CN1265593C

CN1265593C - Ip网络设备间可达性的检测方法和其在公共拨号网络平台接入备份中的应用

Info

Publication number: CN1265593C
Application number: CNB021525692A
Authority: CN
Inventors: 闫长江
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: CN1501644A

Abstract

本发明公开了一种IP网络设备间可达性的检测方法和其在公共拨号网络平台接入设备中的应用，所述的IP网络设备间可达性检测方法是在当两台IP网络设备间，检测达到对端的路径和对端设备是否正常工作的方法，设备发送HELLO报文给对端设备，对端设备收到HELLO报文应答。本发明提出了使用2个或者多个RMC设备作为网络备份，当一个RMC出现故障，通过CMC设备和IP地址分配设备配合完成把本来要接入到故障RMC的用户切到正常运行的RMC上，平时对于拨号用户实现分担，当一个RMC故障，实现备份机制。

Description

IP网络设备间可达性的检测方法和其在公共拨号网络平台接入备份中的应用

技术领域

本发明涉及一种网络通信技术，具体的涉及一种IP网络设备间可达性的检测方法和其在公共拨号网络平台接入备份中的应用。

背景技术

本申请与本公司提出的申请“公共拨号网络平台及接入方法”有关(以下称为“关联申请”)。

目前的解决可靠性问题的主要方案是选用可靠的设备，来尽量减少损失，可靠的设备通常使用具有电源冗余备份，设备主要部件冗余备份，比如RMC的主控板等，另外要求设备具有良好的自恢复能力。通常，一个设备检测另外一个IP设备是否可达的方法包括，1物理链路直接连接，那么出现故障，可以通过物理信号检测设备是否可达，2如果两个设备之间使用的链路协议基于链路维护能力已经有很多技术，在网络设备是处于同一结构网络、比如PPP(点到点链路)、FR(帧中继)、ATM(异步传送模式)等，那么两个设备可以通过这些协议来检测两个设备之间是否连接正常，可以使用链路层维护功能，比如PPP的KEEPALIVE(存活报文)监控维护PPP链路，FR、ATM的OAM(操作维护管理)监控维护FR、ATM的PVC(永久虚电路)状态，这些机制都能确保一个网络设备判定他到和他相连的网络设备的网络情况，这两个设备间通常处于同一种结构的网络中。另外一方面，如果在各种异构网络中，必须有许多IP网络设备进行互连，这些IP网络设备的可达性应当使用路由协议来完成通告。

关于本发明使用的公共拨号网络平台及接入方法，已在关联申请中公开，其中，提供电信运营商一个公共的拨号网络平台，可以向各个ISP提供拨号接入设备的端口资源，各个ISP向运营商支付一定的租金，最大限度地优化运营商的PSTN网络，各个ISP不必重复投资建设拨号网络，减少浪费，提高设备的利用率。

在关联申请中，从技术实现上最重要的是实现用于管理接入用户路径和报文转发的RMC功能，即接入路由表(AIB)管理功能和隧道管理(PRE)功能。在关联申请中，为每一个ISP分配一个且是唯一的ISP ID，配置与其对应的ISP地址和RMC地址。通过构建接入路由表项记录用户的路径信息，使RMC能将从ISP来的用户数据正确发回接入服务器，并通过在接入服务器和RMC之间构建隧道，从而实现了报文的透明传输。

1)AIB功能模块：

AIB功能模块负责根据用户地址产生一条AIB接入路由表项，该路由表项指明了用户数据报文在接入服务器与RMC之间的转发路径。

在接入服务器上，AIB表项内容为用户地址与ISP ID的对应关系，记载了用户地址和ISP地址及RMC地址的对应关系，接入服务器根据用户报文的源地址查找AIB表项，从而得到ISP的地址和其RMC的地址，然后将用户的报文通过RMC转发到正确的ISP上。

在RMC设备上，AIB表项记载着用户地址和接入服务器地址的对应关系，RMC设备根据从ISP返回的用户数据的目的地址查找AIB，得到接入服务器地址，然后将用户的报文转发到正确的接入服务器上。

