DE60225766T2

DE60225766T2 - Fehlertolerantes System zur Leitweglenkung in inter-autonomen Systemen

Info

Publication number: DE60225766T2
Application number: DE60225766T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Rombeaut; Bruno Mongazon-Cazavet
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: FR2827102B1; EP1276283B1; US20030007500A1; ATE390779T1; FR2827102A1; DE60225766D1; EP1276283A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Dienstekontinuität eines Systems zur Leitweglenkung innerhalb eines Netzwerks vom Typ Internet. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf die Leitweglenkung in inter-autonomen Systemen gemäß dem BGP-Protokoll (Border Gateway Protocol) entsprechend der Definition in RFC (Request For Comments) 1771 der IETF (Internet Engineering Task Force). Sie bezieht sich zudem auf vorhergehende Versionen dieses Protokolls, wie beispielsweise EGP (Exterior Gateway Protocol) entsprechend der Definition in RFC 904 der IETF.
Wie in 1 dargestellt, besteht ein solches Netzwerk aus autonomen Systemen (oder AS für Autonomous system), AS₁, AS₂, AS₃. Jedes autonome System verfügt über einen kohärenten Plan zur Leitweglenkung, der in Bezug auf andere Systeme zur Leitweglenkung einzigartig ist.
Man unterscheidet zwei Arten von Protokollen zur Leitweglenkung:

• Protokolle für intra-autonome Systeme, die zur Erstellung von Plänen zur Leitweglenkung innerhalb eines autonomen Systems dienen. Ein Beispiel für ein solches Protokoll zur Leitweglenkung ist OSPF (Open Shortest Path First) entsprechend der Definition in RFC 2328 der IETF.
• Protokolle für inter-autonome Systeme, die zum Austausch von Planen zur Leitweglenkung dienen, um die Leitweglenkung zwischen autonomen Systemen zu ermöglichen.

In 1 stellen die durchgezogenen Linien zwischen den Routern Kommunikationen gemäß dem OSPF-Protokoll dar.
Die Protokolle zur Leitweglenkung in inter-autonomen Systemen wie z. B. BGP werden typischerweise von integrierten Routern BR₁, BR₂, BR₃ umgesetzt. Diese integrierten Router können miteinander kommunizieren und auf diese Weise Informationen zur Leitweglenkung austauschen. Sie bilden daher ein Unternetz. Das Verhalten dieses BGP-Protokolls im Fall einer Kommunikation zwischen integrierten Routern verschiedener autonomer Systeme ist unter der Bezeichnung EBGP (Exterior Border Gateway Protocol) bekannt und in 1 mit Hilfe gestrichelter Linien dargestellt.
Daneben kann dieses Unternetz auch intra-autonome Router umfassen, die das Protokoll zur Leitweglenkung IBGP (Interior Gateway Protocol) umsetzen, bei dem es sich um das Verhalten des BGP-Protokolls für intra-autonome Router handelt. Die Kommunikationen gemäß diesem Protokoll sind in 1 durch gepunktete Linien dargestellt.
Im Fall von BGP-Protokollen (d. h. einschließlich IBGP, EBGP, ...) handelt es sich bei den ausgetauschten Informationen zur Leitweglenkung typischerweise um Routen.
Jeder andere Router (insbesondere integrierte), mit dem ein integrierter Router kommuniziert, wird im Folgenden als Peer-Router oder einfacher als Peer bezeichnet.
Dies bedeutet also, dass diese integrierten Router wesentliche Elemente des Netzwerks darstellen. Wenn sie beispielsweise im Fall einer Störung ihre Dienste zur Leitweglenkung nicht mehr bereitstellen können, ist die Funktion des Netzwerks beeinträchtigt, bzw. erfordert auf jeden Fall eine Umstrukturierung, die sich nachteilig auswirken kann.
Im Patent EP 1342340-B1 , das die Vorzeitigkeit gegenüber US 6910148-B1 , eingereicht am 7. Dezember 2000, beansprucht, wird ein System zur Leitweglenkung gemäß der Präambel zu Anspruch 1 beschrieben.
Es ist zudem wichtig, die Kontinuität der Dienste zur Leitweglenkung zu gewährleisten, die insbesondere von den integrierten Routern gewährleistet wird.
Zu diesem Zweck hat die Erfindung außerdem ein System zur Leitweglenkung gemäß Anspruch 1 zum Gegenstand.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung entsprechen diese Module zur Leitweglenkung einem Protokoll vom Typ BGP.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung umfasst jedes Modul zur Leitweglenkung:

