TWI295535B - Methods and apparatus providing rapid end-to-end failover in a packet switched communications network - Google Patents

Methods and apparatus providing rapid end-to-end failover in a packet switched communications network Download PDF

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TWI295535B TW094120235A TW94120235A TWI295535B TW I295535 B TWI295535 B TW I295535B TW 094120235 A TW094120235 A TW 094120235A TW 94120235 A TW94120235 A TW 94120235A TW I295535 B TWI295535 B TW I295535B
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Chang-Hwa Eric Lin
Craig Barrack
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Zarlink Semiconductor Inc
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Description

1295535 九、發明說明： 【發明所屬之技術甸域】 發明領域 …本專财請案係與2·年6月3()日中請之第麵㈣ 5唬美國專利連續申請案一同讓渡。 本發明有關於封包交換通訊，更特別的是用以檢測網 路故障與提供快速端對端故障替代之方法與裝置。 t先前技術3 發明背景 10 輯替代係現代通訊網路中最令人所需求之其中一種 功能。故障替代功能自動檢測在一通訊網路中所遭遇之一 通訊鏈結故障或-通訊網路節點故障，並將被影響的訊務 避開故障的通訊鏈結或故障的通訊網路節點交換至另一路 徑。從一路徑交換被影響的訊務到另一路徑之方法必須夠 15 f夬速’來能保障局優先性、高頻寬、或遇崩潰時即時流開。 現有提供故障替代之方式仰賴圧]^8〇21(1協定中之第 2層（Layer-2)跨距樹協定，此處引用為參考、及/或第3層 (Layer-3)路由控制協定，諸如但不限定為：邊界閘道協定 (BGP)，思科内部閘道路由協s(IGRp)，開路最短路徑優先 20 (〇SPF)，均於此處引為參考。用用Layer-2方式，跨距樹協 定動態地調整一組非週期邊緣，每當一通訊鏈結及/或一通 Λ網路節點故障時橫跨網路。Layer-3中，每當通訊網路拓 樸結構改變時，包括肇於通訊鏈結或通訊網路節點故障之 該變，路由控制協定計算另外的路由。 1295535 然而，前述兩種方式沒有一種提供充分的快速故障替 代來避免高優先性、高頻寬、或即時服務之服務瓦解。跨 距樹協定之一般收斂時間（用來計算一新的跨距樹的時間） 約為45秒左右。最近，一快速跨距樹協定IEEE802.1w，此 5 處引述為參考，被倡導用來縮減預期的收斂時間至5秒的極 小跨距樹/通訊網路。因此，以每一額外中繼段多5秒計算， 大跨距樹/通訊網路之收斂時間仍為數十秒。Layer-3路由重 计也是一樣的慢。 相關領域包括·· 2002年10月31日由王等人共同申請讓 10 渡之第10/284856號美國專利申請案，名稱「高有效性乙太 網路底板架構」、以及2002年12月20日由王等人共同申請讓 渡之苐10/326352號美國專利申請案，名稱「用於在高有效 性乙太網路之鏈結故障檢測裝置」，其為第1〇/284856號美 國專利申請案之部份繼續申請案。該兩者併供此處為參 15考。這些相關之共同申請讓渡的美國專利申請案描述以通 訊-網路-節點為基礎之故障替代功能，其中冗餘節點板和冗 餘父換結構板例常地執行附屬通訊鏈結整合性檢查，使得 當一鏈結故障被檢測到時，可各自獨立地初始化故障替代 至工作埠。 2〇雖餘_域描述了所欲新穎及有㈣巾繼段對巾繼段故 障替代通訊’路-節點·為基礎的功能，有必要提供快速端 對端故障替代功能性。 【考务明内】 發明概要 1295535 :::::的在於處理前述故障替代議題。 依據本發明之一層面， 代效用的方法及裝置。 訊網路一種增進故障替 依據本發明之另一屏， 5 10 15 提供之至少-通訊對話^關之與在通訊網路上所 其中一種動作的^ έ 匕蚪執行封包交換及路由 網路節點包括购替代功能性， 及至少—個心跳封包與對應二^經接收貧料封包以 類器；-種用來根據至少—心跳=之—崎流的硬體分 務流受網路故障所影響的硬體付之貧訊宣告訊 換與被影響的訊務流相聯之各处王益，及一種用來交 徑的硬體故障替代模組。