CN111837361B - 使用带外消息采集网络oam流数据的方法及网络节点 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于配置通信网络以执行OAM数据遥测的方法，所述方法在网络管理设备中实现。识别报文流ID，根据所述流ID确定报文流的头节点和末节点。向所述头节点发送标记命令，使所述头节点标记所述报文流中的部分报文。向所述末节点发送取消标记命令，使所述末节点取消被标记报文的标记。接收路径配置命令，包括被标记报文经过的节点列表。向所述列表中的所述节点发送命令，使所述节点采集与被标记报文相关的指定OAM流数据。从所述列表中的所述节点采集单个报文的此类数据后，接收单个报文的此类数据。所述OAM流数据用于提高所述网络的性能。

Description

使用带外消息采集网络OAM流数据的方法及网络节点
相关申请案交叉申请
本申请要求2018年3月13日提交的发明名称为“使用带外消息采集网络OAM流数据(Collecting Network OAM Flow Data Using Out-Of-Band Messages)”的第15/919,411号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，其全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
为了以详细的可视化方式支持有效的通信网络操作、管理和维护(operations,administration,and management，OAM)，能够沿转发路径检查流报文非常重要。这些路径相关数据反映了每个流报文的实时状态，为网络监控、测量和诊断提供有价值的信息。
这些数据包括详细的转发路径、各个网络节点的时间戳/时延等信息。目前正在开发的可编程数据面设备可支持获得更精密的数据。所有的这些数据都可以认为是路径相关的流数据，都是通过观察实时用户报文得到的。这些数据与通过间接被动和主动采集和测量技术获得的其它数据，如互联网协议(Internet Protocol，IP)数据流信息输出(IP FlowInformation Export，IPFIX)和因特网控制报文协议(Internet Control MessageProtocol，ICMP)，是互补的。
发明内容
在一实施例中，本发明包括一种用于配置通信网络以执行操作、管理和维护(operations,administration,and management，OAM)数据的基于明信片的遥测(postcard-based telemetry，PBT)的方法，所述方法在网络管理设备(networkmanagement device，NMD)中实现。所述方法包括：识别报文流的监控流标识(identifier，ID)，并从监控流ID中确定所述报文流在通信网络中的至少一个头节点和至少一个末节点；向确定的每个头节点发送标记命令，所述标记命令包括所述监控流ID，并用于使所述头节点标记所述报文流中的至少部分报文；向确定的每个末节点发送取消标记命令，所述取消标记命令包括所述监控流ID，并用于使所述末节点取消所述报文流中的被标记报文的标记；响应于所述标记命令，接收路径配置命令，所述路径配置命令包括所述报文流中的报文经过的所述通信网络中PBT感知节点列表；接收到所述路径配置命令之后，向所述列表中标识的PBT感知节点发送OAM数据集模板命令，所述OAM数据集模板命令包括所述监控流ID和OAM流数据规格，所述OAM数据集模板命令用于使所述PBT感知节点采集与所述报文流中被标记报文相关的指定OAM流数据；响应于所述OAM数据集模板命令，接收所述报文流中单个报文的OAM流数据并使用所述OAM流数据来提高所述通信网络的性能，从所述列表中标识的所述PBT感知节点采集所述OAM流数据。
可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，接收运营商命令中的所述监控流ID。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述标记命令包括指定所述报文流中要标记的报文的百分比的概率函数。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述标记命令和所述取消标记命令指定一种标记技术。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述PBT感知节点列表包括至少一个头节点、至少一个末节点和至少一个中间节点。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述标记命令和所述取消标记命令由所述NMD使用网络配置(NetworkConfiguration，NETCONF)协议发送。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述方法还包括向运营商发送所述接收的OAM流数据。
在一实施例中，本发明包括一种用于配置网络以执行OAM数据的PBT的方法，该方法在遥测数据采集设备(telemetry data collection device，TDCD)中实现。所述方法包括：从网络中的节点接收消息，所述消息与所述节点接收到被标记报文有关，所述消息包括所述节点的节点标识(identifier，ID)、报文流的报文流ID、以及与所述节点接收到所述报文的时间相关的时间数据；添加所述节点ID至与所述报文流ID相关的节点ID有序列表中，所述列表按照从第一个节点接收所述报文到最后一个节点接收所述报文的时间排序；当所述列表完整且不存在所述报文流ID的先前节点ID列表时，向网络管理设备(networkmanagement device，NMD)发送路径配置命令，所述路径配置命令包括所述节点ID有序列表，并用于使所述NDM配置所述列表中标识的节点以发送与所述报文流中的被标记报文相关的指定OAM流数据至所述TDCD。
