一种多播网络系统和检测多播网络链路缺陷的方法

摘要

本发明公开了一种检测多播网络链路缺陷的方法，通过源端节点向所有分支链路发送缺陷检测报文，分支链路中的分支节点接收并向下转发缺陷检测报文，直至所有终端节点；再由终端节点根据缺陷检测报文的接收状态，检测分支链路的缺陷的方案，使得能够对多播网络实现全网链路缺陷的检测。本发明还公开了一种多播网络系统，系统中的源端节点向所有分支链路发送缺陷检测报文，直至所有终端节点；终端节点接收上层节点发送的缺陷检测报文，并根据缺陷检测报文的接收状态，检测分支链路的缺陷。这种多播网络系统能够实现全网链路缺陷的检测。

说明书

技术领域

本发明涉及多播网络技术领域，尤指一种多播网络系统和检测多播网络链路缺陷的方法。

背景技术

多播又称组播，是一种一点到多点或多点到多点的通信方式。随着因特网的发展，多播网络的应用越来越广泛，如视频点播、电视会议、远程学习等。

目前，多协议标签交换网络的运营与维护(Multi-Protocol LabelSwitching Operation and Maintenance，MPLS OAM)技术为MPLS多播网络提供了一套链路缺陷检测机制。MPLS OAM技术主要用于检测数据平面的点对点的链路缺陷，包括：标签交换隧道(Label Switched Path，LSP)中断、LSP标签交换错误、LSP标签合并错误、LSP自合并和拒绝服务(Denial ofService，DoS)等。

现有的LMPS OAM技术检测链路缺陷的方法只选择一部分关键路径进行保护，为其建立影子点到点LSP。其中，被保护的路径用于传送用户报文，影子点到点LSP用于传送连通性校验(Connectivity Verification，CV)报文或快速缺陷检测(Fast Failure Detection，FFD)报文。影子点到点LSP和被保护路径具有相同的每一跳行为(Per-Hop Behavior，PHB)。当影子LSP出现缺陷时，即认为被保护路径也出现了缺陷。

对于任何层次的一个LSP，源端标签交换路由器(Label SwitchingRouter，LSR)周期性地向LSP发送CV报文或FFD报文。宿端LSR实时性地检测CV报文或FFD报文的接收状态，期望能以相同的速率接收源端LSR发出的CV或FFD报文。

源端LSR发出的CV或FFD报文携带路径源端标识符(Trail TerminationSource Identifier，TTSI)用以区别发送该报文的LSR和LSP的信息。宿端LSR的检测都是基于源端LSR发送CV报文或FFD报文的周期进行的，在现有的协议中宿端LSR通过统计三个相邻接收周期内的期望和非期望CV或FFD报文的数量产生缺陷报告。

由宿端LSR生成的缺陷报告类型包括：LSP中断(dLOCV)、标签交换错误(dTTSI_Mismatch)、LSP标签合并错误(dTTSI_Mismerge)、LSP自合并(dExcess)等缺陷和拒绝服务(Dos)等攻击。另外，LSP的任何一个LSR都可以生成由MPLS承载层出现异常而导致的LSP数据平面的缺陷报告。

如果产生缺陷报告的LSR是宿端LSR，则宿端LSR向下一层LSP定时发出前向缺陷报告(Forward Defect Indicator，FDI)，用以将缺陷的类型和缺陷的位置告知下一层的LSP；同时，向本层LSP的源端LSR定时发出后向缺陷报告(Backward Defect Indicator，BDI)，用以将缺陷的类型和缺陷的位置告知源端LSR。BDI报文的传输通道与用户报文和FDI报文的传输通道不同，可以通过反向的LSP传输，也可以通过带外通道，如IP传输。

如果产生缺陷报告的LSR不是宿端LSR，则该LSR只向LSP的宿端LSR发送FDI报文，而不向源端LSR发送BDI报文，宿端LSR检测到此FDI报文后，向源端LSR发送BDI报文。