貝/;封包至故障替代傳輸路 依據本發明之又另一眉 應於通訊網路上之一受監種對透過一傳輸路徑供 $方、>， 、活提供端對端故障替代保護 勺之封勺二-由匕3下列步驟：依據傳遞該受監視對話封 =封4頭中所儲存之資訊來產生1 送被定址到傳遞受監視對話之封包標頭中指定的—目2 路位址之心跳私封包；選擇性地宣告該受監視對話受 到通訊網路上該傳輸路徑產斗4 I生之一網路故障所影響；以及 將與該受影響之受監視對話相關聯的資料封包交換至一對 應的故障替代傳輸路徑。 快速故障替代受影響之端對端的優勢在於能繼續傳遞 所提供之通訊服務，而増進了通訊網路之恢復力及/或有效 20 1295535 圖式簡單說明 本發明之特點及優勢將由參照隨附圖式更進一步詳細 說明範例實施例而更加詳明·· 第1圖係一概示圖，其題 卜一 、/、、、不出依據本發明之一範示實施 例之範示實施，在通過通却 Λ、、、罔路之一路徑上所提供的服務 以及一心跳封包交換的一般條件； 第2圖係一概示圖，复显 ό、員不出依據本發明之另一範示實 施例之範不育施’一请森一, 、 又一、、、罔路故障之受保護對話其中與 受保護對話有關之内容僂私“ 10 徑 合得輸破父換這一故障替代傳輸路 圖係概不圖’其顯示出依據本發明之範示實施 “心$細故Ρ早替代機構之交換/路由網路節點元件； 第4圖係概不圖，其顯示出，依據本發明之範示實施 例，封包分類器之一範例架構； 15 a第5圖之訊務流圖顯示依據本發明之範示實施例，-上 _ 纟d罔路節點執行雙保護對話監測之範例方法步驟。 第6圖之訊務流圖顯示依據本發明之範示實施例，一下 游通訊網路節點回覆心跳請求之範例方法步驟；及 第7圖之訊務流圖顯示依據本發明之範示實施例，範例 〇 上游通訊網路節點處理壓縮於一心跳封包之心跳回復訊 息的範例方法步驟。 中相同的特徵標以相同的標記。 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 1295535 依據本發明之一範示賁施例，一種以硬體為基礎提供 快速端對端復原之故障替代方式。 一範例通訊網路節點架構提供對快速端對端故障替代 功能性之支援，其係參照2〇〇4年6月3〇日由Yik等人共同申 5凊與讓渡之第10/881226號美國專利申請案「用於交換環境 之組合管線分類與位址搜尋方法與裝置」來說明。 依據本發明之範示實施例，提供一種封包交換節點之 -端對端故障替代機構。快速故障替代係_種重要的功 能，其嘗試保障關鍵之端對端服務不會肇於區域的故障通 10 訊網路而潰解而持續地供應。 依據本發明之範示實施例，關聯順應性通訊網路節點 之硬體邏輯，執行操作於心跳封包上來檢測通訊網路故障 -卩實行端對端快速故障替代。為了探測當封包沿-傳輸路 «過通賴料，運送受倾對話讀包所㈣通訊網 15路節點建設之運作狀態，順應性通訊網路節點週期性地產 • j與傳輸"賊包，從通_路-端至另1並返回。當 -網路故障在讀測的路徑某處被檢測到時，硬體邏輯便 ==受保護端對端對話之訊務至-預定故障替 代備隐’而毋需管理處理器之介入。 20於通過一通訊網路沿著來源與目的之間路徑之故障通: 路建設，因應網路故障之料端触。”早通制 …經由二封包監視受保護對話，係採取與相同的對話 上從來源至⑽㈣_訊網路 寻輪路搜。此方式對傳統上運用最 1295535 大努力及無判斷之封包轉送技術的網際網路協定(ιρ)通訊 網路不會永遠可行。譬如··負載平衡可運用在當其中一路 由可能為具有相同ip位址目的之封包選擇不同的路由時。 然而，對大多數通訊網路這種方式是有效的，尤其在一控 5制良好的環境中時，譬如一3GIP通訊網路或一私人網路。 第1圖繪示一範例系、统100之範例高階架構。傳輸路徑 102為至少一個受保護對話運送封包1〇4通過通訊網路 106。具有通訊對話識別符之封包1〇4係由主機1〇8 a產生並 傳送到主機108-B及自交換/路由11〇-1(SR)sSR11〇 2穿過 10通訊網路106。經由傳輸路徑1〇2傳輸的封包104離開在 SR110-2通訊網路1〇6並經由通訊網路1〇6之一分佈部段114 被傳送到主機節點108-B。一對應的故障替代備用路徑112 跟著通訊網路106中不同的路由供應於SR11〇-1&SRn〇-3 之間。主機108-B亦具有一連接到sr11〇-3之下鏈（114)。 15 一般操作期間，SR11心1藉由運用傳輸路徑1〇2週期性 地傳送一心跳封包116至主機1〇8_B監視受保護對話之狀 態。一但接收到各個心跳封包116，SRU〇_2藉傳回一個反 向運行的心跳封包118到SRlm來回覆。依據本發明之另 一種實施，心跳封包116可被運送通過通訊網路1〇6之分佈 2〇部段114至一顧客化設備（以主機節點1〇8_b為例），譬如說一 顧客路由。依據這樣—種實施，亦提供關於通訊網路1〇6之 分佈部段114所遭受之輯之端對端故障替代保護。 爹考第2圖，若SRn〇-1不接收一心跳封包118在一預定 週期时間内回覆，則宣告關於該受保護對話之一故障條件 1295535 120已在沿著傳輸路徑102上某處發生。SRI 10-1將全部運送 孩受保濩對話之封包訊務從傳輸路徑丨〇2交換到故障替代 備用路徑112。