AIB的报文有三种类型的报文：添加，删除和维护。

为保证接入路由表项的安全，AIB报文均使用了MD5算法进行加密。

2)PRE功能模块：

RMC功能有两种运行模式：1.2模式和2.0模式。

当接入服务器与RMC设备直连的情况下，可以运行1.2模式。在此模式下，接入服务器和RMC设备之间不需要运行PRE功能，只需要运行AIB功能。此时，接入服务器与RMC设备之间转发的任何用户数据报文不用进行PRE报文封装，正常转发。

当然，无论是直连还是通过城域骨干网连接，2.0模式都可以运行。在此模式下，接入服务器和RMC设备之间转发的数据报文都需要添加PRE报文头，变成PRE报文转发。PRE报文头的基本格式是IP报文头加上一个ISP ID。

PRE模块保证了在接入服务器和RMC设备之间建立一个隧道，将用户报文在该隧道中透明地传输。

参见图1所示，为依据关联申请技术方案的逻辑组网结构示意图。其中，RMC(Router manager center)是实现了RMC功能的设备，负责接入路由管理和路由管理，同时具有报文转发功能。CMC(Call manager center)负责呼叫控制和分配策略，根据NAS发过来的呼叫号码给NAS分配端口资源，确定ISP ID，并从复数台备选的RMC设备中按策略(比如负载分担)选择一台最佳的RMC设备分配给呼叫用户。另外，CMC还负责通过NAS确定NAS和RMC设备是否运行正常，一旦一台RMC出现故障，CMC会将该RMC设备从分配序列中剔除。IP地址分配中心(IP Center)负责拨号接入网络的IP地址分配，包括，根据请求从地址池中分配一个IP地址给用户并记录，根据消息将已分配给用户的IP地址回收放回地址池中。NAS是增加了RMC功能的接入服务器。AAA是负责ISP认证、计费和授权的设备。客服中心(Fee Center)是对拨号网络的历史数据进行统计和分析的设备，该设备在组网中可选。

关联申请技术方案中的RMC功能，从实现上可分成接入服务器端和转发端(即上面的RMC设备)。

在接入服务器上要实现的RMC功能包括：

(1)将用户的地址和ISP ID一起生成AIB路由表；

(2)生成、维护和删除AIB表项；

(3)向对应的RMC设备发送AIB的增加、删除和周期同步报文；

(4)将从用户来的报文查找AIB路由表，得到RMC设备地址，将用户报文按照不同PRE封装格式封装后发送到RMC设备上；

(5)将从RMC设备上发过来的PRE报文，去掉PRE报文头后还原成用户报文发送给用户。

RMC设备上要实现的功能包括：

(1)处理收到的从接入服务器来AIB报文；

(2)生成、维护和删除RMC设备上的AIB路由表项；

(3)接收从接入服务器来的PRE报文，去掉PRE头，并将去掉PRE头后还原的用户数据转发给ISP；

(4)将从ISP来的数据查接入路由表，获得接入服务器地址，给数据加上PRE头后发送给接入服务器。

参见图2所示，为关联申请中用户的上下网流程，并说明如下：

1、用户的呼叫连接到接入服务器，接入服务器根据呼叫的接入号码确定ISP，得到ISP ID，创建用户地址与ISP ID对应关系的接入路由表，去该ISP的CMC(CMC可以共用)分配端口资源，如果获得资源继续，否则拒绝；