• eine Vorrichtung, um im aktiven Zustand Informationen in Bezug auf ihren Status und auf den zugeordneten Peer-Router zu speichern, und
• eine Vorrichtung, um diese Informationen beim Umschalten dieses Moduls zur Leitweglenkung in den aktiven Status abzurufen.

Somit sind die Dienste zur Leitweglenkung aufgrund dieses Mechanismus zur Redundanz und zur Speicherung der Informationen der Module im aktiven und im Bereitschaftsmodus permanent funktionsbereit. Im Fall einer Störung funktioniert das Unternetz weiterhin normal, ohne dass diese Störung Auswirkungen auf ihr Verhalten hat.
Die Erfindung und ihre vorteile werden in der nachstehenden Beschreibung einer Ausführungsvariante der Erfindung deutlich, die in Bezug auf die beiliegenden Abbildungen erfolgt.
Die bereits erläuterte 1 stellt die typische Architektur eines Netzwerks vom Typ Internet dar.
2 stellt die Statusmaschine entsprechend dem Protokoll BGP dar.
Herkömmlicherweise wird das System zur Leitweglenkung in inter-autonomen Systemen gemäß der Erfindung innerhalb eines Internet-Routers umgesetzt. Genauer gesagt kann es innerhalb eines integrierten Routers umgesetzt werden.
Das System zur Leitweglenkung in inter-autonomen Systemen kann jedoch auch innerhalb eines Routers für inter-autonome Systeme oder auch innerhalb einer anderen Vorrichtung als einem Router umgesetzt werden. Anders ausgedrückt, findet es auch auf die Protokolle IBGP und EBGP Anwendung.
Das Protokoll BGP kann durch eine Maschine mit festen Zuständen dargestellt werden. Eine solche Maschine mit festen Zuständen kann für jeden Peer definiert werden, mit dem das System zur Leitweglenkung in inter-autonomen Systemen verbunden ist. In 1 weist der integrierte Router BR₁ daher zwei Moduleinheiten zur Leitweglenkung für jeden Peer BR₂ und BR₃ auf, wobei jedes dieser Module zur Leitweglenkung eine Maschine mit festen Zuständen BGP umsetzt.
Eine solche Maschine mit festen Zuständen ist in 2 dargestellt.
Beim ersten Zustand handelt es sich um den Status „Idle". Dies ist der Ausgangszustand, in dem die Maschine mit festen Zuständen startet. In diesem Zustand verfügt das System zur Leitweglenkung nur über Basisinformationen über den Peer.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung werden diese Basisinformationen gespeichert, damit sie beim Umschalten auf ein Modul im Bereitschaftszustand berücksichtigt werden können.
Diese Basisinformationen können Folgendes beinhalten:

• Die IP-Adresse (Internet Protocol) des Peers,
• Seine Kennung,
• Den Zustand seiner Statusmaschine (genauer gesagt der ihm zugeordneten Statusmaschine).