依據本發明範示實施之一範例實施例，故障 替代備用路徑112—般被停用以保護通訊網路1〇6中展開的 5資源，其中在交換内容訊務到故障替代備用路徑112之前， 故障替代備用路徑112被啟用。 前述中說明内容封包104及受保護傳輸路徑1〇2之間的 關聯。現實中，封包訊務104被標予通訊對話/封包訊務流 識別符，受保護傳輸路徑102被相聯與一通訊對話及/或一 封包赠流。封包與-狀通崎話/封包贿流之關聯係 經由SR110-1之一封包分類器構件來判斷。傳統上，在判斷 各個封包10情通訊對話/封&訊務流之_聯時，封包分類 器運用應用在各封包104標頭之至少一個封包標頭棚位值 之規則。因此經分社封包谢可針對相襲的對話/封包 15訊務流導向工作中的受保護傳輸路徑繼或到故障替代備 用路徑，依據穿過通訊網路建設之傳輸路徑⑽的運作狀 態。 依據本發明之範示實施例，交換封包訊務到故障替代 備用路徑m係以硬體改變目的媒體存取控制（MAc)位 ^、或目的IP ADDR及目的MAC八職與遭遇網路故障之 受保護對話相關之封包標頭來執行。 f 3圖所繪係依據本發明之範示實施例之故障替代機 構之範例架構200 ’其顯示通訊網路設備運用之三種主要模 組。各模組如下更詳細的描述。 1295535 一分類器202，被用來： -識別心跳封包(請求116及回覆118兩者）； -轉送心跳封包116/118至一心跳處理器204;及 -識別屬於受保護對話/訊務流之資料封包1〇4。 5 心跳處理盗204被用來： -週期性地產生向外心跳請求封包116; -處理進來的經封包分類器202識別之心跳回復118 ; -宣告網路故障存在，由心跳封包116/118 ;及 -若一網路故障經宣告關於受保護對話/訊務流，通知 10 一故障替代模組206該宣告。 一故障替代模組206係用於從一工作中的傳輸路徑1〇2 父換屬於一特定對話/訊務流之封包至一備用傳輸路徑 112，藉取代與受保護對話/訊務流相關之標頭封包中的網 路位址。 15 依據本發明之範示實施例，分類器對抗硬體初始化之 分類規則，藉匹配封包標頭中攔位值分類接收到的封包 104/116/118到務。成務群組之多重對話可被歸屬於^ 單一訊務流，而有關多重對話及訊務流之封包可沿一特定 傳輸路徑102運送。前述中呈現第10/881226號美國專利申 20請案認可優先權之分類器202之一範例實施。其他範例實務 包括：利用三元内容可定址記憶體(TCAM)、利用微定序 器、或利用硬體狀態機器。一旦經接收之封包1〇4/116/118 匹配於一分類規則208，封包104/116/118被相聯與一對話/ 訊務流，且被指派一對應的對話/訊務流ID2i〇。一訊務流 12 1295535 係一種封包集合，其中 立邮# 吓有封包匹配相同的分類規則208 : 月著封包屬於對治或訊務群組。訊務流仍训於是被用 於參考-訊務流動作表214中之對應的項目212，其指定將 對所有對應於訊務流封包進行之動作之項目犯。雖然心跳 相對通汛對忐而產生，由於一訊務流可構成單一對 、如此處所述在-父換/路由11〇之封包處理可簡單意會 為贿流動作，而所有這方面的字眼「對話」和「訊務流」 係又替用於表不訊務流構成對話經由心跳封包受保護之利 而又保護。就訊務流動作更詳盡之解適請參看前述參考之 美國專利申Μ案第·以挪號，此處的相關訊務流動作涉 及心跳封包116/118之處理以及產生故障替代之動作。 依據一範例性的端對端故障替代實務，來源網路節點 SR110-1係被組配以依據各個受保護對話之兩種分類規則 208來操作。第一種規則為各受保護對話鑑識心跳封包 15 116/118。第二種規則208鑑識各受保護對話之對應資料封包 104 〇 定義識別心跳封包116/118及資料封包1〇4之分類規則 208係非法有彈性的。多重封包標頭欄位可隨著通配符增進 的彈性而精確的匹配。譬如，分類規則208可組配以匹配下 20 列攔位組合： 欄位名稱 描述 出Ul i阜 々仕|~| +白 ^- 封包之向外埠。可爲一貫體埠或一主幹堤 ' 進口卑 封包抵達之埠。 目的MAC 目的MAC位址 來源MAC 來源MAC位址 .......... VLAN ID ^ 12-位兀VLAN識別符 -......- 乙太型 /DSAP+SSAP 針對Ethernet-II或SNAP格式之封包之乙太型欄位。針對 802.3LLC格式，此欄位包含DSAP+SSAP ' 13 1295535 欄位名稱 描述 S1P 來源IP位址 "dip —- 目的IP位址 協定ID IP標頭中之協定識別符欄位 __ 來源UDP/TCP璋 目的-L4 目的UDP/TCP埠 使用者定義欄位 任何8·位元之使用者定義欄位 依據一範例實施，每一分類規則208亦具有一相聯的3-位元加權。若封包104/116/118分類傳回對應於多重規則之 多重匹配，分類器202根據規則權重選擇一規則208。 操作上，分類器202比較封包標頭之特定多重欄位與各 5 分類規則208(考慮任何通配符）的值，規則權重用於多重匹 配之選擇，而最後產生一個「最」匹配封包標頭之一單一 規則208。