2、允许上网后接入服务器根据接入号码去不同ISP AAA服务器认证，通过继续；

3、认证通过，接入服务器去该ISP的IP地址分配服务器(全网可以配置为一个)获取IP地址，地址得到继续；

4、接入服务器获得地址后，继续与用户进行PPP协商直到上报(UP)，同时向该ISP的RMC发送一条接入路由消息。

5、RMC收到此接入路由消息，生成用户地址与接入服务器地址对应关系的接入路由表；

6、当接入服务器收到用户的数据报文，根据自身构建的源地址路由表，查找ISP的RMC地址，构建PRE报头，发送到对应的RMC上；

7、RMC收到此包，剥离PRE头，获知ISP组号，根据该组号获得ISP路由器的地址，查找路由表发送；

8、当RMC从ISP那里收到数据报文，查找接入路由表，得到用户连接的接入服务器地址，构建目的地址为接入服务器地址的PRE报文，发送；

9、用户下网，接入服务器向RMC发删除接入路由表项的消息，向地址分配服务器发地址回收消息，计费结束消息，发端口资源回收消息。

在现有方案中，假定故障都是发生在RMC本身，但是实际应用中，从NAS到RMC链路出现故障的可能性也非常大，这样原来的技术就无法保证可靠。

另外，对于如何检测IP网络设备间的可达性问题，目前的方法中，相同类型的网络使用链路维护功能，异构网络中使用路由协议来维护，但是在实际的各种应用中，由于种种原因，比如IP网络设备的局限、旧有网络的结构、网络设计需要等，一些IP网络设备不能够和它关心的对端一个IP网络设备运行路由协议，如HDLC(高级数据链路协议)中间还跨越了物理传输设备互连的两台IP设备，另外一个例子是两台路由器通过静态路由配置，并通过一个2层交换机互连，这时，就很难判断两个设备是否还是连接正常的。这样这个IP网络设备也就无法得知到它所关心的对端的IP网络设备路径是否通畅，也就是无法得知它转发给对端的IP网络设备是否能正确到达它并转发出去，这样的IP网络设备通常不具有整个网络的路由信息，也可能不运行路由协议。

发明内容

本发明的目的是提供一种IP网络设备间可达性的检测方法，以检测IP网络设备间不能直接通过通常的链路层维护机制和路由协议检测设备间的可达性和其在公共拨号网络平台接入备份中的应用，以提高可靠性。

根据本发明的一个方面，一种IP网络设备间可达性的检测方法，所述IP网络至少包括2个IP网络设备，即网络发起检测设备和被检测设备，所述方法包括步骤：

所述网络发起检测设备向所述被检测设备发送检测报文；

所述网络发起检测设备检查在预定时间内是否有网络应答设备发回的应答报文，

如果有，确定当前使用的所述网络发起检测设备到所述被检测设备的路径以及所述被检测设备工作正常；

如果无，判断发送所述检测报文的次数是否达到预定次数，

如果达到所述预定次数，确定所述当前使用的所述网络发

起检测设备到所述被检测设备的路径或者所述被检测设备工作出现故障；

如果未达到所述预定次数，返回所述网络发起检测设备向所述被检测设备发送检测报文的步骤；

其中，正常的被检测设备收到所述检测报文后，应该在所述预定时间内应答所述检测报文。

可选地，所述IP网络设备间不能直接通过通常的链路层维护机制和路由协议检测设备间的可达性，还包括使用预定的密钥编码所述检测报文和所述应答报文的步骤。

优选地，包括将所述检测报文编码于IP(因特网协议)报文中并使用单播方式发送的步骤。

可选地，编码IP报文使用了一个协议字段，所述协议字段中包括一个类型描述字段。

优选地，包括步骤：在所述检测报文中加入序列号，所述序列号随发送次数增加而增加；在所述检测报文中加入发送者信息。

根据本发明的另一个方面，一种公共拨号网络平台接入的备份方法，其特征在于：所述公共拨号网络平台包括：至少两个可供使用的RMC(路由管理中心)设备，该方法包括以下步骤：

利用可达性检测确定当前使用的RMC是否出现故障，其中，包括向所述当前使用的RMC发出询问信号，并确定是否接收到应答信号；

如果未接收到所述应答信号，表明所述当前使用的RMC出现故障，就向CMC(呼叫控制中心)报告；然后，所述CMC通过IP地址分配中心重新分配IP地址，使接入用户切换到备份RMC；

如果接收到所述应答信号，表明所述当前使用的RMC未出现故障，利用所述当前使用的RMC建立连接。

其中，还包括步骤：

b1)在检测到所述当前使用的RMC出现故障后的复检预定时间，再检测所述当前使用的RMC是否恢复正常，

如果确定所述当前使用的RMC恢复正常，可切换回所述当前使用的RMC或仅标志所述当前使用的RMC恢复正常；

如果所述当前使用的RMC未恢复正常，确定再检测的次数是否达到复检预定次数，如果达到，生成报告或/和报警；如果未达到，返回步骤b1)。

另外，所述确定所述当前使用的RMC恢复正常的步骤包括在检测到所述应答报文后，继续检测所述应答报文，直到连续检测到第三预定数的所述应答报文后，确认到所述当前使用的RMC恢复正常。