BDI和FDI报文携带ITU-T定义的字段，包括：

1)缺陷类型字段，ITU-T.1711中定义的缺陷类型；

2)缺陷位置字段，用发现缺陷的宿端LSR的编号或地址表示；

3)TTSI字段，遵循ITU-T.1711中的规定，如果缺陷类型是LSP中断，则将本地的TTSI回告给上层LSR；如果缺陷类型是标签交换错误或LSP标签合并错误，则将CV或FFD报文中携带的TTSI回告给上层LSR；如果接收到FDI报文，则将FDI报文中携带的TTSI回告给上层LSR。

宿端LSR根据本地的MPLS OAM缺陷状态和接收到的FDI报文的状态切换有效性状态机(Availability State Machine，ASM)的状态；源端LSR根据接收到的BDI报文的状态切换ASM的状态。

综上所述，现有的MPLS OAM技术检测链路缺陷的方法，对MPLS多播网络的少数关键路径提供了链路缺陷检测的机制，但没有对MPLS多播网络的全网链路提供缺陷检测机制，即没有提供端到端的多播链路缺陷检测机制。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种检测多播网络链路缺陷的方法，该方法能够检测多播网络全网链路的缺陷。

本发明实施例又提供一种多播网络系统，该系统能够实现全网链路缺陷的检测。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案具体是这样实现的：

本发明实施例公开了一种检测多播网络链路缺陷的方法，该方法包括：

源端节点向所有分支链路发送缺陷检测报文，分支链路中的分支节点接收并向下转发缺陷检测报文，直至终端节点；

终端节点根据缺陷检测报文的接收状态，检测所述分支链路的缺陷。

本发明实施例还公开了一种多播网络系统，该系统包括：

源端节点，用于向所有分支链路发送缺陷检测报文；

分支节点，用于接收上层节点发送的缺陷检测报文，并向下层节点转发所述缺陷检测报文，直至终端节点；

终端节点，用于接收上层节点发送的缺陷检测报文，并根据缺陷检测报文的接收状态，检测所述分支链路的缺陷。

由上述技术方案可见，本发明的实施例利用多播网络的树状结构特性，从源端节点向所有终端节点发送缺陷检测报文，再由每个终端节点实时检测缺陷检测报文的接收状态，并根据缺陷检测报文的接收状态发现链路缺陷的技术方案，能够对多播网络实现全网链路的缺陷检测。

附图说明

图1是本发明实施例一种检测多播网络链路缺陷的方法的流程图；

图2是本发明实施例一种多播网络系统的示意图；

图3是现有技术中MPLS多播网络结构以及本发明实施例缺陷检测报文的转发路径示意图；

图4是本发明实施例分支LSR或源端LSR接收到包含LSP中断缺陷标识的BDI报文时判断产生缺陷的位置的方法流程图；

图5是本发明实施例分支LSR或源端LSR接收到包含除LSP中断以外缺陷类型的BDI报文时判断产生缺陷位置的方法流程图；

图6是本发明实施例MPLS多播网络中的部分终端LSR发现缺陷时BDI报文的转发路径示意图；

图7是本发明实施例MPLS多播网络中部分LSR的FDI报文发送路径示意图；

图8是图3中的分支LSR B_10和B_21之间的链路出现LSP中断缺陷时，本发明实施例的方案发现链路缺陷的过程流程图；

图9是本发明实施例多播网络系统中的各节点的组成结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例利用多播网络树状结构的特性，对多播网络实现了全网链路的缺陷检测。