若多重規則匹配與具有最高權重之規則，則選為 匹配的規則。規則有可能具有相同的權重。 參考第4圖，規則208被指定為分類規則表216之項目， 10每一分類規則表項目具有與一訊務流11)210相關之一識別 符。若匹配具有相同權重之多重規則，於是依據特定實施， 選擇具有最高或最低規則項目識別符之規則208。 依據本發明之範示實施例，匹配的的分類規則表項目 識別符被用為訊務流ID210。 15 在一所接收封包被指派一訊務流Π3210後，分類器2〇2 利用訊務流ID210作為訊務流動作表214中執行表檢索之索 引。務流動作表214中之各訊務流動作表項目212指定一 串將在屬於對應訊務流之封包上進行之動作。譬如，再每 一項目212，一動作碼識別欲進行之主要動作、以及亦可指 20定之相關參數。訊務流動作表214中之每一項目212指定下 列範例資訊： 14 1295535 -一動作碼：對封包進行一訊務流邊碼動作； • 一目的埠對映/心跳攔位/轉送索引：此訊務流動作表 項目攔位依據動作碼而具有多重意義； -▽1^^1〇代替：啟用凡龍1〇代替； -VLAN ID: VLAN ID代替之替代值； _ XP/DP取代··能夠代換傳輸優先順序及卸下優先權； -XP :傳輸優先順序代換之代替值； -DP:卸下優先權代換之代替值； -Snoop:將此封包拷貝至一鏡射埠； -埠ID :鏡射埠規格； -TOSRe對映：能夠代換1?標頭中之T〇s/DSCi^位； - TOS/DSCP : TOS/DSCP欄位代換之代替值； -802· lp重新對映：封包標頭中代替8〇2 攔位(vlan 優先）； -802·1ρ : 802·1ρ欄位代換之代替值； -速率计1·為訊務流起用速率計量器； -計异·能狗收集訊務流之統計；及 -計量’數H索引：針對訊務流之計量器/計算索引 值0 20 現在之說明將僅著眼於故障替代相關動作，其他支援 的相關訊務流動作之詳細說明請參前提同時申請共同讓渡 之第10/881226號美國專利申請案。訊務流動作二二二定二 組大部份與故障替代功能性無關之綜合動作執行於已與一 特定訊務流相聯之-封包上。若其中—動作係與故障替代 15 1295535 相關，以故障替代模組206執行必要動作。 兩個攔位，尤其是：動作碼及目的埠對映/心跳攔彳立/ 轉送索引，有關於故障替代功能。下表描述相關範例動作 碼及相對參數： 動作碼 目的埠對映/心跳欄位/轉送索引位元 [28 ： 0] 動作 011 : 心跳封包上 動作 當位元[7]=1，位元[5 : 0]=故障替代對 話ID 若心跳回覆，位元[6]=0 ;若心跳請求 (以遠端節點初始），位元[6] = 1 若爲ICMP格式，位元[7]=〇 ;若爲利 用一可組配格式之特定模式，位元 [7]=1 傳過對話ID、心跳請求/回覆位 元、及封包格式位元’與心跳封包 本身，至心跳處理器204作更進一 步之處理。 100 : 資料封包上 動作屬於具 L2故障替代 之一受保護 訊務流 位兀[5 : 0]=至目的MAC重新對映表 218之索引 位元[6]FLOVF-E 位元[7]FLOVE-S 位元[8]FLOVE-H 當檢測到有關受監視對話之一故 障，訊務被交換到故障替代路徑 112利用一新的目的MAC ADDR， 其包含在目的MAC重新對映表 218之項目中。爲位址重新對映提 供至故障替代模組206之索引。 101 ： 資料封包上 動作屬於受 保護訊務流 具L3故障替 代之一受保 護訊務流 Γ位兀[5 : 0]=至目的IP重新對映表218 之索引 位元[6]FLOVF-E 位元[7]FLOVE-S 位元[8]FLOVE-H 當檢測到有關受監視對話之一故 障，訊務被交換到故障替代路徑 112利用一新的目的IP位址，其包 含在目的IP重新對映表218之項 目中。爲位址重新對映提供至故障 替代模組206之索引。 如前所示範例，利用旗標/位元來起用或停用故障替代 功能性： -FLOVF-E:故障替代功能啟用旗標/位元，若設為邏 輯南位準「1」，故障替代機構為對應的訊務流起用，其意 明著一旦一關於受監視對話之網路故障經宣告，訊務1〇4會 10被轉送至一特定的故障替代路徑112。 -FLOVE-H:硬體啟用旗標/位元，傳統上被硬體邏輯 2〇〇初始為邏輯低「0」。當心跳處理器2〇4宣告一網路故障 影響—受保護對話，心跳處理器204設定此位元為邏輯高位 準！」。若FLOVF-Ε也設為1(即起動自動故障替代功能性）， 16 !295535 則接著自動故障替代至一對應的故障替代傳輸路徑112。 -FLOVE-S:軟體啟用旗標/位元被設以高位準之供交 換内容訊務104到故障替代傳輸路徑112上之交換/路由110 控制，若FLOVE-S及FLOVF-E被設定，以硬體邏輯20〇旁路 5 網路故障宣告。 簡言之，依據發明之範示實施例，硬體邏輯2〇〇會針對 一特定受保護對話在硬體中執行MAC及/或IP位址重新對 映，若且唯若對應於對話之訊務流 (FLOVF-E=l)AND(FLOVE-H=l 或FLOVE-S=l)邏輯為真。 