[發明專利]面向多播流量的帶內遙測方法、交換設備節點以及計算機可讀存儲介質

有效

• 申請號: 202011245597.8
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112866002B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 潘恬;鄭?;汪碩;黃韜;劉韻潔
• 申請（專利權）人: 網絡通信與安全紫金山實驗室
• 主分類號: H04L41/12
• 分類號: H04L41/12;H04L43/02;H04L43/0829;H04L49/201;H04L49/25;H04L49/55
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 徐曉鷺

本發明公開了一種面向多播流量的帶內遙測方法、交換設備節點以及計算機可讀存儲介質，無論單路多播還是多路多播，該方法只在第一個包插入INT元數據，其他復制包INT報頭全部清空，這樣最大限度的降低了INT報頭的冗余量以及占用的網絡負載；該帶內遙測方法所述采用的存儲結構，利用redis的hash加set的結構完成全部數據的組織和保存；根據該存儲結構，本發明提出了相應的多播樹恢復算法和丟包檢測機制，監控中心的監控程序可以定期掃描redis數據庫，批量完成對多個多播樹、網絡拓撲的恢復和檢測，通過分析“圖”的結構和屬性，間接分析多播是否存在丟包。

技術領域

本發明涉及網絡遙測技術領域，特別是面向多播流量的帶內遙測方法、交換設備節點以及計算機可讀存儲介質。

背景技術

隨著業務應用的推陳出新和用戶規模的不斷增長，網絡呈現出“高速率、大規模、多接入、不可預期”的特點。人們對網絡的需求不斷提高，對其服務質量不斷提出新的要求。如何高效的監測和管理網絡流量，快速定位網絡故障，已經成為現有網絡和未來網絡發展的巨大挑戰。

傳統的網絡測量協議，例如SNMP，由于其低效的輪詢方式，并不能保證測量結果的及時性以及覆蓋率。主機驅動的Pingmesh利用服務器發送ping探測數據包，以提供網絡范圍的端到端延遲測量。但是這種方式并不能探測到每一跳的狀態數據，例如轉發時延、隊列積壓程度等。

隨著協議無關的轉發架構以及P4編程語言的出現，使得業界引入了帶內網絡遙測(In-band?Network?Telemetry，簡稱INT)技術。帶內網絡遙測(INT)由Barefoot、Arista、Dell、Intel和VMware于2015年共同提出，是一種不需要網絡控制平面干預，網絡數據平面收集和報告網絡狀態的框架。在帶內網絡遙測架構中，交換設備轉發處理攜帶遙測指令(Telemetry?instructions)的數據包。當遙測數據包經過該設備時，這些遙測指令告訴具備網絡遙測功能的網絡設備應該收集并寫入何種網絡狀態信息。數據包處理流程如下：1.普通數據報文到達帶內網絡遙測系統的第一個交換節點時，帶內網絡遙測模塊插入INT頭部，將INT頭部所指定的遙測信息封裝成元數據(MetaData，MD)插入到INT頭部之后；2.報文轉發到中間節點時，設備匹配INT頭部后插入MD；3.報文轉發到帶內網絡遙測系統最后一跳時，交換設備匹配INT頭部插入最后一個MD并提取全部遙測信息并通過gRPC等方式轉發到遙測服務器。4.遙測服務器解析遙測報文內的遙測信息，上報給上層遙測應用程序。應用INT技術可以為數據中心的故障檢測、流量工程、網絡可視化等提供有效支撐。

INT技術的提出更多是基于單播流量。而多播流量在當今網絡中也是一種非常重要的流量類型，有其自身的特點。多播是一種點對多點的通信方式，是節省網絡帶寬的有效方法之一。當需要將一個節點的數據傳送到多個節點時，無論是采用重復的單播通信方式，還是采用廣播方式，都會嚴重浪費網絡帶寬。多播能使一個或多個多播源只把數據包發送給特定的多播組，而只有加入該多播組的主機才能接收到數據包。目前，IP多播技術被廣泛應用在網絡音頻/視頻廣播、AOD/VOD、網絡視頻會議、多媒體遠程教育、和虛擬現實游戲等方面。針對多播流量，如果只是簡單應用傳統的INT方案，會大大增加網絡測量的代價，比如大量重復的INT?metadata數據會隨著數據包的復制而多次復制，大大占用網絡帶寬；重復的INT?metadata數據上傳到監控服務器時，增大監控程序的計算處理時延等。所以，本發明提出了面向多播流量的帶內遙測技術，優化傳統INT技術應用在多播流量上的不足。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明基于INT和P4提出一種輕量化的，面向多播流量的帶內遙測方法。

本發明提供的面向多播流量的帶內遙測方法包括以下步驟：

步驟一，根據路由表，交換設備節點對數據包進行復制處理，只在第一個包插入INT元數據，將其他復制包INT報頭全部清空；

步驟二，所述交換設備節點對數據包進行轉發，記錄當前交換設備節點的設備id；