其中，包括步骤：编码所述检测报文格式为如下格式：

4字节	4字节	4字节	16字节
4字节	4字节	4字节	16字节	OP CODE	NAS IP	SESSION ID	MD5DIGEST

其中：OP CODE指操作码，用于识别HELLO报文，NAS IP指接入服务器的IP，指出HELLO报文的来源，SESSION ID指HELLO报文的会话标记，随发送报文个数增加，MD5DIGEST指MD5加密摘要；

编码所述应答报文为如下格式：

4字节	4字节	4字节	16字节
4字节	4字节	4字节	16字节	HELLO OP+1	NAS IP	SESSION ID	MD5DIGEST

其中：HELLO OP+I指收到HELLO报文的应答报文标记，使用收到的HELLO报文的操作码加1表示，NAS IP指接入服务器的IP，SESSION ID指HELLO报文的会话标记，和接收到的HELLO报文相同，MD5DIGEST指MD5加密摘要用于确保HELLO报文的有效性。

另外，一种公共拨号网络平台接入的备份方法，所述的公共网络平台为多ISP提供拨号接入的业务，其特征在于：至少为一个ISP提供两个可供使用的RMC设备，所述的RMC设备平时负责分担用户的上网流量，当一个RMC出现故障，另一个RMC备份本应该通过所述故障RMC上网的用户的流量，该方法包括以下步骤：

a)NAS(网络接入服务器)检测RMC或者到所述RMC的路径是否出现故障；

b)当NAS检测到一个RMC出现故障或者到所述RMC的路径故障，就向CMC报告；

c)CMC通过IP地址分配中心重新分配IP地址完成新接入用户切换RMC工作。

其中，还包括步骤：如果RMC或者到所述RMC的路径出现故障，NAS继续对该RMC进行检测，如果该RMC恢复正常，CMC通过IP地址分配中心分配IP地址恢复通过该RMC的连接。

本发明提出了使用2个或者多个RMC设备作为网络备份，当一个RMC出现故障，通过CMC设备和IP地址分配设备配合完成把本来要接入到故障RMC的用户切到正常运行的RMC上，平时对于拨号用户实现分担，当一个RMC故障，实现备份机制。

附图说明

图1为公共拨号网络平台及接入方法申请的逻辑组网结构示意图。

图2为公共拨号网络平台及接入方法申请的用户上下网流程示意图。

图3描述了本发明网络间设备可达性检测方法的示意图；

图4描述了本发明备份方法过程的示意图；

具体实施方式

为了本发明的技术人员很好的理解本发明，下面结合附图具体描述本发明的实施方式。

在现有的IP网络中，大量的使用了路由协议在IP网络转发设备上维护网络信息的可达性，但是在许多应用中，一些IP网络设备关心达到某个特别的IP网络设备的网络的可达性无法通过路由协议实现，这里首先提出一个如何解决这个问题的一个方案，在本发明的具体实施方式中，IP网络设备A需要跨越IP网络检测它到达IP网络设备B的网络可达性，通常IP网络设备A法通过现有的路由技术或者链路层维护技术实现这一目的，如图3的流程图，包括两个步骤：

1、IP网络设备址生成HELLO报文，这个HELLO报文使用IP协议传送到IP网络设备B，这个HELLO报文携带有IP网络设备A的相关信息，携带一个标志HELLO请求的类型字段，携带有一个序列号，这个HELLO报文内容根据配置的密钥以加密的方式在IP网络上传送到IP网络设备B；

2、IP网络设备B收到IP网络设备A的HELLO报文，通过配置好的密钥来验证报文的有效性，同时生成一个应答，应答HELLO中应该有IP网络设备B的设备信息，有一个标志HELLO应答报文的类型字段，序列号可以使用请求的序列号或者以序列号加1的方式应答，同时使用配置的密码以一定加密方式来发送到IP网络设备A。