可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述方法还包括：当所述列表完整且与所述报文流ID的先前节点ID列表不同时，向所述NMD发送所述路径配置命令。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述方法还包括：当所述消息中包括响应于所述路径配置命令而发送的所述指定OAM数据时，添加所述指定OAM数据至所述报文的OAM数据集合中；当所述集合完整时，发送所述集合至所述NMD。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述消息包括报文ID。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述方法还包括解密所述消息。
在一实施例中，本发明包括通信网络中的网络节点，其包括：存储器，用于存储指令；处理器，耦合至所述存储器，并用于执行所述指令以：接收包括报文流ID的报文；当所述报文被标记为进行PBT处理时，通过向TDCD发送消息，使所述TDCD采集与所述报文相关的PBT信息，所述消息包括所述网络节点的节点ID、所述报文流ID、以及与所述报文接收时间相关的时间数据；当所述报文被标记为进行PBT处理且接收到包括与所述报文流ID匹配的监控流ID的OAM数据集模板命令时，在所述消息中包括与所述报文相关且与所述OAM数据集模板命令中的OAM流数据规格匹配的OAM流数据。
可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述处理器还用于执行所述指令，当接收到包括与所述报文流ID匹配的监控流ID的标记命令并且所述报文满足标记标准时，使所述通信网络中的其它节点通过标记所述报文来对所述报文执行PBT处理。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述标记标准包括对所述报文应用概率函数。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述处理器还用于执行所述指令以根据所述标记命令中指定的PBT标记技术标记所述报文。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述处理器还用于，当接收到包括与所述报文流ID匹配的监控流ID的取消标记命令时，执行所述指令以取消所述报文的标记。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述处理器，还用于执行所述指令以根据所述取消标记命令中指定的PBT标记技术取消所述报文的标记。可选地，在上述任一方面中，在所述方面的另一实施方式中，所述处理器用于执行所述指令以在发送所述消息之前加密所述消息。
为了清楚起见，上述任一实施例可以与上述其它实施例中的任意一个或多个实施例结合，在本发明的范围内创建一个新的实施例。
下面结合附图和权利要求书详细说明这些特性和其它特性。
附图说明
为了更透彻地理解本发明，现参阅结合附图和具体实施方式而描述的以下简要说明，其中的相同参考标号表示相同部分。
图1为本发明提供的系统的框图；
图2为本发明提供的通信网络设备的框图；
图3为本发明提供的用于配置通信网络的方法；
图4为本发明提供的用于采集OAM流数据的方法；
图5为本发明提供的用于生成OAM流数据的方法；
图6为本发明提供的NMD的框图，所述NMD用于配置通信网络以执行OAM数据的PBT；
图7为本发明提供的TDCD的框图，所述TDCD用于配置通信网络以执行OAM数据的PBT；
图8为本发明提供的通信网络中的网络节点的示意图。
具体实施方式
首先应理解，尽管下文提供一项或多项实施例的说明性实施方案，但所公开的系统和/或方法可使用任何数目的技术来实施，无论该技术是当前已知还是现有的。本发明决不应限于下文所说明的说明性实施方案、附图和技术，包括本文所说明并描述的示例性设计和实施方案，而是可在所附权利要求书的范围以及其等效物的完整范围内修改。
带内网络遥测(In-band Network Telemetry，INT)可用于采集OAM流数据。在某些系统中，INT可使用指令来增加报文头以指示每个网络节点需要采集哪些数据。然后，中间节点将所述数据作为数据跟踪插入报文中，数据跟踪是所述报文的一部分。路径的末节点剥离所述数据跟踪，并发送所述数据跟踪至OAM系统进行分析。
扫描INT报头和采集指定数据所需的处理步骤可能会干扰正常流量转发(例如，导致转发性能下降)并影响OAM测量精度(例如，更长的转发时延和更低的吞吐率)。这种非理想的“观察者效应”在主要使用基于网络处理单元(Network Processing Unit，NPU)的路由器的运营商网络中特别突出。在预测NPU的总转发周期时必须考虑额外的工作。所需的深度报文检测(deep packet inspection，DPI)可能不适用于数据平面快速路径，因为在数据平面快速路径中只能检测有限数量的报头字节。
INT可以通过在每个遍历的节点处添加指令报头和数据来增加用户报文的原始大小。转发路径越长以及采集的数据越多，报文越大。因此，报文的大小可能超过路径最大传输单元(Maximum Transmission Unit，MTU)，并导致报文被分片或者报文无法传输。通过限制数据大小或路径长度来防止这种结果的方法会降低INT的有效性。如果MTU已经决定了用户报文的大小，所述报文也没有空间加上INT指令报头了。在叠加(overlay)网络和使用业务功能链(Service Function Chaining，SFC)的网络中也可能会遇到类似或其它问题。