10 若要求不滿意（邏輯性描述），則構成受保護對話之每一封包 104會經由傳輸路徑1〇2被轉送。 依據本發明之範示實施例，當心跳處理器204宣告訊務 流遭受一網路故障，藉傳送一訊號220至指定對應訊務流id 之分類器202，導引封包沿著傳輸路徑1〇2被傳輸穿過通訊 15網路。一接收到訊號220，分類器202為訊務流將FLOVE-H 位元設為「1」。 依據本發明之範示實施例，故障替代模組206執行從來 自一故P早路徑之一封包至一備用路徑所必要之目的“人^位 址或目的IP位址代換交換。 20 分類器202提供故障替代模組206下列資訊： 一動作石馬一目的MACADDR或目的IPADDR代換； -被監視的對話ID; -被改變的封包； -無關故障替代功能性之其他訊務流動作參數，稍後 17 1295535 會被傳到訊務流動作模組222 ;及 -封包之一交換響應。 預備交換響應係由前述與共同申請與讓渡之第 10/881226號美國專利申請案範例中之分類器2〇2產生，且 包含父換/路由節點110之交換功能所需之資訊來妥適地傳 送封包104。交換響應包含大量的欄位，有關故障替代功能 性之攔位包括·· 欄位 敘述 目的位元對映 Ϊ口璋對映。一封包會被傳送至所有埠，其中目的對映中之對應 m兀包含一個1。 AN標籤外位 元 用於一新的VLAN之VLAN標籤外對映，對各埠均指定爲1， 時，無論封包是否會傳送與一 VLAN標籤。 VLAN TCI 士曰疋用於父換受監視對話之新的VLANID及8〇2.iP的優先順序 重新計算CRC 右议爲1，封包之CRC必被重計及代換。 代替來源MAC ADDR 又爲1，來源MAC位址必被代換以具有針對路由封包之出口埠 MACADDR之封包標頭僅。 ^ 當分類器 202提供故障替代模組206 —個重新對映任 務，故P早替代模組2〇6使用受監視對話id作為對重新對映表 10 218之一適當列的索引，表中各項目包括： -D-IPADDR:指定用來交換受監視對話之目的1?位 址。此項目僅用於目的IP位址代換。 -目的位元對映：指定用來交換受監視對話出口埠對 映。
15 — VLANTCI :指定用於交換受監視對話之新的VLAN ID及802·1ρ的優先順序。 -VLAN標籤外位元：指定用於—新的¥1^1^之乂][^1^ 標籤外對映，對各埠均指定為丨，當在埠上傳送時，無論封 包是否會傳送與一 VLAN標籤。 ° _ DMAC ·指定用來父換党監視對話之目的MAC位 18 1295535 止若ayer3重新對映會發生則指定下一中繼段說〔位 址0 右處理&包之動作碼指定L2位址重新對映，則在從 重新對映表218正確_目提取資訊之後，故障替代模組 5 206之功能包括： 藉以重新對映表項目中指定的值代替目的位元對 映、VLAN標籤外位元、AVLANTCI調整預備交換響應； -以重新對映表項目指定的值代替封包標頭中之目的 MAC位址；及 10 -隨封包標頭被調整，設定交換響應中之重新計算循 環冗餘檢查(CRC)位元為邏輯高位準「^」。 然而若處理封包之動作碼封包指定L2&L3位址重新對 映’故P早替代模組206之功能性會視封包是否被橋接或路由 而有所不同。若一L2資料庫搜尋結果相聯目的MAC位址與 15管理處理态埠’封包被路由。又，每當目的IP位址被改變， Layer 3 (IP)及Layer 4檢和（UDP或TCP亦必須改變。下表列 出四個IP重新對映方案各自進行之動作。 IP檢和及TCP或UDP檢和可增值地重計，如在本文中併 供參考之IETF一RFC一 1624中所述，僅考慮修改目的IP位址 20 (以及TTL ’如果適合的話）。 所有情況中，重新對映表218中之資訊係用來修正封包 標頭及交換響應： 方案 修正封包標頭 修正交換饗應 19 1295535 方案 修正封包標頭 修正交換響應 封包被橋接；封包非 UDP 或 TCP 代替目的MAC位址 代替目的IP位址 重計及代替IP檢和 代替目的位元對映 代替 VLANTCI 代替VLAN標籤外位元 設定重新計算CRC位 元 封包被橋接；封包係 UDP 或 TCP 代替目的MAC位址 代替目的IP位址 重計及代替IP檢和 重計及代替UDP或TCP檢和 代替目的位元對映 代替 VLANTCI 代替VLAN標籤外位元 設定重新計算CRC位 元 封包被路由；封包非 UDP 或 TCP 代替目的MAC位址 代替目的IP位址 將(TTL)存於IP標頭中之時間減1 重計及代替IP檢和 代替目的位元對映 代替 VLANTCI 代替VLAN標籤外位元 設定重新計算CRC位 元 設定代替SMAC位元 封包被路由；封包係 UDP 或 TCP 代替目的MAC位址 代替目的IP位址 將TTL減1 重計及代替IP檢和 重計及代替UDP或TCP檢和 代替目的位元對映 代替 VLANTCI 代替VLAN標籤外位元 設定重新計算CRC位 元 設定代替SMAC位元 依據本發明之範示實施例，壓縮在心跳封包116中之心 跳請求訊息與相關聯受監視之對話資料封包1〇4同方向傳 送，沿著傳輸路徑102從來源至目的。