当在IP网络设备A检测这个HELLO请求应答情况时，如果发现连续丢失了几个网络应答报文，比如3个，那么就认为到达IP网络设备的链路异常，IP网络设备A的HELLO请求报文应该使用一个定时器发送，每隔一个指定的时间，比如5秒中，发送一个，避免不必要的带宽占用。

IP网络设备A在检测到到IP网络设备B的通路出现故障的时候，它一方面采取必要的措施比如报警、调整路由策略、启动备份链路等工作，另外一方面还继续维护这个链路一段时间，当在一个相当于指定数量的HELLO报文间隔后仍然无法检测到IP网络设备B的应答信息，通常设定间隔为100到1000个HELLO时间间隔，在时间上应该在10到100分钟合适，这个时间可以根据具体的网络情况设定，这样做的目的是因为目前大部分网络设备和网络具有自恢复能力，这样相当于给出现故障的部分一个恢复的机会。如果在指定的时间内还没有检测到HELLO应答，就停止发送检测HELLO报文。如果在指定的时间内收到了HELLO报文的应答，这时IP网络设备A仍然不应该立即采取行动，应该在连续的检测，比如连续检测到60个以上的HELLO应答报文，才采取相应的调整策略，这是为了避免在网络的某个部分或者某台设备反复出现故障又反复恢复，实际这时网络仍然不可用。当然这种检测不限于2个设备间，可以完成1个IP网络设备监控多个IP网络设备的可达性。

下面参照附图4并结合上述提出的网络间设备可达性检测方法的原理具体描述本发明的实施方式，如图2所示，ISP 17900为了确保其拨号用户能够可靠的上网，它使用了2台RMC，分别是RMC A，RMCB，NAS设备通过前面描述可达性检测方法同时检测跟踪到达RMC A、RMC B的通路是否正常。

在本发明的具体实施例中，步骤201，为NAS设备发网RMCA、RMCB的HELLO请求报文。在实际实现中，HELLO报文的格式可以象如下的样式：

*****************************************************************

* RMC HELLO PACKET FORMAT

*| 4字节 | 4字节 | 4字节 | 16字节 |

*-------------------------------------------------------------

*****************************************************************

在步骤202，为RMC A、RMC B发送给NAS的HELLO应答报文。

在实际应用中，报文格式可以为：

*******************************************************************

* RMC HELLO REPLY PACKET FORMAT

*| 4字节 | 4字节 | 4字节 | 16字节 |

*-------------------------------------------------------------

*******************************************************************

进一步，步骤203，当NAS在检测过程中，利用本发明的检测IP网络设备的可达性检测方法，如果NAS检测到了其中一个到达一个RMC设备比如RMC A的路径出现问题，NAS一方面进行告警，另外它向CMC报告，这个报告需要可靠，通常使用TCP连接的方式，报告的内容包括NAS的设备信息，出现故障的RMC信息和其他的相关信息比如时间等。同时NAS生成告警信息。

在步骤204，CMC收到NAS汇报的RMC故障后，会通知IP地址分配中心，调整IP地址分配策略，以使用RMC A的出现的故障对用户的影响。同时CMC应该生成告警信息以各种方式告警。

其中，步骤205，IP地址分配中心的将原来分配给通过RMC A上网用户的IP地址停止分配，如果再有拨号用户拨到17900，那么IP地址全部从分配给RMC B的IP地址进行分配，这样确保这些用户能够在出口RMC A故障的时候，通过RMC B继续上网。

进一步，步骤206，当NAS通过本发明前文提出的网络设备间可达性检测的方法检测到RMC A恢复，那么它通过一个可靠消息发送给CMC，同时携带NAS设备信息、故障恢复RMC信息和时间等信息。

在步骤207，CMC收到信息后，重新调整用户上网的相关策略，通知IP地址分配中心，恢复RMC A的地址分配。

同时，步骤208，IP地址分配中心恢复了分配给RMC A设备的IP地址分配策略，新拨号到17900的用户就会接入到RMC A并上网。

以上所述，仅为本发明的一可行实施例而已，非因此即局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均理同包含于本发明的权利要求范围内。