Beim Empfang eines „Start"-Ereignisses wechselt die Maschine mit festen Zuständen in den Zustand „Connect". Dann wird eine Verbindung mit dem Peer-Router im Bereich des Übertragungsprotokolls initiiert.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung handelt es sich bei diesem Übertragungsprotokoll um ein fehlertolerantes TCP- Protokoll (Transport Control Protocol). Es existieren zahlreiche fehlertolerante TCP-Protokolle. Darunter ist beispielsweise das in dem Artikel „Wrapping Server-Side TCP to Mask Connection Failures" von Lorenzo Alvisi, Thomas C. Bressoud, A. El-Khashab, K. Marzullo und D. Zagorodnov, Technical Report, Department of Computer Sciences, The University of Texas, Austin, Juli 2000, beschriebene Protokoll zu nennen.
Zudem ist das Protokoll HydraNet-FT zu nennen, das insbesondere in dem Artikel „Hydranet-FT: Network Support for Dependable Services" von G. Shenoy, S. Satapati und Riccardo Bettati beschrieben wird, der im Protokoll „Proceedings of the 20^th International Conference an Distributed Computing Systems", Mai 2000, erschienen ist.
Bei einem Fehler geht die Maschine mit festen Zuständen in den Status „Aktive" über, der darin besteht, auf eine TCP-Verbindung mit dem Peer zu warten. Nach einer bestimmten Zeit, wenn keiner der TCP-Verbindungsversuche erfolgreich ist, wechselt die Maschine mit festen Zuständen wieder in den Status „Connect", um einen erneuten TCP-Verbindungsversuch einzuleiten.
Wurde schließlich eine TCP-Verbindung hergestellt, übermittelt das Modul zur Leitweglenkung eine „Open"-Meldung und die Maschine mit festen Zuständen wechselt in den Status „OpenSent".
In diesem Zustand wartet das Modul zur Leitweglenkung auf den Empfang einer „Open"-Meldung von dem Peer. Beim Empfang einer solchen Meldung wechselt die Maschine mit festen Zuständen in den Status „OpenConfirm".
In diesem Status wartet die Maschine mit festen Zuständen auf den Empfang einer „KeepAlive"-Meldung. Diese „KeepAlive"-Meldungen werden regelmäßig zwischen den Modulen zur Leitweglenkung in inter-autonomen Systemen ausgetauscht, um sich gegenseitig darüber zu informieren, dass sie noch immer betriebsbereit sind.
Beim Empfang einer „KeepAlive"-Meldung wird die Verbindung als hergestellt betrachtet und die Maschine mit festen Zuständen wechselt in den Status „Established".
In diesem Status empfängt die Maschine mit festen Zuständen „KeepAlive"-Meldungen und „Update"-Meldungen. Diese „Update"-Meldungen enthalten Informationen zur Leitweglenkung, d. h. neue Routen oder Routenlöschungen.
Gemäß der Erfindung wird bei jedem Statuswechsel dieser neue Status gespeichert, so dass das Modul zur Leitweglenkung im Bereitschaftsstatus sofort in diesem Status starten kann.
Somit ist es nicht erforderlich, alle vorstehend beschriebenen Zustände zu durchlaufen, und das Umschalten von einem Modul zur Leitweglenkung auf ein anderes ist für den Peer transparent.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung werden neben den Basisinformationen, die gespeichert werden, wenn sich die Maschine mit festen Zuständen im Status „Idle" befindet, auch die empfangenen Informationen zur Leitweglenkung des Peer-Routers gespeichert (unabhängig davon, ob es sich dabei um neue Routen oder um Routenlöschungen handelt).
Dieser Speichervorgang kann mit Hilfe eines gemeinsamen Speichers für das aktive Modul zur Leitweglenkung und dem oder den Modulen zur Leitweglenkung im Bereitschaftsstatus durchgeführt werden.
Andere Ausführungsvarianten sind natürlich möglich und für den Fachmann ersichtlich. Insbesondere können die Module zur Leitweglenkung über ein prozessübergreifendes Kommunikationsmittel miteinander kommunizieren. Bei diesem prozessübergreifenden Kommunikationsmittel kann es sich beispielsweise um einen Software-Bus, wie z. B. den Software-Bus CORBA entsprechend den Spezifikationen der OMG (Object Management Group) handeln. Dem Schritt zur Speicherung kann dann ein Schritt zum Versand von Informationen an das oder die Module zur Leitweglenkung im Bereitschaftsstatus vorausgehen, die diese Informationen dann selbst speichern müssen, damit sie diese bei einem Statuswechsel abrufen können.
Wenn das Modul zur Leitweglenkung im aktiven Status abschaltet (entweder aufgrund einer programmierten Abschaltung oder aufgrund einer Störung), wird eines der Module zur Leitweglenkung im Bereitschaftsstatus aktiv. Es kann dann die von dem zuvor aktiven Modul zur Leitweglenkung gespeicherten Informationen berücksichtigen.
Einerseits kann der Status der Maschine mit festen Zuständen, der dem aktiv gewordenen Modul zur Leitweglenkung zugeordnet ist, auf den gespeicherten Status (d. h. auf den Status des vor der Störung zuletzt aktiven Moduls zur Leitweglenkung) gesetzt werden.
Andererseits kann das aktiv gewordene Modul zur Leitweglenkung die Informationen im Peer-Router (wie bereits erläutert, seine IP-Adresse etc.) und die von ihm empfangenen Informationen zur Leitweglenkung berücksichtigen.