心跳回復訊息被壓縮 於心跳封包118中以逆向傳送，從目的至來源，以通知傳送 5者SR110-1已接收到對應的心跳請求。 依據本發明之一範示實施例實施，心跳封包116/118具 一網際網路控制訊息訊息協定(ICMP)格式。ICMp為用於ιρ 路由器及主機且廣為使用之一委託協定。利用預設ICMp格 式，有利於與其他品牌的設備交互運用。若主機節點l〇8 B 10實施擴及解決之ICMP協定，特定ICMP心跳請求封包116可 被指向一受保護對話之目的主機節點1〇8 B，但若icMp協 定之功能以一般在終端之主機節點軟體執行，招致對應於 心跳回復封包118之產生延遲。 下列為一範例心跳ICMP回響請求封包格式，運用於心 20 1295535 跳封包116 : 0 _ _ _15 16 __ 31 —版本 IHL TOS 總長 ^ ID 旗標 片段偏移 ~ TTL 協定 ID(=0x01) 標頭檢和 來源ip位址 目的ip位址 ICMP 型(=0x08) | ICMP 碼(=0x00) ICMP標頭檢和 TCMP識別符(嵌於較低位元組_之對話 ID) 序列碼 接下來那一範例心跳ICMP回響回復封包格式，運用於 心跳封包118 : 〇_15 16 31 版本 IHL TOS 總長 ID 旗標 片段偏移 TTL 協定 ID(=0x01) 標頭檢和 來源IP位址 目的IP位址 ICMP 型(=0x00) | ICMP 碼(=0x00) ICMP標頭檢和 ICMP識別符(嵌;^較低位元組之對話 ID) 序列碼 注意ICMP識別符欄位有兩個位元組長，且一般用於匹
10 配ICMP回響請求與其相關連回覆。依據本發明之範示實施 例’受監視對話ID係嵌於較低位元組：回響請求之ICMP型 為0x08,而一回響回覆2ICMP型為0x00。 依據本發明之範示實施例之另一種實施，心跳封包 116/118具有靈活的一般非ICMP格式，其可由運作管理人員 規劃以完整的符合應用之需。雖然一般格式提供一增進的 筮活性，故障替代機構可能不能與其他端節點交互運用。 此處說明分類器202辨識一心跳封包116/118並將其轉 送至心跳處理器204。針對具有一一般格式之心跳封包，、分 類器202自訊務流動作表214拾取，提供對話m、和是否經 壓縮心跳訊息為-請求或回覆之指示。針對具有格 式之心跳封包116/118,資訊被心跳處理器2〇4自封包標頭提 21 15 1295535 取，如前所述。 依據本發明之範示實施例，心跳處理器204保持追蹤用 於每一受保護對話之記錄之心跳封包資訊，每一記錄具有 產生心跳封包和監視對話狀態所需資訊： 5 -啟用旗標允許針對一對應對話之心跳請求封包116 的週期性傳輸； -一運作管理個人化組態心跳封包格式—針對每一受 監視對話之請求心跳封包H6之一可規劃格式。僅可應用於 運用一般心跳封包格式時； 10 '•一運作管理個人化組態交換回應在轉送包括但不限 於諸如下列資訊之封包116/118中指定交換封包116/118所 需資訊：一目的對映、VLAN規格、及一優先規袼(如此處 所述）； -一傳輸週期規格：為一受保護對話在連續不斷的心 15跳請求訊息（116)傳輸之間之一可規劃時間區間，以〇.ims 單位為例； -一傳輸計時器持續追蹤自針對一特定對話之一心跳 4求訊息（封包116)傳送起所逾時間，以〇 lms單位為例，· --可規劃反覆臨界值，在被宣告受監視對話遭遇網 20路故障前，指定可不收到一回應而傳送之連續不斷的心跳 請求訊息（封包116)量； -一反後汁數為，其追蹤未接收到一回應之連續不斷 的心跳請求訊息（封包116)傳送量；及 --訊務流ID210規袼與受保護對話相關聯。 22 1295535 依據本發明之範示實施例，與一受保護之傳輸路徑ι〇2 相關之上游的「來源」交換/路由節點11G-1週期性地產生及 傳达壓細於心跳封包i i 6中之心跳請求訊息來探測通訊網 路建設沿受保護傳輸路經1〇2上遭遇之狀態。參考第5圖， 5對每-受監視傳輸路徑1〇2，上游SR節點η〇ι之故障替代 功能500包括： -若啟用旗標= 1(502)，則以一之前述及之可規劃速率 開始傳輸步驟506中累計之計時器（5〇4);及 -(週期的)每當傳輸計時器達到傳輸週期5〇8 ’心跳處 10 理器204便： (i)為對話產生一心跳請求封包丨i 6(5 i〇); (11)產生一交換回應，指定用於轉送心跳請求封包ιΐ6之交 換資訊(512); ⑽於交換/路由網路節點110_u#心跳封包116及對應的 15 父換響應插入累計的封包訊務流(514); (iv) 重設傳送計時器（516);及 (v) 累計反覆計數器（518); 依據本發明之範示實施例，關於受保護之傳輸路徑 下游的「目的」或「目標」交換/路由節點110_2回覆收到的 20心跳請求訊息，故障替代功能600包括： -轉送步驟602中收到的心跳請求封包丨丨6到心跳處理 為204(604)，其中若封包具有一ICMp格式： (vi)核對ICMP檢和（606); (Vl1)若檢和正確，心跳處理器204則： 23 1295535 工)從封包標頭拾取對話ID(608); 2) 產生一心跳回復訊息來壓縮於ICMP心跳回復封包 118中(610); 3) 產生指定用於轉送心跳回復封包118之交換資訊的 5 一交換回應（612); 4) 於交換/路由節點110-2，將心跳回復封包118與交換 回應插入封包訊務流(614);及 5) 捨棄收到的心跳請求封包ii6(616); (in)若檢和正確（6〇6)，心跳處理器2〇4於是僅捨棄心桃 10 請求封包116(616)。