Claims

1、一种IP网络设备间可达性的检测方法，其特征在于：所述IP网络至少包括2个IP网络设备，即网络发起检测设备和被检测设备，所述方法包括步骤：

所述网络发起检测设备向所述被检测设备发送检测报文；

如果无，判断发送所述检测报文的次数是否达到预定次数，

如果达到所述预定次数，确定所述当前使用的所述网络发起检测设备到所述被检测设备的路径或者所述被检测设备工作出现故障；

2、根据权利要求1所述的一种IP网络设备间可达性的检测方法，所述IP网络设备间不能直接通过通用的链路层维护机制和路由协议检测设备间的可达性，其特征在于还包括使用预定的密钥编码所述检测报文和所述应答报文的步骤。

3、根据权利要求1所述的一种IP网络设备间可达性的检测方法，其特征在于包括将所述检测报文编码于因特网协议IP报文中并使用单播方式发送的步骤。

4、根据权利要求3所述的一种IP网络设备间可达性的检测方法，其特征在于编码IP报文使用了一个协议字段，所述协议字段中包括一个类型描述字段。

5、根据权利要求1所述的一种IP网络设备间可达性的检测方法，其特征在于包括步骤：在所述检测报文中加入序列号，所述序列号随发送次数增加而增加；在所述检测报文中加入发送者信息。

6、一种应用如权利要求1-5之一所述的IP网络设备间可达性的检测方法于公共拨号网络平台接入的备份方法，其特征在于：所述公共拨号网络平台包括：至少两个可供使用的路由管理中心RMC设备，该方法包括以下步骤：

如果未接收到所述应答信号，表明所述当前使用的RMC出现故障，就向呼叫控制中心CMC报告；然后，所述CMC通过IP地址分配中心重新分配IP地址，使接入用户切换到备份RMC；

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于在检测到所述当前使用的RMC出现故障后，还包括步骤：

在达到复检预定时间时，再检测所述当前使用的RMC是否恢复正常；

如果确定所述当前使用的RMC恢复正常，可切换回所述当前使用的RMC或仅标志所述当前使用的RMC恢复正常：

如果所述当前使用的RMC未恢复正常，确定再检测的次数是否达到复检预定次数，如果达到，生成报告或/和报警；如果未达到，返回所述在达到复检预定时间时，再检测所述当前使用的RMC是否恢复正常的步骤。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述确定所述当前使用的RMC恢复正常的步骤包括在检测到所述应答报文后，继续检测所述应答报文，直到连续检测到第三预定数的所述应答报文后，确认到所述当前使用的RMC恢复正常。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于包括步骤：编码所述检测报文格式为如下格式：

|4字节 |4字节 | 4字节 |16字节 |

------------------------------------------

其中：OP CODE指操作码，用于识别HELLO报文，NAS IP指接入服务器的IP，指出HELLO报文的来源，SESSION ID指HELLO报文的会话标记，随发送报文个数增加，MD5 DIGEST指MD5加密摘要；

编码所述应答报文为如下格式：

|4字节 |4字节 |4字节 |16字节 |

---------------------------------------------

其中：HELLO OP+I指收到HELLO报文的应答报文标记，使用收到的HELLO报文的操作码加1表示，NAS IP指接入服务器的IP，SESSION ID指HELLO报文的会话标记，和接收到的HELLO报文相同，MD5 DIGEST指MD5加密摘要用于确保HELLO报文的有效性。

10、一种应用如权利要求1所述的IP网络设备间可达性的检测方法于公共拨号网络平台接入的备份方法，所述的公共网络平台为多ISP提供拨号接入的业务，其特征在于：至少为一个ISP提供两个可供使用的RMC设备，所述的RMC设备平时负责分担用户的上网流量，当一个RMC出现故障，另一个RMC备份本应该通过所述故障RMC上网的用户的流量，该方法包括以下步骤：

a)网络接入服务器NAS检测RMC或者到所述RMC的路径是否出现故障；

11、根据权利要求10所述的一种应用如权利要求1所述的IP网络设备间可达性的检测方法于公共拨号网络平台及其接入的备份方法，还包括步骤：如果RMC或者到所述RMC的路径出现故障，NAS继续对该RMC进行检测，如果该RMC恢复正常，CMC通过IP地址分配中心分配IP地址恢复通过该RMC的连接。