Claims

System zur Leitweglenkung (BR1) in inter-autonomen Systemen, das mit Peer-Routern (BR2, BR3) verbunden ist, wobei das genannte System zur Leitweglenkung für jeden Peer-Router mindestens zwei Module zur Leitweglenkung umfasst, die die Leitweglenkung in inter-autonomen Systemen (AS1, AS2, AS3) gewährleisten, wobei sich zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur ein einziges Modul zur Leitweglenkung im aktiven Status befindet, wobei sich das oder die anderen Module zur Leitweglenkung im Bereitschaftsstatus befinden und ein Mittel die Möglichkeit bietet, das oder die genannten anderen Module zur Leitweglenkung vom Bereitschaftsstatus in den aktiven Status umzuschalten, wenn das Modul zur Leitweglenkung im aktiven Status abschaltet, wobei jedes der genannten Module zur Leitweglenkung ein Mittel umfasst, um im aktiven Status Informationen über seinen Status und den des zugeordneten Peer-Routers zu speichern, sowie ein Mittel, um die genannten Informationen abzurufen, wenn das genannte Modul zur Leitweglenkung in den aktiven Status umschaltet, wobei das System außerdem einen gemeinsamen Speicher für das aktive Modul zur Leitweglenkung und das oder die Module zur Leitweglenkung im Bereitschaftsstatus umfasst, um die genannte Speicherung und den genannten Abruf der Informationen auszuführen.
System zur Leitweglenkung (BR1) gemäß Anspruch 1, in dem die genannten Module zur Leitweglenkung einem Protokoll vom Typ BGP entsprechen.
System zur Leitweglenkung (BR1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Software-Bus CORBA umfasst, damit die Module zur Leitweglenkung miteinander kommunizieren können.
System zur Leitweglenkung (BR1) gemäß Anspruch 1 oder 2, in dem die genannten Informationen den Status der Maschine mit festen Zuständen umfassen, der dem genannten Modul zur Leitweglenkung zugeordnet ist, wobei das Modul zur Leitweglenkung, das in den aktiven Zustand umschaltet, auf diesen Status gesetzt wird.
System zur Leitweglenkung (BR1) gemäß dem vorgenannten Anspruch, in dem die genannten Informationen zudem Informationen über den zugeordneten Peer-Router (BR2, BR3) und die von dem genannten zugeordneten Peer-Router (BR2, BR3) empfangenen Informationen zur Leitweglenkung umfassen.
Router (BR1), der ein System zur Leitweglenkung gemäß einem der vorgenannten Ansprüche umfasst.