INT可能需要为用户报文附加一个指令报头，以通知网络节点关注需要采集的数据类型。由于对报头开销的限制，时间–长度–值(Time-Length-Value，TLV)编码虽然可以表示大量的数据类型，但是编码效率低，因此不适用于INT编码。在替代方案中，可以使用位图，其中位图中的每个比特指示一种预定义的数据类型。但是，新的INT用例可能需要新的数据类型。因此，16位数据类型的位图可能会限制这种系统的可扩展性。在某些情况下，这种位图可以扩展以支持更多的数据类型，但是对INT报头的这种扩展会增加报文的报头大小。此外，位图编码使用比特位置作为数据类型指示符，因此即使在只需要一种数据类型的情况下，也可能需要包括完整的位图。
此外，每个预定义的数据类型的大小是必须在数据面节点中预先配置，以便进行正确的数据处理。在提出新数据类型的模式和大小时，这样的系统可能需要定义如何支持自定义数据类型。
INT报头需要封装到用户报文以进行传输。但是，在多协议标签交换(Multiprotocol Label Switching，MPLS)和第四版互联网协议(Internet Protocolversion 4，IPv4)网络中，额外增加封装报头是比较困难的，因为MPLS和IPv4网络是广泛部署的网络，且运营商对路径相关的OAM流数据有强烈要求。例如，MPLS需要新的顶部或底部特殊标签来指示OAM报头的存在。在根据当前MPLS标准运行的网络中无法增量配置此类新标签，因为根据当前标准，MPLS交换机将丢弃任何带有未知标签的报文。此外，INT要求扫描整个标签栈也违背了MPLS交换机的正常行为。IPv4也有类似问题。针对IPv4提出的使用通用路由封装的网络虚拟化(Network Virtualization using Generic RoutingEncapsulation，NVGRE)实际上需要在每对节点之间建立隧道，这样INT方案才能执行。
由于安全考虑和增量配置问题，这种基于INT报头的系统对于广域网部署和多厂商互操作环境可能会有问题。INT数据可能容易被窃听和篡改，以及发生拒绝服务攻击。作为对策采取的额外保护测量可能导致转发性能下降和/或数据平面快速路径不可达。在某些系统中，为了支持INT而要求全面网络升级可能不切实际。
本文公开了当报文流经网络时，用于通过从所述报文流经的部分或全部节点发送的带外消息传输OAM流数据的方法和系统。这类带外消息可以比作旅行者为传达旅行信息而寄出的明信片。与由旅行者发送的实际明信片不同，本发明的基于明信片的遥测(postcard-based telemetry，PBT)的系统中的“明信片”是由PBT标记的报文经过的节点发送的并用于上报该报文的指定OAM流数据的带外报文或其它消息。
如果需要采集用户报文的路径相关的流数据，则所述用户报文在路径头节点(或源节点)处标记。每个PBT感知节点生成明信片，所述明信片是由被标记用户报文触发的专用OAM报文，并发送所述明信片至PBT采集设备。所述明信片包括与所述报文相关的流路径发现信息，并且可以包括管理平面中的网络管理设备请求的OAM流数据。所请求的OAM流数据通过所述管理平面通过沿发现的流路径发送至PBT感知节点的数据集模板命令或者通过其它方式配置(或指定)。一旦PBT采集设备从单个用户报文的全部明信片中收到流路径发现数据，就可以推断出所述报文的转发路径并上报至所述网络管理设备。一旦PBT采集设备接收到包含OAM流数据的单个用户报文的全部明信片，就可以对流数据进行整理和分析，然后发送所述流数据和/或分析结果至所述网络管理设备，其中，所述设备可用于提供或配置网络以提高性能。如果有必要取消标记，路径的末节点可以取消报文的标记，恢复其原始格式。
由于明信片通过与被标记用户报文的流路径不同的流路径从PBT感知节点发送至PBT采集设备，因此所述明信片被称为带外报文或消息。明信片的准备和发送处理与被标记用户报文的处理并行进行，并且不减慢报文的处理速度。OAM流数据通过可能比所测量的流路径包括更低服务质量的路径发送至PBT采集设备。
图1为本发明提供的系统100的框图。系统100包括网络管理设备(networkmanagement device，NMD)102和遥测数据采集设备(telemetry data collection device，TDCD)104。所述系统100还包括通信网络节点，所述通信网络节点包括头节点(或源节点)106、一个或多个中间PBT数据生成(PBT data generation，PDG)节点108、末节点110，并且还可以包括一个或多个传统节点112。头节点106、PDG节点108、末节点110和可选传统节点112可以统称为“路径节点”。头节点106、PDG节点108和末节点110可以统称为“PBT感知节点”。
在一些实施例中，系统100的元件(即，NMD 102、TDCD 104、以及路径节点106、108、110和112)的功能由单独的网络设备执行。在其它实施例中，系统100的不止一个元件的功能可以由单个网络设备执行。例如，在一些实施例中，单个网络设备可以同时执行NMD 102和TDCD 104的功能。在其它实施例中，头节点106和末节点110还执行PDG节点108的数据采集功能。
在下文详细描述中，系统100用于采集关于报文流118的OAM数据。NMD 102通过报文流114向PBT感知节点发送命令。PBT感知节点通过报文流116向TDCD 104报告PBT信息。TDCD 104通过报文流120发送采集到的PBT信息至NMD 102。四个报文流114、116、118和120可以全部存在于单个域中，也可以全部存在于多个域中。
在系统100中，头节点106标记了待采集OAM流数据的报文流118的部分报文。头节点106可使用指定报文流118中待标记报文的百分比的概率函数。或者，头节点106可以使用报文之间的时间间隔来决定是否标记报文。在一些实施例中，NMD 102为头节点106配置用于标记报文的规则。在其它实施例中，头节点106使用默认规则来标记报文。