图1是本发明实施例一种检测多播网络链路缺陷的方法的流程图。如图1所述，该方法包括：

步骤101，源端节点向所有分支链路发送缺陷检测报文。

步骤102，分支链路中的分支节点接收上层节点发送的缺陷检测报文，并向下层节点转发所述缺陷检测报文，即缺陷检测报文沿和用户报文相同的路径转发，直至终端节点。

步骤103，终端节点接收上层节点发送的缺陷检测报文，并根据缺陷检测报文的接收状态，检测所述分支链路的缺陷。

图2是本发明实施例一种多播网络系统的示意图。如图2所示，完整的多播网络是树形结构的，包括源端节点、分支节点和终端节点。其中，

源端节点，用于向所有分支链路发送缺陷检测报文。

分支节点，用于接收上层节点发送的缺陷检测报文，并向下层节点转发所述缺陷检测报文，直至终端节点。

终端节点，用于接收上层节点发送的缺陷检测报文，并根据缺陷检测报文的接收状态，检测所述分支链路的缺陷。

在图2中，实线箭头是用户报文的发送路径，虚线箭头是缺陷检测报文的发送路径。缺陷检测报文沿和用户报文相同的路径转发。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下以MPLS多播网络为较佳实施例，对本发明实施例进一步详细说明。

图3是现有技术中MPLS多播网络结构以及本发明实施例缺陷检测报文的转发路径示意图。如图3所示，树形结构的MPLS多播网络包括：源LSRR_00，终端LSR L_02、L_20、L_21、L_22、L_30、L_31、L_32，以及源LSR和终端LSR之间链路中的分支LSR B_00、B_01、B_10、B_11和B_21。其中，各LSR代号中的R表示该LSR是源端LSR、B表示该LSR是分支LSR，L表示该LSR是终端LSR。实线箭头表示用户报文的转发路径，虚线箭头表示缺陷检测报文的转发路径。

如图3中虚线箭头所示，源LSR R_00周期性地向终端LSR L_02、L_20、L_21、L_22、L_30、L_31和L_32发送缺陷检测报文，缺陷检测报文和用户报文沿相同的路径经由各分支LSR转发。缺陷检测报文可以是现有的CV报文或FFD报文。每个终端LSR实时检测缺陷检测报文的接收状态，并根据缺陷检测报文的接收状态发现链路缺陷。例如终端LSR根据某几个相邻接收周期内接收到的期望和非期望的缺陷检测报文的数量发现链路的缺陷。当缺陷检测报文是CV报文或FFD报文时，终端LSR可以按照现有的ITU-T.1711协议中定义的规则发现链路的缺陷，并在正常状态和缺陷状态之间进行切换。

在图2所示的多播网络以及图3所示的MPLS多播网络中，源端节点向终端节点发送缺陷检测报文，而终端节点通过检测缺陷检测报文的接收状态可以确定链路是否产生缺陷，但并不能确定链路中产生缺陷的位置，即不能确定多播网络中链路的哪部分产生了缺陷。

为此，本发明实施例仍以MPLS多播网络为例提供了从多播链路的各个终端节点逐级向源端节点递归发现链路缺陷位置的技术方案。由于MPLS多播网络中的链路缺陷有很多种，包括：LSP中断、标签交换错误、LSP标签合并错误、LSP自合并等缺陷和拒绝服务等攻击；因此，本发明实施例针对不同链路缺陷的特性提供了两种发现链路缺陷位置的方法：一种是针对多播链路中断缺陷，如MPLS多播网络中的LSP中断缺陷的方法；另一种是针对多播网络中除多播链路中断以外的缺陷，如MPLS多播网络中的标签交换错误、LSP标签合并错误、LSP自合并等缺陷和拒绝服务等攻击的方法。

当某个终端LSR根据缺陷检测报文的接收状态发现了链路的缺陷时，周期性地向上层链路回告包含链路缺陷类型标识的后向缺陷报告BDI报文；上层链路中的分支LSR接收并向上层节点转发BDI报文，直至源端LSR。而某个分支LSR或源端LSR接收到BDI报文后，根据BDI报文中包含的缺陷类型标识是否为LSP中断缺陷标识，作两种不同的处理，判断产生缺陷的位置。当所述某个分支LSR判断出产生缺陷的位置在下层节点上时，可以停止向上层节点转发BDI报文，并向上层软件报告链路中产生缺陷的位置；当判断出产生缺陷的位置在上层节点上时，继续向上层节点转发BDI报文。

