderIP相一致的IP地址，则确定指定位置中已经记录了该Sender IP地址。若指定位置中不存在与该Sender IP相一致的IP地址，则确定指定位置中还未记录该Sender IP地址。

步骤103，针对所述指定位置已记录的每一IP地址，生成对应的第二ARP报文并发送，所述第二ARP报文的Sender IP地址为已设的本设备所属网段内未被其他设备使用的IP地址，Target IP地址为指定位置已记录的该IP地址；

作为一个示例，可以周期性的生成第二ARP报文，例如，每隔5分钟或10分钟生成一次第二ARP报文。本申请并不对何时生成第二ARP报文进行限定，上述间隔时长仅为举例说明，并不作为对本申请的限制。

作为一个示例，由于某些IP地址在生成第二ARP报文并发送后，会检测出本设备与该IP地址对应主机间链路故障。那么，在确定出某些链路处于故障时，可以将这些链路对应的IP地址进行标记，在生成第二ARP报文时，忽略这部分标有标记的IP地址，以节省设备资源。

作为一个示例，由于二层设备自身不存在IP地址，因此，需要用户预先为二层设备配置一个IP地址，以供构造ARP请求报文时使用。此外，为了避免多个设备具有同一IP地址造成报文无法发送的问题，每一二层设备的IP地址均不同，且是本设备所属网段内未被其他设备使用的IP地址。举一个简单的例子，二层设备A与二层设备N分别连接与三层设备A的10端口及三层设备B的13端口连接，三层设备A的10端口与三层设备B的13端口之间的网段为190.233.0.0。若该网段内未被使用的IP地址为190.233.27.13，则可将二层设备的IP地址配置为190.233.27.13。

步骤104，当在指定时间段内接收到第二ARP报文的应答报文时，确定本设备与发送所述第一ARP报文的主机之间的链路正常。

作为一个示例，在发送第二ARP报文时，则可启动相应的定时器。判断在接收到响应报文时的定时器是否超时，即可确定是否是在指定时间段内接收到的第二ARP报文的应答报文。

作为一个示例，在判断是否接收到第二ARP报文的应答报文时，可以根据应答报文的MAC地址进行判断。若接收到的应答报文的Target MAC地址与本设备的MAC地址一致，则表示该应答报文是响应于本设备构造的ARP请求报文的应答报文。

至此，完成图2所示流程。

由以上技术方案可以看出，本申请中，二层设备在接收到ARP应答报文时，不仅会对该ARP应答报文进行转发，还会在确定出本设备指定位置未记录该ARP应答报文的SenderIP地址时，记录所述该ARP应答报文的Sender IP地址。之后，构造ARP请求并向该Sender IP地址发送，以实现对本设备与发送该ARP应答报文的主机之间的链路进行检测，相比于相关技术中仅能够检测主机之间的链路是否正常，本申请能够对链路中各二层设备至主机间的链路进行检测，能够更为准确的定位出链路故障位置。

下面对如何确定出链路处于故障状态以及确定出链路处于故障状态后所执行的操作进行描述。

作为一个示例，若在指定时间段内未接收到第二ARP报文的应答报文，则可以确定本设备与所述主机之间的链路处于故障状态。

作为一个示例，若本设备与该主机间存在备用链路，则可以将本设备与所述主机之间的链路切换至所述备用链路，以使本设备与所述主机通过所述备用链路通信。

作为一个示例，还可以在发送第二ARP报文时，记录当前的时间点；在确定本设备与所述主机之间的链路处于故障状态时，向预设IP地址发送通知报文，所述通知报文携带有所述时间点、所述第一ARP报文的Sender IP地址和本设备与所述主机之间的链路状态。这里的预设IP地址可以是用户预先设定好的IP地址，例如，用户所使用手机的IP地址或是后台管理系统的IP地址等。发送通知报文能够使用户获知当前处于故障状态的链路。

以上对如何确定出链路处于故障状态以及确定出链路处于故障状态后所执行的操作进行了描述。

下面结合图3所示流程，对步骤101如何确定本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender IP地址进行描述。

如图3所示，该流程可包括以下步骤：

步骤1011，从所述第一ARP报文中获取Sender MAC地址；

作为一个示例，本步骤中会对第一ARP报文的头部进行解封装，以获得第一ARP报文中携带的Sender MAC地址。

步骤1012，在本地二层转发表中查找出包含接收到所述第一ARP报文的端口的所有表项，检查所有表项中是否存在包含所述Sender MAC地址的表项；若不存在，转到步骤1013；若存在，转到步骤1014。

作为一个示例，由于主机A和B间设置有三层转发设备A和B。因此，ARP应答报文在经过三层设备时，其Sender MAC地址会被三层设备改写为自身的MAC地址。在此基础上，若本设备上包含各端口的二层转发表中，没有记录该Sender MAC地址，则表示该Sender MAC地址对应的三层设备是新增加的设备，其连接的用于发送第一ARP报文的主机也是新增加的。