在一些实施例中，使用位于现有头域中的单个比特来标记报文。在其它实施例中，重新利用现有协议中使用的标签或其它报文标志来标记用于PBT处理的报文。通常，选择标记PBT报文的技术是以避免传统节点112丢弃或以其它方式错误处理PBT标记的报文。下文给出了用于报文的此类PBT标记技术的三个非限制性的示例。
在第一个示例中，互联网协议流性能测量(Internet Protocol FlowPerformance Measurement，IPFPM)是IPv4中使用的测量框架，它同样需要单个比特进行报文染色。当IPFPM执行网内测量时，系统100仅在路径节点处执行数据采集和输出，在TDCD104处执行OAM流数据整理和分析。IPFPM建议使用Flag头域中的预留比特或服务条款(Terms of Service，TOS)字段中一些未用比特，这些比特可重新用于触发PBT数据采集。
第二个示例涉及基于网络服务报头(Network Service Header，NSH)的SFC。利用NSH报头中的OAM比特可以触发系统100的路径节点中的PBT数据采集。PBT不需要在NSH报头中添加任何其它元数据。
在第三个示例中，可以使用MPLS的同义流标签方法来标记报文，而不是选择报头比特。同义流标签出现在报文中可以指示将采集关于该报文的路径相关的OAM流数据并使用明信片转发该OAM流数据至TDCD 104。
PBT感知节点用于通过报文流116向TDCD 104发送明信片来响应PBT标记的报文，所述明信片至少包括基本流发现信息，例如节点标识(identifier，ID)和生存时间(Time-To-Live，TTL)。TDCD 104采集报文的全部此类明信片，并通过报文流120将报文流118的流路径通知到NMD 102。在PBT数据采集的初始阶段，这种流路径发现信息是明信片所包括的全部信息。
一旦确定了流路径，NMD 102就向流路径中的PBT感知节点发送OAM数据集模板命令，为PBT标记的报文指定要采集的附加OAM流数据。然后，所述PBT感知节点开始向TDCD104发送明信片，所述明信片除了包括所述流路径发现信息，还包括所述指定的OAM流数据。
然而，即使接收到包括指定的OAM流数据的明信片，TDCD 104仍继续监控报文流118中的报文的流路径。当检测到流路径的改变，TDCD 104将流路径的改变通知到NMD102，使得NMD 102能够发送OAM数据集模板至流路径中新添加的PBT感知节点。在一些实施例中，先前发送至不再位于流路径中的PBT感知节点的OAM数据集模板自动超时。在其它实施例中，NMD 102明确撤消此类PBT感知节点中的流的OAM数据集模板。
TDCD 104将单个用户报文的明信片互相关联。关联一完成，TTL(或时间戳，如果网络时间同步)可用于推断流转发路径。几种技术可用来识别明信片和报文之间的从属关系。
在一些实施例中，明信片中包括报文流ID和报文ID。报文ID可以是与报文相关的一些唯一信息(例如，TCP报文的序列号)。在这些实施例中，如果报文标记间隔足够长，则报文流ID本身就足以标识报文。也就是说，在很短的时间内，同一条流的全部明信片都属于同一个报文。
在一些实施例中，报文流ID不是报文头中的单独字段，而是从其它字段的组合中提取的。例如，对于IP报文，五元组报头(源IP地址、目的IP地址、协议、源端口和目的端口)唯一标识一条流，且可以作为报文流ID。然而，在其它实施例中，报文流ID可以是报文头中的单独字段。
在其它实施例中，网络同步，通过每个节点处的报文流ID加上时间戳，还可以推断明信片和报文之间的从属关系。然而，在这些实施例中，在某些情况下可能会发生一些错误。例如，如果来自同一流的两个关闭报文都被标记，而来自节点的一张明信片丢失，则可能难以确定接收的明信片属于哪个报文。在某些情况下，这些错误是可以容忍的。
因此，PBT感知节点用于通过向TDCD 104发送消息来响应PBT标记的报文，所述消息使得TDCD 104采集PBT信息，例如流发现信息和与单个报文相关的OAM数据。TDCD104用于通过向NMD 102发送此类完整集合来响应针对单个报文的此类PBT信息的完整集合，所采集的OAM数据可用于提高网络的性能。NMD 102通过向PBT感知节点发送消息来响应识别待监控的报文流，以标记所述报文流中的报文并采集和发送与PBT标记的报文相关的PBT信息。
图2为本发明实施例提供的网络设备200(例如，NDM 102、TDCD 104或PDG节点108)的示意图。网络设备200适用于实现本文描述的公开实施例。在一实施例中，网络设备200可以是解码器或编码器。网络设备200包括：用于接收数据的入端口210和接收器单元(Rx)220；用于处理所述数据的处理器、逻辑单元或中央处理器(central processing unit，CPU)230；用于发送所述数据的发射器单元(Tx)240和出端口250；用于存储所述数据的存储器260。网络设备200还可以包括耦合至入端口210、接收器单元220、发射器单元240和/或出端口250的光电(optical-to-electrical，OE)组件和电光(electrical-to-optical，EO)组件，用于光或电信号的出或入。
处理器230通过硬件和软件实现。处理器230可以实现为一个或多个CPU芯片、核(例如，多核处理器)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)和数字信号处理器(digitalsignal processor，DSP)。处理器230与入端口210、接收器单元220、发射器单元240、出端口250和存储器260通信。处理器230包括网络管理模块(network management module，NMM)270、遥测模块(telemetry module，TM)280和/或PDG模块(PDG module，PDGM)290中的一个或多个。NMM 270、TM 280和PDGM 290用于实施本文描述的公开实施例。例如，NMM 270配置处理器230以配置网络设备采集OAM流数据，TM 280配置处理器230采集和关联明信片数据，PDGM 290配置处理器230准备并发送包含指定OAM流数据的明信片。因此，NMM 270、TM 280和/或PDGM 290可以实质性改进网络设备200的功能，并实现了网络设备200向不同状态切换。或者，NMM 270、TM 280和/或PDGM 290实现为存储在存储器260中并由处理器230执行的指令。