图4是本发明实施例分支LSR或源端LSR接收到包含LSP中断缺陷标识的BDI报文时判断产生缺陷的位置的方法流程图。如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤401，当前分支LSR或源端LSR接收到包含LSP中断缺陷标识的BDI报文后，向所有回告包含LSP中断缺陷标识的BDI报文的下层分支链路发送包含LSP中断缺陷标识的前向缺陷报告FDI报文，直至所有发现LSP中断缺陷的终端LSR。

步骤402，终端LSR，在接收到包含LSP中断缺陷标识的FDI报文时，向上层分支链路发送包含的缺陷类型标识为特定值的BDI报文；在没有接收到包含LSP中断缺陷标识的FDI报文时，继续向上层分支链路发送包含的缺陷类型标识为SP中断缺陷标识的BDI报文。上层分支链路中的分支LSR向上层LSR转发该BDI报文，直至当前分支LSR或源端LSR。

当终端LSR收到当前分支LSR或源端LSR发送的包含LSP中断缺陷标识的FDI报文时，表明当前分支LSR或源端LSR与终端LSR之间的链路中没有出现LSP中断缺陷。此时，终端LSR向上层链路发送包含的缺陷类型标识为特定值的BDI报文，包含的缺陷类型标识为特定值的BDI报文经由上层链路中的分支LSR转发，直至当前分支LSR或源端LSR。所述特定值可以由通信协议统一作出规定。

当终端LSR没有收到当前分支LSR或源LSR发送的包含LSP中断缺陷标识的FDI报文时，表明当前分支LSR或源LSR与终端LSR之间的链路中出现了LSP中断缺陷。此时，终端LSR继续向上层链路发送包含LSP缺陷标识的BDI报文，包含LSP中断缺陷标识的BDI报文经由上层链路中的LSR转发，直至当前分支LSR或源端LSR。

步骤403，当前分支LSR或源端LSR根据再次接收到的BDI报文中所包含的缺陷类型标识，判断产生缺陷的位置。

如果当前分支LSR或源端LSR再次收到的BDI报文中的缺陷类型标识仍为LSP中断缺陷标识时，则可以确定产生LSP中断的位置在当前分支LSR或源端LSR的下一层次的链路上；否则，当前分支LSR再次收到的BDI报文中的缺陷类型标识不是LSP中断缺陷标识，而是特定值时，则可以确定LSP中断产生在当前分支LSR之上的链路中，此时当前分支LSR停止发送FDI报文，同时向上一层次的LSR发送包含LSP中断缺陷标识的BDI报文，由上一层次的LSR通过同样方法确定缺陷位置。如此直至多播链路的源端LSR。

图5是本发明实施例分支LSR或源端LSR接收到包含除LSP中断以外缺陷类型的BDI报文时判断产生缺陷位置的方法流程图。如图5所示，该方法包括以下步骤：

步骤501，当前分支LSR或源端LSR接收到包含除LSP中断缺陷标识以外的缺陷类型标识的BDI报文后，判断回告包含相同缺陷类型标识的BDI报文的分支链路数量是否少于当前分支LSR或源端LSR的总分支链路数量，是则执行步骤502，否则执行步骤503。

步骤502，确定该类型的缺陷产生在当前分支LSR或源端LSR的下层链路上。

步骤503，当前分支LSR将接收到的BDI报文转发给上一层的LSR。所述上层的LSR执行步骤501确定产生缺陷的位置，当不能确定产生缺陷的位置时，再上一层的LSR继续执行步骤501，依此类推，直至能够确定产生缺陷的位置。

当向当前分支LSR回告包含相同缺陷类型标识的BDI报文的分支链路数量等于当前分支LSR的总分支链路数量，即所有分支链路都回告包含相同缺陷类型标识的BDI报文时，则不能确定产生缺陷的位置在当前分支LSR的下层链路上。