選擇性地，心跳處理器204可通知 管理處理器接收到壞的心跳請求封包116(618)。 -若步驟602接收到的心跳請求封包116具有一般格 式，心跳處理器204和方法600則從步驟610繼續。 依據本發明之範示實施例，有關經保護之傳輸路徑1〇2 15下游的「目的」或「目標」交換/路由節點110-2傳送壓縮於 心跳封包118中之心跳回復訊息回到SR節點lio-i。當_心 跳回復封包118在SR節點110-1被接收時，分類器2〇2將其轉 送至心跳處理器204。 參照第7圖，針對具有ICMP格式之一心跳封包118，心 20 跳處理器204之故障替代功能700更包括： -若ICMP檢和正確(704)，轉送步驟(702)中收到的心 跳封包至心跳處理器204(706); -從封包標頭提取受監視的對話ID(708); -為對話重新設定反覆計數器（710);及 24 1295535 •捨棄心跳回復封包118(712)。 若CMP4双和正;，心跳處理器便更進一步捨棄接 收到的回覆心跳封包118。 若接收到的心跳回復封包118具一般格式，則心跳處理 5器204之故障替代功能包括： -從分類器202提供之一位置提取對話1〇(7〇8); _為對話重新設定反覆計數器（710);以及 -捨棄心跳回復封包118(712)。 如前述，響應於週期序列之N個心跳請求封包116，其 10中N針對每一受監視對話組配，若無心跳回復封包118被接 收，心跳處理器204判定一對話被一網路故障影響。 依據本發明之範示實施例，若反覆計數器中之值超過 反覆臨界值，心跳處理器204於是傳送一信號至分類器 202，表示對話遭遇故障事件。此信號會包含分類器2〇2運 15用以識別對應須被使用之故障替代傳輸路徑112之訊務流 (210)之對應訊務流ID210。心跳處理器2〇4亦需插斷與交換/ 路由節點110-1相關聯之管理處理器。 當分類器202接收來自心跳處理器204之交換信號，分 類益202之後於sfL務6il動作表214之對應訊務流登錄212中 20 設定FLOVE-H位元為高邏輯位準「1」。因此，訊務流之後 繼資料封包104會隨前述重新對映之定址被轉送到故障替 代模組206。 此處所述範例硬體實施所具有之高速故障替代功能包 括：唯一招致的延遲有關於識別出已發生網路故障所需之
25 1295535 時間。此檢測延遲係連續不斷的心跳請求間之傳輪區間產 物及故P早刖宣告之傳輪量（沒有相應的回覆)。兩參數係可 規劃的。選擇最佳化參數涉及權衡取何者為設計之選擇、。° 5
10 15
20 〜…心川π淋』給負、源利用$ 碩之問題，一心跳請求訊息可被嵌於資料封包（104)榡^ 中’包裝與^:監視訊務流之組成。_目標節點傳送一回暴 之請求可利用先前存在的被傳遞之資料封包1〇4標頭中: 何方便的攔位以單-位元編碼。可運用與前述實質等―文白 機構··明顯的差異在於，在包括一組代表心跳回復之二: 輯準位「1」位元串流之-資料封包期間，沒有特殊的= 封包被處理且^跳產生之計時機構觸發時間週期之終止。 處W實施例僅為舉例，—熟於此技術者可明瞭; W途貫施例離本發明精神之變化。發明之範嘴 申請專利範圍所界定。 1 【圖式簡單說^明】 第1圖係一概示圖’其顯示出依據本發明之-範示實施 例之範示實施，錢㈣朗路之―路徑上所提供的服務 以及一心跳封包交換的一般條件； 第媢係一概示圖，其顯示出依據本發明之另—範示實 施例之範示實施，一遭受—網路故障之受保護對話其中與 受保護對話有關之内容傳輸被交換道-故障替代傳輸路 徑； 例 ^圖係一概示圖’其顯示出依據本發明之範示實施 只& fe例故Ρ早替代機構之交換/路由網路節點元件； 26 1295535 第4圖係一概示圖，其顯示出，依據本發明之範示實施 例，封包分類器之一範例架構； 第5圖之訊務流圖顯示依據本發明之範示實施例，一上 游通訊網路節點執行受保護對話監測之範例方法步驟。 5 第6圖之訊務流圖顯示依據本發明之範示實施例，一下 游通訊網路節點回覆心跳請求之範例方法步驟；及 第7圖之訊務流圖顯示依據本發明之範示實施例，範例 一上游通訊網路節點處理壓縮於一心跳封包之心跳回復訊 息的範例方法步驟。 10 【主要元件符號說明】
100· · · ·系統 102····傳輸路徑 104····資料封包 106——通訊網路 108-B····目的主機節點 110· · · ·交換/路由 112····故障替代備用路徑 114· · · ·分佈部段 116· · · ·心跳封包 118 · · · ·心跳封包 200····故障替代機構 202····分類器 204.....^跳處理器 206····故障替代模組 208····分類規則 210· ·· ·對話/訊務流ID 212····訊務流登錄 214· ···訊務流動作表 216· · · ·分類規則表 218 ·· ··重新對映表 502-518····步驟 602-618····步驟 702-712····步驟 27