步骤1013，确定本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender IP地址。

作为一个示例，若确定所有表项中均存在包含所述Sender MAC地址的表项，则表示该用于发送第一ARP报文的主机是新增加的主机，指定位置中一定没有记录该第一ARP报文的Sender IP地址。

需要说明的是，这里采用本地二层转发表以确定指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender IP地址，可以在指定位置中记录有大量Sender IP地址时，提高确定指定位置是否记录所述第一ARP报文的Sender IP地址的速度。

步骤1014，不记录第一ARP报文的Sender IP地址至指定位置。

作为一个示例，若存在某一表项中包含该第一ARP报文中的Sender MAC地址，则表示发送该第一ARP报文的主机的IP地址已经被记录至指定位置，无需再次记录。

至此，完成图3所示流程。

在图1所示实施例确定出第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型时，还可以对第一ARP报文的Target MAC进行判断，以确定该报文是否是发送给本设备的ARP应答报文。下面结合图4所示实施例进行描述：

步骤105、在确定第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型时，判断所述第一ARP报文的Target MAC地址是否与本设备的MAC地址一致；若一致，转到步骤106；若不一致，转到步骤107。

作为一个示例，在确定第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型时，可以通过判断第一ARP报文的Target MAC地址是否与本设备的MAC地址相一致，以确定该第一ARP报文是响应于本设备发送的ARP请求还是响应于其他主机发送的ARP请求。

步骤106、确定本设备与发送所述第一ARP报文的主机之间的链路正常；

作为一个示例，若第一ARP报文的Target MAC地址与本设备的MAC地址一致，则表示该第一ARP报文是发送至本设备的。但由于本设备为二层设备，仅会利用指定位置中的IP地址来构造ARP请求报文并发送，因此，则可确定该第一ARP报文是响应于本设备发送ARP请求报文的响应报文，本设备与发送所述第一ARP报文的主机之间的链路正常；

步骤107、执行当本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender IP地址时，记录所述第一ARP报文的Sender IP地址至指定位置。

作为一个示例，若第一ARP报文的Target MAC地址与本设备的MAC地址不一致，则表示该第一ARP报文是响应于其他主机发送的ARP请求。因此，需要对其进行后续判断以确定是否要记录该第一ARP报文的Sender IP地址。

至此，完成图4所示流程。

与前述链路状态检测方法的实施例相对应，本申请还提供了链路状态检测装置的实施例。

本申请链路状态检测装置的实施例可以应用在二层设备上。装置实施例可以通过软件实现，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，是通过其所在二层设备的处理器将非易失性存储器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，如图6所示，为本申请链路状态检测装置所在二层设备的一种硬件结构图，除了图6所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的二层设备通常根据该二层设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。

请参考图5，图5为本申请提供的装置结构图。该装置应用于二层设备，包括：

接收单元510，用于接收第一ARP报文；

记录单元520，用于确定第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型，则当本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender IP地址时，记录所述第一ARP报文的Sender IP地址至指定位置；

发送单元530，用于针对所述指定位置已记录的每一IP地址，生成对应的第二ARP报文并发送，所述第二ARP报文的Sender IP地址为已设的本设备所属网段内未被其他设备使用的IP地址，Target IP地址为指定位置已记录的该IP地址；

链路检测单元540，用于当在指定时间段内接收到第二ARP报文的应答报文时，确定本设备与发送所述第一ARP报文的主机之间的链路正常。

至此，完成对图5所示装置的描述。

作为一个示例，该装置进一步包括：所述记录单元520具体用于从所述第一ARP报文中获取Sender MAC地址；在本地二层转发表中查找出包含接收到所述第一ARP报文的端口的所有表项，检查所有表项中是否存在包含所述Sender MAC地址的表项；若不存在，则确定本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender IP地址。

作为一个示例，该装置进一步包括：地址判断单元(图中未示出)，用于在确定第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型时，判断所述第一ARP报文的Target MAC地址是否与本设备的MAC地址一致；若一致，则确定本设备与发送所述第一ARP报文的主机之间的链路正常；若不一致，则执行当本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender IP地址时，记录所述第一ARP报文的Sender IP地址至指定位置。

作为一个示例，该装置进一步包括：链路切换单元(图中未示出)，用于在指定时间段内未接收到第二ARP报文的应答报文时，确定本设备与所述主机之间的链路处于故障状态；若本设备与所述主机之间存在备用链路，则将本设备与所述主机之间的链路切换至所述备用链路，以使本设备与所述主机通过所述备用链路通信。