存储器260包括一个或多个磁盘、磁带驱动器和固态硬盘，可用作溢出数据存储设备，以在选择执行程序时存储该程序，并存储在程序执行期间读取的指令和数据。存储器260可以是易失性存储器和/或非易失性存储器，并且可以是只读存储器(read-onlymemory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、三态内容寻址存储器(ternary content-addressable memory，TCAM)和/或静态随机存取存储器(staticrandom-access memory，SRAM)。
图3为本发明提供的用于配置通信网络的方法300。在一些实施例中，方法300由处理器230在NMD 102中执行。在步骤302中，NMD 102识别待采集的路径相关的OAM流数据的报文流(监控流)以及监控流的报文流ID(监控流ID)。作为示例，可以在从运营商接收的命令中指定监控流ID，或者可以在在NMD 102中执行的其它进程或模块中识别监控流ID。在步骤304中，NMD 102从网络配置数据中为监控流确定至少一个头节点106和至少一个末节点110。
在步骤306中，NMD 102向头节点106发送标记命令。所述标记命令用于使头节点106标记监控流中的至少部分报文。在步骤304中确定多个头节点106的情况下，向所有头节点106发送标记命令。标记命令包括监控流ID，并且可以包括在头节点106中配置流分类器所需的其它信息，以标记指定流中的一些报文，供通信网络的节点进行PBT处理。标记命令还可以指定概率或频率函数，用于决定是否对流中的报文进行标记。
在步骤308中，NMD 102向末节点110发送取消标记命令，用于使末节点110取消标记监控流中被标记报文。在步骤304中确定多个末节点110的情况下，向所有末节点110发送取消标记命令。取消标记命令指定监控流ID，并且可以包括配置末节点110所需的其它信息，以从指定流中的任何被标记报文中移除PBT标记。
如上所述，可以使用重新使用的标签或其它报文标志标记报文，以防止沿路径的传统节点丢弃或以其它方式错误处理PBT标记的报文。当可以使用一种以上的PBT标记技术标记报文流时，标记和取消标记命令可以指定与监控流一起使用的技术。可以使用网络配置(Network Configuration，NETCONF)协议发送标记和取消标记命令。
参考图4和图5的更详细的描述中，PBT感知节点发送至少与针对监控流标记的第一报文相关的明信片至TDCD 104。所述明信片包括流路径发现信息，这使TDCD 104能够在监控流的路径上准备PBT感知节点列表。在步骤310中，NMD 102从TDCD 104接收路径配置命令，所述路径配置命令包括PBT感知节点列表。该列表可以包括头节点106、末节点110以及PDG节点108。如果监控流的路径在使用时发生改变，则NMD 102还可以从TDCD 104接收路径配置命令。
在步骤312中，接收到路径配置命令之后，NMD 102向接收的列表中的节点发送OAM数据集模板命令。OAM数据集模板命令包括监控流ID，并为一个或多个待采集的且与监控流中的报文相关的流数据信息指定标识和数据类型。作为示例，OAM数据集模板可以在NMD102从运营商接收的命令中指定，或者，OAM数据集模板可以从NMD 102中的存储器中读取。
参考图4和图5的更详细的描述中，响应于OAM数据集模板命令，PBT感知节点向TDCD 104发送与针对监控流标记的报文相关的明信片。明信片包括流路径发现信息以及OAM数据集模板中指定的信息。TDCD 104采集并关联单个报文的OAM流数据。在步骤314中，NMD 102从TDCD 104接收单个报文的OAM流数据，并使用接收的报文OAM流数据来提高通信网络的性能。在非限制性示例中，NMD 102可以用来进一步处理接收的报文OAM流数据(如对接收的OAM流数据进行启发式操作)，发送接收的报文OAM流数据至运营商，或者存储接收的报文OAM流数据。
图4为本发明提供的用于采集OAM流数据的方法400。在一些实施例中，方法400由处理器230在TDCD 104中执行。在步骤402中，TDCD 104通过接收器单元220接收流路径中的报文的明信片。如上所述，可以通过报文流ID和/或报文ID将报文识别至TDCD104。
在步骤404中，TDCD 104从明信片流路径发现信息中读取，例如，发送该明信片的节点的节点ID，并添加该流路径发现信息至该报文的流路径中的节点有序列表中，其中，所述列表按照从第一个节点接收所述报文到最后一个节点接收所述报文的时间排序。在步骤406中，TDCD 104检查所述列表以确定其是否完整。在一些实施例中，所述TDCD 104可以在自接收到所述报文的最后一张明信片的指定时间段之后确定所述列表是完整的。
如果所述列表是完整的，则TDCD 104在步骤408中将所述完整的列表与任何先前列表进行比较。在基于从流中的第一报文接收的明信片编译所述列表的情况下，在步骤408中没有用于比较的先前列表。在步骤410中，TDCD 104确定完整的列表是否与先前列表相同。如果完整的列表与先前列表不同(或者，如果没有先前列表)，则TDCD 104在步骤412中发送完整的列表至NMD 102。
在步骤404至412中处理明信片流路径发现信息后，在步骤414中，TDCD 104添加来自明信片的OAM流数据至单个报文的关联数据集合中。该数据集合至少通过报文流ID进行关联。在步骤416中，TDCD 104进行检查以确定报文的关联数据是否完整。如果关联数据不完整，TDCD 104返回步骤402中等待接收其它明信片。如果关联数据完整，则在步骤418中，TDCD 104发送该报文的完整的OAM流数据集合至NMD 102。