Claims (1)

1295535 1. 5 10 2· 15 3. 20 •申請專利範圍： 一種通訊網路節點，其用以在處理與透過-通訊網路 所供應之至少一通訊對話相關聯的封包時執行封包之 交換與路由安排其中一種處理，該網路節點包含. a. 一硬體分類器，其用以將至少—個接收到之資料封 包與至少-個心跳封包的其中—個與對應於該通訊 對話之訊務流相關聯，· b•一硬體心跳處理器，其用以依據從至少—個心跳封 ^所推何之歧來宣告該訊務流受1路故障所影C.::更Γ障替代模組，其用以將與該受影響之訊務 ^關聯之每-資料封包切換至—故料代傳輪路 如申請專利範圍第1項之網路節點，更包含用”別 器裝置。 I至该心跳處理器之一分類如申請專利項之網路節點， 更包含： 具中该心跳處理器 a·—心跳封包產生H 與—心跳回復封包其1種;產生—心跳請求封包b· ~傳送裝置，JL用# 回覆封包其中傳送該心跳請求封包與該心跳 C. -計時n，其用㈣職最後的㈣請開始已經過的時間長度；以及 、匕傳輸 28 1295535 4. 5. 10 6· d. -第-臨界暫存器’其^指定數心跳請求封包 傳輸動作間之時間長度。 如申請專利範圍第3項之網路節點，其中該心跳處理器 更包含： a· -反覆計數H，及㈣計數自該最後心跳回覆封包 被接收起所傳輸之心跳請求封包數；以及 b. -第二臨界暫存器’其用以指定自該最後心跳回覆 封包被接收起所傳輸之最大的心桃封包量。 如申請專利範圍第1項之網路節點，其中該等心跳封包 具有-網_路㈣訊息協定格仏—通錄式其中 一種格式。 2對透過—傳輸路徑供應於通訊網路上之受監視對 "提供端對端故障替代保護 步驟： 之方法，該方法包含下列 15 'Z㈣㈣受監視對話所傳遞封包之封包標頭中 匕呆存之貢訊來產生―心跳請求封包·， •Έ Φ破疋址到相對於該受監視對話所傳遞封包之標 c i擇=的一目的網路位址之該，請求封包； 20 該受監視對話受〜 d.將與該受二2路故障所影響;以及 至_ 又幾視對忐相關聯的資料封包切換 如a、應的故障替代傳輸路徑。 繼心跳封項之方法，更包含週期性地傳送後 29 1295535 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中一時間係被用來定 義連貫的心跳封包之間的時間週期。 9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中為宣告該受監視對 話受該網路故障所影響，該方法更包含：若對應於該 5 被傳輸之心跳請求封包之一心跳回覆封包未於一預定 時間週期内被接收，則宣告該受監視對話遭遇該網路 故障。 10. 如申請專利範圍第7項之方法，其中為宣告該受監視對 話受該網路故障影響，該方法更包含：若一心跳回覆 10 封包未接著多數個連續心跳請求封包傳輸之後接收， 則宣告該受監視對話遭遇該網路故障。 11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中為在一心跳回覆 封包未接著多數個連續心跳請求封包傳輸之後被接收 時，宣告該受監視對話遭遇該網路故障，該方法更包 15 括下列步驟： a. 隨每一心跳請求封包之傳輸累進一反覆計數器；以 及 b. 每當一心跳回覆封包被接收，重設與該受監視對話 相關聯之一反覆計數器。 20 12.如申請專利範圍第6項之方法，更包含提供該故障替代 傳輸路徑之一先期步驟。 13.如申請專利範圍第6項之方法，更包含： a.接收與該受監視對話相關聯之一資料封包和一心跳 封包其中一者；以及 30 1295535 b.轉送所接收之該心跳封包至一心跳處理器。 14.如申請專利範圍第13項之方法，其中係從處理心跳封 包判斷，而選擇性地宣告該受監視對話受一網路故障 影響。 5 15.如申請專利範圍第6項之方法，其中將與受影響之受監 視對話相關聯之資料封包切換到一對應故障替代傳輸 路徑上之步驟更包含：以與該故障替代傳輸路徑相關 聯之一目的媒體存取控制（MAC)位址來代替與該受影 響對話相關聯之每一封包標頭中之一（MAC)位址。 10 16.如申請專利範圍第6項之方法，其中將與該受影響之受 監視對話相關聯之資料封包切換至對應故障替代傳輸 路徑之步驟更包含： a. 以與該故障替代傳輸路徑相關聯之一目的MAC位 址來代替與該受影響對話相關聯之每一封包標頭中 15 的一目的媒體存取控制（MAC)位址；以及 b. 以與該故障替代傳輸路徑相關聯之一目的網際網路 協定(IP)位址代替在與該受影響對話相關聯之每一 封包標頭中的一目的IP位址。 31
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