作为一个示例，该装置进一步包括：通知单元(图中未示出)，用于在发送第二ARP报文时，记录当前的时间点；在确定本设备与所述主机之间的链路处于故障状态时，向预设IP地址发送通知报文，所述通知报文携带有所述时间点、所述第一ARP报文的Sender IP地址和本设备与所述主机之间的链路状态。

参见图6，图6为本申请链路状态检测装置所在二层设备的一种硬件结构图，该硬件结构包括：处理器和存储器。

其中，所述存储器，用于存储机器可执行指令；

所述处理器，用于读取并执行所述存储器存储的机器可执行指令，以实现如图2所示的网络连接方法。

作为一个实施例，存储器可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装置，可以包含或存储信息，如可执行指令、数据，等等。例如，存储器可以是：易失存储器、非易失性存储器或者类似的存储介质。具体地，存储器可以是RAM(Radom Access Memory，随机存取存储器)、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、固态硬盘、任何类型的存储盘(如光盘、DVD等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。

至此，完成图6所示设备的描述。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

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

Claims (10)

1.一种链路状态检测方法，其特征在于，所述方法应用于二层设备，包括：

接收第一ARP报文；

确定第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型，则当本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender发送方IP地址时，记录所述第一ARP报文的SenderIP地址至指定位置；

针对所述指定位置已记录的每一IP地址，生成对应的第二ARP报文并发送，所述第二ARP报文的Sender IP地址为已设的本设备所属网段内未被其他设备使用的IP地址，Target接收方IP地址为指定位置已记录的该IP地址；

当在指定时间段内接收到第二ARP报文的应答报文时，确定本设备与发送所述第一ARP报文的主机之间的链路正常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的SenderIP地址包括：

从所述第一ARP报文中获取Sender MAC地址；

在本地二层转发表中查找出包含接收到所述第一ARP报文的端口的所有表项，检查所有表项中是否存在包含所述Sender MAC地址的表项；

若不存在，则确定本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的Sender IP地址。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型时，该方法进一步包括：

判断所述第一ARP报文的Target MAC地址是否与本设备的MAC地址一致；

若一致，则确定本设备与发送所述第一ARP报文的主机之间的链路正常；

若不一致，则执行当本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的SenderIP地址时，记录所述第一ARP报文的Sender IP地址至指定位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在当指定时间段内未接收到第二ARP报文的应答报文时，该方法进一步包括：

确定本设备与所述主机之间的链路处于故障状态；

若本设备与所述主机之间存在备用链路，则将本设备与所述主机之间的链路切换至所述备用链路，以使本设备与所述主机通过所述备用链路通信。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在发送第二ARP报文时，记录当前的时间点；在确定本设备与所述主机之间的链路处于故障状态时，该方法进一步包括：

向预设IP地址发送通知报文，所述通知报文携带有所述时间点、所述第一ARP报文的SenderIP地址和本设备与所述主机之间的链路状态。

6.一种链路状态检测装置，其特征在于，所述装置应用于二层设备，包括：

接收单元，用于接收第一ARP报文；

记录单元，用于确定第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型，则当本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的SenderIP地址时，记录所述第一ARP报文的SenderIP地址至指定位置；

发送单元，用于针对所述指定位置已记录的每一IP地址，生成对应的第二ARP报文并发送，所述第二ARP报文的Sender IP地址为已设的本设备所属网段内未被其他设备使用的IP地址，Target IP地址为指定位置已记录的该IP地址；

链路检测单元，用于当在指定时间段内接收到第二ARP报文的应答报文时，确定本设备与发送所述第一ARP报文的主机之间的链路正常。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述记录单元具体用于从所述第一ARP报文中获取Sender MAC地址；在本地二层转发表中查找出包含接收到所述第一ARP报文的端口的所有表项，检查所有表项中是否存在包含所述Sender MAC地址的表项；若不存在，则确定本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的SenderIP地址。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：

地址判断单元，用于在确定第一ARP报文的报文类型为用于指示应答的类型时，判断所述第一ARP报文的Target MAC地址是否与本设备的MAC地址一致；若一致，则确定本设备与发送所述第一ARP报文的主机之间的链路正常；若不一致，则执行当本设备且本设备指定位置未记录所述第一ARP报文的SenderIP地址时，记录所述第一ARP报文的SenderIP地址至指定位置。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：

链路切换单元，用于在指定时间段内未接收到第二ARP报文的应答报文时，确定本设备与所述主机之间的链路处于故障状态；若本设备与所述主机之间存在备用链路，则将本设备与所述主机之间的链路切换至所述备用链路，以使本设备与所述主机通过所述备用链路通信。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：

通知单元，用于在发送第二ARP报文时，记录当前的时间点；在确定本设备与所述主机之间的链路处于故障状态时，向预设IP地址发送通知报文，所述通知报文携带有所述时间点、所述第一ARP报文的SenderIP地址和本设备与所述主机之间的链路状态。

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