[發(fā)明專利]基于集中式控制平面的路徑狀態(tài)回報(bào)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610939349.0
• 申請日: 2016-11-01
• 公開（公告）號: CN107070673B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱煜煌;徐浩然;藍(lán)元良;劉景豊
• 申請（專利權(quán)）人: 中華電信股份有限公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/26;H04L12/703;H04L12/721
• 代理公司: 北京戈程知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

本發(fā)明提出了一種基于集中式控制平面的路徑狀態(tài)回報(bào)方法，可以追蹤數(shù)據(jù)流所流經(jīng)的實(shí)際路徑狀態(tài)，協(xié)助網(wǎng)絡(luò)管理者及其網(wǎng)管應(yīng)用程序更有效率地分析與排除故障。本發(fā)明的設(shè)計(jì)著重于與其他網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)組件的兼容，透過將檢測封包的辨別信息填在payload中，因此能在不限制封包header的使用與修改的前提下，獲得正確的檢測結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)一種路徑狀態(tài)回報(bào)方法，尤指一種符合成本效益，著重于與其他網(wǎng)絡(luò)管理應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)組件的兼容，能在不影響其他應(yīng)用程序的前提下與其結(jié)合，組成更完善的檢測工具，或是作為網(wǎng)絡(luò)自我優(yōu)化之用，并且采用集中式的控制平面路徑狀態(tài)回報(bào)演算機(jī)制，能夠追蹤數(shù)據(jù)流所流經(jīng)的實(shí)際路徑，對網(wǎng)絡(luò)管理者及網(wǎng)管應(yīng)用程序提供更有效率地分析與排除障礙能力，有效減少了CAPEX(Capital Expenditure_資本性支出)和OPEX(Operating Expenditure_營運(yùn)性支出)的基于集中式控制平面的路徑狀態(tài)回報(bào)方法。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，交換器與路由器除了需要轉(zhuǎn)發(fā)封包，亦需要了解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌Q定將數(shù)據(jù)流的封包傳遞到目的地所需經(jīng)過的路徑。如圖1傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖所示，負(fù)責(zé)決定路由規(guī)則的控制平面11分散在各個(gè)交換器與路由器中，網(wǎng)絡(luò)管理者13若需要自定義路由規(guī)則，則必須連入各網(wǎng)絡(luò)組件中分別設(shè)定。

此外，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的各網(wǎng)絡(luò)組件為了了解網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞缺匾畔ⅲ枰舜私粨Q各種信息，如鏈路層發(fā)現(xiàn)協(xié)議(Link Layer Discovery Protocol，LLDP)封包，透過交換各自所認(rèn)知到的網(wǎng)絡(luò)信息，彼此同步對于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c狀態(tài)的認(rèn)知，再根據(jù)事先定義好的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或路由規(guī)則，由網(wǎng)絡(luò)組件各自決定如何轉(zhuǎn)送收到的封包。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的問題包含但不限于：

將控制平面分散在硬件資源低落的交換器與路由器中，限制了網(wǎng)絡(luò)的功能與彈性。

龐大數(shù)量的信息交換使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率低落。

各網(wǎng)絡(luò)組件各自決定轉(zhuǎn)發(fā)行為的特性，讓網(wǎng)絡(luò)管理者難以有效地偵測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)并除錯(cuò)。

由于其分布式的控制平面，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)缺乏集中管理的機(jī)制，無法提供一個(gè)有效的網(wǎng)絡(luò)管理工具供網(wǎng)絡(luò)管理者13追蹤網(wǎng)絡(luò)信息以進(jìn)行除錯(cuò)。在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題時(shí)或因維運(yùn)而需要獲取網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理者13只能主動取得各交換器或路由器的日志21并分析，或透過遠(yuǎn)程主機(jī)或路由器回傳的reply 22封包間接取得網(wǎng)絡(luò)信息，如圖2A-2B傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)除錯(cuò)方式示意圖所示。

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模超過一定程度時(shí)，交換器的日志21數(shù)量便會難以分析，且網(wǎng)絡(luò)管理者13無法實(shí)時(shí)獲得所需要的網(wǎng)絡(luò)信息。此外，由于網(wǎng)絡(luò)管理者13無法確定封包的路徑，只能對所有交換器與路由器的日志21進(jìn)行分析。另一方面，透過遠(yuǎn)程主機(jī)或路由器所傳回的reply22封包所能間接取得的信息類型有限，難以作為維運(yùn)的有效根據(jù)。若因網(wǎng)絡(luò)狀況無法回收端對端的reply 22封包，就無法經(jīng)由此方式獲取所必須的路徑與網(wǎng)絡(luò)信息。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中最知名的網(wǎng)絡(luò)除錯(cuò)工具包括ping和traceroute。Ping的運(yùn)作原理是向目標(biāo)主機(jī)丟出ICMP echo要求，并根據(jù)收到的響應(yīng)封包計(jì)算封包的遺失率與往返時(shí)間。Ping的缺點(diǎn)是所能取得的網(wǎng)絡(luò)信息較少，較難只根據(jù)其結(jié)果進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)除錯(cuò)。Traceroute可以取得封包在IP網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中所經(jīng)過的路由器列表，其運(yùn)作原理是向網(wǎng)絡(luò)依序丟出擁有不同存活時(shí)間(Time to Live,TTL)值的ICMP要求封包，透過所收回的ICMP超時(shí)封包取得路徑上各路由器的信息。Traceroute的缺點(diǎn)是只能取得路由器的信息，無法取得路徑上的完整信息，如交換器與鏈結(jié)的狀態(tài)。此外，traceroute的作法會對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較多封包，若路徑上共有n個(gè)路由器，traceroute則會對路徑上的路由器造成共計(jì)O(n²)次的轉(zhuǎn)發(fā)行為。