这是因为当缺陷产生在当前分支LSR以上的链路中或产生在当前分支LSR下的所有分支链路上时，当前分支LSR的所有分支链路都回告包含相同缺陷类型标识的BDI报文，因此，此时当前分支LSR不能确定产生缺陷的位置在下一层次的LSR上。但当前分支LSR以上的链路中产生缺陷的概率要远大于当前分支LSR下的所有分支链路产生相同缺陷的概率。此时，当前分支LSR将接收到的BDI报文转发到上一层次的LSR上，由上一层次的LSR通过同样的方法确定产生缺陷的位置，如此直至多播链路的源LSR。

当向源端LSR回告包含相同缺陷类型标识的BDI报文的分支链路数量等于源端LSR的总分支链路数量，即所有分支链路都回告包含相同缺陷类型标识的BDI报文时，可以确定产生缺陷的位置在源端LSR的所有下层分支链路上。

图6是本发明实施例MPLS多播网络中的部分终端LSR发现缺陷时BDI报文的转发路径示意图。在图6中，实线箭头表示用户报文的转发路径，反向的虚线箭头表示终端LSR L_20、L_30、L_31、L_32和L_22发现缺陷，并向上发送BDI报文，直至源端LSR R_00的路径。BDI报文可以通过反向的LSP传输，也可以通过带外通道，如IP传输。

图7是本发明实施例MPLS多播网络中部分LSR的FDI报文发送路径示意图。如图7所示，实线箭头表示用户报文的转发路径；虚线箭头表示源端LSR R_00接收到终端LSR L_20、L_30、L_31、L_32和L_22回告的包含LSP中断缺陷标识的BDI报文时，向回告BDI报文的下层分支链路发送FDI报文的路径；点划线箭头表示分支LSR B_10接收到终端LSR L_20、L_30、L_31和L_32回告的包含LSP中断缺陷标识的BDI报文时，向回告BDI报文的下层分支链路发送FDI报文的路径；点线箭头表示分支LSR B_21接收到终端LSR L_30、L_31和L_32回告的包含LSP中断缺陷标识的BDI报文时，向回告BDI报文的下层分支链路发送FDI报文的路径；两点一划线箭头表示分支LSR B_11接收到终端LSR L_21回告的包含LSP中断缺陷标识的BDI报文时，向回告BDI报文的下层分支链路发送FDI报文的路径。FDI报文的传输通道与用户报文的传输通道相同。

为使上述技术方案更加清楚，下面参照图3，举一个具体的发现多播链路缺陷的例子。

图8是图3中的分支LSR B_10和B_21之间的链路出现LSP中断缺陷时，本发明实施例的方案发现链路缺陷的过程流程图。如图8所示，包括以下步骤：

步骤801，终端LSR L_30、L_31和L_32根据缺陷检测报文的接收状态检测到链路中的LSP中断缺陷，并周期性地向上层链路回告包含LSP中断缺陷标识的BDI报文。

步骤802，上层链路中的分支LSR B_21接收到L_30、L_31和L_32回告的包含LSP中断缺陷标识的BDI报文后，向L_30、L_31和L_32发送包含LSP中断缺陷标识的FDI报文。

步骤803，L_30、L_31和L_32接收到包含LSP中断缺陷标识的FDI报文后，向B_21发送包含的缺陷类型标识为特定值的BDI报文。

步骤804，B_21接收到L_30、L_31和L_32发送的包含的缺陷类型标识为特定值的BDI报文后，确定缺陷没有产生在下层节点上，从而继续向上层分支LSR B_10发送包含LSP中断缺陷标识的BDI报文。

步骤805，B_10接收到B_21发送的包含LSP中断缺陷标识的BDI报文后，向B_21发送包含LSP中断缺陷标识的FDI报文。

此时，由于分支LSR B_10和B_21之间的链路出现LSP中断缺陷，B_21接收不到B_10发送的包含LSP中断缺陷标识的FDI报文，从而L_30、L_31和L_32也接收不到包含LSP中断缺陷标识的FDI报文，而继续向上层链路发送包含LSP中断缺陷标识的BDI报文，并由B_21转送至B_10。