图5为本发明提供的用于生成OAM流数据的方法500。在一些实施例中，方法500由处理器230在PBT感知节点(即，头节点106、末节点110和PDG节点108)中执行。在步骤502中，PBT感知节点接收报文。在步骤504中，PBT感知节点判断是否接收到标记命令，这表明该节点被NMD 102识别为报文流的头节点。如果未接收到标记命令，则PBT感知节点进入步骤510。
如果已接收到标记命令，则PBT感知节点在步骤506中确定接收的报文是否满足某些标记标准。如果接收的报文不满足标记标准，则PBT感知节点进入步骤510。
第一标记准则包括：接收的报文的报文流ID是否与标记命令中指定的监控流ID匹配。第二标记标准可以包括：应用概率或频率函数来确定仅标记被监控报文流中的报文的子集。这种概率或频率函数可以在标记命令或接收的其它配置命令中指定，或者可以存储在PBT感知节点的存储器260中。
如果确定接收的报文满足标记标准，则在步骤508中标记所示报文用于PBT处理。用于标记接收的报文的PBT标记技术可以在标记命令或接收的其它配置命令中指定，或者可以存储在PBT感知节点的存储器260中。
在步骤508中对接收的报文进行标记之后，PBT感知节点在步骤510中确定接收的报文是否被标记。如果接收的报文未被标记，则PBT感知节点返回步骤502，等待接收其它报文。
如果接收的报文被标记，则PBT感知节点在步骤512中确定是否接收到OAM数据集模板命令，所述OAM数据集模板命令包括与接收的报文的报文流ID匹配的监控流ID。如果未接收到OAM数据集模板命令，则PBT感知节点在步骤514中发送明信片中的流路径发现信息至TDCD 104。在步骤516中，如果已接收到匹配OAM数据集模板命令，则PBT感知节点向TDCD104发送明信片，该明信片包括流路径发现信息和匹配OAM数据集模板命令的OAM流数据。
PBT感知节点可以使用几种适用的协议中的任一种协议发送明信片至TDCD 104。适用的协议包括Google远程过程调用协议(Google Remote Procedure Call，gRPC)、OpenDaylight的YANG-PUSH协议和IPFIX协议。在使用IPFIX协议时，可以定义新的数据模板以支持新的数据类型。明信片也可以通过封装到专用OAM报文中并通过UDP发送至所述TDCD 104来发送。PBT感知节点可以加密明信片以确保安全性和认证。
在步骤514或步骤516中向TDCD 104发送明信片之后，PBT感知节点在步骤518中确定是否接收到取消标记命令，这表示该节点被NMD 102识别为报文流的末节点。如果未接收到取消标记命令，则PBT感知节点返回步骤502，等待接收其它报文。
如果已接收到取消标记命令，则PBT感知节点在步骤520中确定接收的报文是否满足某些取消标记标准。如果接收的报文不满足取消标记标准，则PBT感知节点返回步骤502，等待接收其它报文。
取消标记标准包括：接收的报文是否被标记，接收的报文的报文流ID是否与取消标记命令中指定的监控流ID匹配。用于取消标记接收的报文的PBT标记技术可以在取消标记命令或接收的其它配置命令中指定，或者可以存储在PBT感知节点的存储器260中。在步骤522中取消标记接收的报文后，PBT感知节点返回步骤502，等待接其它报文。
本文公开了一种用于在网络管理设备的控制下使用由流路径节点发送至遥测数据采集设备的称为“明信片”的带外消息从通信网络采集OAM流数据的方法。节点提供初始流路径发现信息，然后根据网络管理设备的命令，提供流中单个报文的指定附加OAM数据。遥测数据采集设备采集路径的流路径发现信息，以及单个报文的附加OAM数据，并将采集的信息提供给网络管理设备，网络管理设备可以使用所述OAM数据来提高通信网络的性能。
图6为本发明提供的NMD 600的框图，所述NMD600用于配置通信网络以执行OAM数据的PBT。所述NMD600包括：单元602，用于识别报文流的监控流ID，并从监控流ID中确定所述报文流在通信网络中的至少一个头节点和至少一个末节点；单元604，用于向确定的每个头节点发送标记命令，所述标记命令包括所述监控流ID，并用于使所述头节点标记所述报文流中的至少部分报文；单元606，用于向确定的每个末节点发送取消标记命令，所述取消标记命令包括所述监控流ID，并用于使所述末节点取消所述报文流中的被标记报文的标记；单元608，用于响应于所述标记命令，接收路径配置命令，所述路径配置命令包括所述报文流中的报文经过的所述通信网络中PBT感知节点列表；单元610，用于在接收到所述路径配置命令之后，向所述列表中标识的PBT感知节点发送OAM数据集模板命令，所述OAM数据集模板命令包括所述监控流ID和OAM流数据规格，所述OAM数据集模板命令用于使所述PBT感知节点采集与所述报文流中被标记报文相关的指定OAM流数据；单元612，用于响应于所述OAM数据集模板命令，接收所述报文流中单个报文的OAM流数据并使用所述OAM流数据来提高所述通信网络的性能，从所述列表中标识的所述PBT感知节点采集所述OAM流数据。
图7为本发明提供的TDCD 700的框图，所述TDCD 700用于配置通信网络以执行OAM数据的PBT。所述TDCD 700包括：单元702，用于从网络中的节点接收消息，所述消息与所述节点接收到被标记报文有关，所述消息包括所述节点的节点标识(identifier，ID)、报文流的报文流ID、以及与所述节点接收到所述报文的时间相关的时间数据；单元704，用于添加所述节点ID至与所述报文流ID相关的节点ID有序列表中，所述列表按照从第一个节点接收所述报文到最后一个节点接收所述报文的时间排序；单元706，用于当所述列表完整且不存在所述报文流ID的先前节点ID列表时，向网络管理设备(network management device，NMD)发送路径配置命令，所述路径配置命令包括所述节点ID有序列表，并用于使所述NDM配置所述列表中标识的节点以发送与所述报文流中的被标记报文相关的指定OAM流数据至所述TDCD。