步骤806，B_10再次收到B_21发送包含LSP中断缺陷标识的BDI报文，确定LSP中断缺陷产生在LSR B_10和B_21之间的链路中。

至此，不仅发检测到了MPLS多播网络中的链路缺陷，并且确定了MPLS多播网络链路中产生缺陷的位置。

图9是本发明实施例多播网络系统中的各节点的组成结构示意图。为简单起见，图9中只给出了多播网络系统中的一个包含源端LSR 901、分支LSR905和终端LSR 909的分支链路。如图9所示，源端LSR 901包括：BDI接收模块902，源端缺陷处理模块903和FDI发送模块904；分支LSR 905包括：BDI收发模块906，分支缺陷处理模块907和FDI收发模块908；终端LSR 909包括：BDI发送模块910，终端缺陷处理模块911和FDI接收模块912。

下面说明图9所示的各功能模块在判断产生缺陷的位置时实现的功能，包括：

当终端LSR 909检测到分支链路的缺陷后，BDI发送模块910周期性地向BDI收发模块906发送包含缺陷类型的BDI报文。BDI收发模块906将接收到的BDI报文发送给分支缺陷处理模块907。分支缺陷处理模块907根据BDI报文中的缺陷类型进行不同的处理：

1)当BDI报文中的缺陷类型为除LSP中断以外缺陷类型时，分支缺陷处理模块907判断发送包含相同缺陷类型标识的BDI报文的分支链路数量是否少于当前总分支链路数量，是则确定该类型的缺陷产生在当前分支LSR905的下层链路上；否则不能确定该类型的缺陷产生在当前分支LSR 905的上层链路还是下层链路上，此时，分支缺陷处理模块907控制BDI收发模块906向BDI接收模块902转发BDI报文。

2)当BDI报文中的缺陷类型为LSP中断缺陷类型时，分支缺陷处理模块907控制FDI收发模块908向FDI接收模块912发送包含LSP中断缺陷标识FDI报文，并根据再次收的BDI报文中的缺陷类型标识判断产生缺陷的位置。包括分两种情况：

a)如果分支LSR 905和终端LSR 909之间的链路没有产生LSP中断缺陷，则FDI接收模块912将接收到FDI报文并发送给终端缺陷处理模块911；终端缺陷处理模块911接收到所述FDI报文后控制BDI发送模块910向BDI收发模块906发送包含特定值的BDI报文；BDI收发模块906将BDI报文发送给分支缺陷处理模块907。

b)如果分支LSR 905和终端LSR 909之间的链路产生了LSP中断缺陷，则FDI接收模块912将接收不到FDI报文；此时，BDI发送模块910继续向BDI收发模块906发送包含LSP中断缺陷类型标识的BDI报文；BDI收发模块906将该BDI报文发送给分支缺陷处理模块907。

因此，当分支缺陷处理模块907再次接收到的BDI报文中包含的缺陷类型仍为LSP中断缺陷类型时，分支缺陷处理模块907可以确定LSP中断缺陷产生在分支LSR 905的下层链路上；当分支缺陷处理模块907再次接收到的BDI报文中包含的缺陷类型为特定值时，分支缺陷处理模块907可以确定LSP中断产生在分支LSR 905的上层链路上，并控制BDI收发模块906向BDI接收模块902转发BDI报文，从而由源端LSR 901进一步确定产生LSP中断缺陷的位置。

源LSR 901判断缺陷位置的方法同分支LSR 905，这里不再复述。

上述实施例中的技术方案，同样适用于其它类型的多播网络的缺陷检测，例如以太网计数的多播网络。将上述方案应用于其它多播网络时，只要修改缺陷检测报文、前向缺陷报告和后向缺陷报告的类型，使其符合其它多播网络的传输协议要求即可。

综上所述，本发明实施例利用多播网络的树状结构特性，从源端节点向终端节点发送缺陷检测报文，再由每个终端节点实时检测缺陷检测报文的接收状态，并根据缺陷检测报文的接收状态发现链路缺陷的技术方案，能够发现多播网络全网链路的缺陷。本发明实施例还利用从多播网络的终端节点逐级向源端节点递归发送缺陷报告的方案，能确定多播网络链路中产生缺陷的位置。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。