图8为发明提供的通信网络中的网络节点800的示意图。所述网络节点包括存储器802和处理器804。所述存储器802用于存储指令。所述处理器804耦合至所述存储器，并用于执行所述指令以使：所述处理器804接收包括报文流ID的报文；当所述报文被标记为进行PBT处理时，通过向TDCD发送消息，所述处理器804使所述TDCD采集与所述报文相关的PBT信息，所述消息包括所述网络节点的节点ID、所述报文流ID、以及与所述报文接收时间相关的时间数据；当所述报文被标记为进行PBT处理且接收到包括与所述报文流ID匹配的监控流ID的OAM数据集模板命令时，所述处理器804在所述消息中包括与所述报文相关且与所述OAM数据集模板命令中的OAM流数据规格匹配的OAM流数据。
在一实施例中，提供了一种用于配置网络配置以执行操作、管理和维护(operations,administration,and management，OAM)数据的基于明信片的遥测(postcard-based telemetry，PBT)的系统，该系统在遥测数据采集设备(telemetry datacollection device，TDCD)中实现。所述系统包括接收单元，所述接收单元用于从网络中的节点接收消息，所述消息与所述节点接收到被标记报文有关，所述消息包括所述节点的节点标识(identifier，ID)、报文流的报文流ID、以及与所述节点接收到所述报文的时间相关的时间数据。所述系统还包括添加单元，所述添加单元用于添加所述节点ID至与所述报文流ID相关的节点ID有序列表中，所述列表按照从第一个节点接收所述报文到最后一个节点接收所述报文的时间排序。此外，所述系统还包括发送单元，所述发送单元用于当所述列表完整且不存在所述报文流ID的先前节点ID列表时，向网络管理设备(network managementdevice，NMD)发送路径配置命令，所述路径配置命令包括所述节点ID有序列表，并用于使所述NDM配置所述列表中标识的节点以发送与所述报文流中的被标记报文相关的指定OAM流数据至所述TDCD。
虽然本发明中已提供若干实施例，但应理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明所公开的系统和方法可以以许多其它特定形式来体现。本发明的实例应被视为说明性而非限制性的，且本发明并不限于本文本所给出的细节。例如，各种元件或部件可以在另一系统中组合或合并，或者某些特征可以省略或不实施。
此外、在不脱离本发明的范围的情况下、各种实施例中描述和说明为离散或单独的技术、系统、子系统和方法可以与其它系统、模块、技术或方法进行组合或集成。展示或论述为彼此耦合或直接耦合或通信的其它项也可以采用电方式、机械方式或其它方式通过某一接口、设备或中间组件间接地耦合或通信。在第一元素显示或描述为响应于第二元素而发生的情况下，第一元素可以直接响应或间接响应于第二元素而发生。其它变化、替代和改变的示例可以由本领域的技术人员在不脱离本文精神和所公开的范围的情况下确定。

Claims (22)

1.一种用于配置通信网络以执行操作、管理和维护(OAM)数据的基于明信片的遥测(PBT)的方法，其特征在于，所述方法在网络管理设备(NMD)中实现，所述方法包括：
识别报文流的监控流标识(ID)，根据监控流ID确定所述报文流在通信网络中的至少一个头节点和至少一个末节点；
向确定的每个头节点发送标记命令，所述标记命令包括所述监控流ID，并用于使所述头节点标记所述报文流中的至少部分报文；
向确定的每个末节点发送取消标记命令，所述取消标记命令包括所述监控流ID，并用于使所述末节点取消所述报文流中的被标记报文的标记；
响应于所述标记命令，接收路径配置命令，所述路径配置命令包括所述报文流中的报文经过的所述通信网络中PBT感知节点列表；
接收到所述路径配置命令之后，向所述列表中标识的PBT感知节点发送OAM数据集模板命令，所述OAM数据集模板命令包括所述监控流ID和OAM流数据规格，所述OAM数据集模板命令用于使所述PBT感知节点采集与所述报文流中被标记报文相关的指定OAM流数据；
响应于所述OAM数据集模板命令，接收所述报文流中单个报文的OAM流数据并使用所述OAM流数据来提高所述通信网络的性能，从所述列表中标识的所述PBT感知节点采集所述OAM流数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收运营商命令中的所述监控流ID。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，所述标记命令包括指定所述报文流中要标记的报文的百分比的概率函数。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，所述标记命令和所述取消标记命令指定一种标记技术。
5.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，所述PBT感知节点列表包括至少一个头节点、至少一个末节点和至少一个中间节点。
6.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，所述标记命令和所述取消标记命令由所述NMD使用网络配置(Network Configuration，NETCONF)协议发送。
7.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：向运营商发送所述接收的OAM流数据。
8.一种用于配置网络以执行操作、管理和维护(OAM)数据的基于明信片的遥测(postcard-based telemetry，PBT)的方法，其特征在于，所述方法在遥测数据采集设备(TDCD)中实现，所述方法包括：
从网络中的节点接收消息，所述消息与所述节点接收到被标记报文有关，所述消息包括所述节点的节点标识(ID)、报文流的报文流ID、以及与所述节点接收到所述报文的时间相关的时间数据；
添加所述节点ID至与所述报文流ID相关的节点ID有序列表中，所述列表按照从第一个节点接收所述报文到最后一个节点接收所述报文的时间排序；
当所述列表完整且不存在所述报文流ID的先前节点ID列表时，向网络管理设备(NMD)发送路径配置命令，所述路径配置命令包括所述节点ID有序列表，并用于使所述NMD配置所述列表中标识的节点以发送与所述报文流中的被标记报文相关的指定OAM流数据至所述TDCD。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述列表完整且与所述报文流ID的先前节点ID列表不同时，向所述NMD发送所述路径配置命令。
10.根据权利要求8和9中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
当所述消息中包括响应于所述路径配置命令而发送的所述指定OAM数据时，添加所述指定OAM数据至所述报文的OAM数据集合中；
当所述集合完整时，发送所述集合至所述NMD。
11.根据权利要求8和9中任一项所述的方法，其特征在于，所述消息包括报文ID。
12.根据权利要求8和9中任一项所述的方法，其特征在于，所述消息包括报文ID。
13.根据权利要求8和9中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：解密所述消息。
14.一种通信网络中的网络节点，其特征在于，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，耦合至所述存储器，并用于执行所述指令以：接收包括报文流标识(packetflow identifier，ID)的报文；
当所述报文被标记为进行PBT处理时，通过向遥测数据采集设备(telemetry datacollection device，TDCD)发送消息，使所述TDCD采集与所述报文相关的基于明信片的遥测(postcard-based telemetry，PBT)信息，所述消息包括所述网络节点的节点ID、所述报文流ID、以及与所述报文接收时间相关的时间数据；
当所述报文被标记为进行PBT处理且接收到包括与所述报文流ID匹配的监控流ID的OAM数据集模板命令时，在所述消息中包括与所述报文相关且与所述OAM数据集模板命令中的OAM流数据规格匹配的OAM流数据。
15.根据权利要求14所述的网络节点，其特征在于，所述处理器还用于执行所述指令，当接收到包括与所述报文流ID匹配的监控流ID的标记命令并且所述报文满足标记标准时，使所述通信网络中的其它节点通过标记所述报文来对所述报文执行PBT处理。
16.根据权利要求14和15中任一项所述的网络节点，其特征在于，所述标记标准包括对所述报文应用概率函数。
17.根据权利要求14和15中任一项所述的网络节点，其特征在于，所述处理器还用于执行所述指令以根据所述标记命令中指定的PBT标记技术标记所述报文。
18.根据权利要求14和15中任一项所述的网络节点，其特征在于，所述处理器还用于，当接收到包括与所述报文流ID匹配的监控流ID的取消标记命令时，执行所述指令以取消所述报文的标记。
19.根据权利要求14和15中任一项所述的网络节点，其特征在于，所述处理器还用于执行所述指令以根据取消标记命令中指定的PBT标记技术取消所述报文的标记。
20.根据权利要求14和15中任一项所述的网络节点，其特征在于，所述处理器还用于执行所述指令以在发送所述消息之前加密所述消息。
21.一种网络管理设备，其特征在于，包括：
识别和确定单元，用于识别报文流的监控流标识(ID)，根据监控流ID确定所述报文流在通信网络中的至少一个头节点和至少一个末节点；
第一发送单元，用于向确定的每个头节点发送标记命令，所述标记命令包括所述监控流ID，并用于使所述头节点标记所述报文流中的至少部分报文；
第二发送单元，用于向确定的每个末节点发送取消标记命令，所述取消标记命令包括所述监控流ID，并用于使所述末节点取消所述报文流中的被标记报文的标记；
第一接收单元，用于响应于所述标记命令，接收路径配置命令，所述路径配置命令包括所述报文流中的报文经过的所述通信网络中PBT感知节点列表；
第三发送单元，用于接收到所述路径配置命令之后，向所述列表中标识的基于明信片的遥测(PBT)感知节点发送操作、管理和维护(OAM)数据集模板命令，所述OAM数据集模板命令包括所述监控流ID和OAM流数据规格，所述OAM数据集模板命令用于使所述PBT感知节点采集与所述报文流中被标记报文相关的指定OAM流数据；
接收和使用单元，用于响应于所述OAM数据集模板命令，接收所述报文流中单个报文的OAM流数据并使用所述OAM流数据来提高所述通信网络的性能，从所述列表中标识的所述PBT感知节点采集所述OAM流数据。
22.一种遥测数据采集设备，其特征在于，包括：
接收单元，用于从网络中的节点接收消息，所述消息与所述节点接收到被标记报文有关，所述消息包括所述节点的节点标识(ID)、报文流的报文流ID、以及与所述节点接收到所述报文的时间相关的时间数据；
添加单元，用于添加所述节点ID至与所述报文流ID相关的节点ID有序列表中，所述列表按照从第一个节点接收所述报文到最后一个节点接收所述报文的时间排序；
发送单元，用于当所述列表完整且不存在所述报文流ID的先前节点ID列表时，向网络管理设备(NMD)发送路径配置命令，所述路径配置命令包括所述节点ID有序列表，并用于使所述NMD配置所述列表中标识的节点以发送与所述报文流中的被标记报文相关的指定操作、管理和维护(OAM)流数据至所述遥测数据采集设备。
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