一种基于链路层发现协议进行链路质量检测的方法及系统

摘要

一种基于链路层发现协议进行链路质量检测的方法及系统，网络设备以单位时间T

说明书

技术领域

本发明涉及数据产品交换机领域，尤其针对交换机的拓扑管理领域，实现对链路质量进行实时检测的方法和系统。

背景技术

LLDP协议是802.1ab中定义的新协议，它可使设备向邻近的其他设备发出其状态信息的通知，并且所有设备的每个端口上都存储着定义自己的配置信息，如果需要，还可以向与它们直接连接的邻近设备发送更新的信息，近邻的设备会将收到的信息存储在标准的简单网络管理协议(SNMP)管理信息库(MIB)中。网络管理系统可从MIB处查询出当前第二层的连接情况。LLDP不会配置也不会控制网络元素或流量，它只是报告第二层的配置。802.1ab中的另一个内容是使网络管理软件利用LLDP所提供的信息去发现某些第二层的矛盾之处。IEEE目前使用的是IETF(The Internet Engineering TaskForce----互联网工程任务组)现有的物理拓扑、接口和Entity MIBs(实体管理信息库)。

简单说来，LLDP是一种邻近发现协议。它为以太网网络设备，如交换机、路由器和无线局域网接入点定义了一种标准的方法，使其可以向网络中其他节点公告自身的存在，并保存各个邻近设备的LLDP信息。例如设备配置和设备识别等详细信息都可以用该协议进行公告。

LLDP信息是定期传输的，并且只在一定的期限内保留。IEEE已经定义了一个建议的传输频率，即每30秒传输一次。LLDP设备在收到邻近网络设备发出的LLDP信息后，将LLDP信息存储在一个IEEE定义的简单网络管理协议(SNMP)管理信息库(MIB，Management Information Base)中，并且在一定的时限内保持有效。MIB是网络管理数据的标准，在这个标准里规定了网络代理设备必须保存的数据项目、数据类型，以及允许在每个数据项目中的操作。每个网络设备都有同样的MIB，网络设备会根据自身状态生成各个数据项目的数据或称MIB值。网管可以通过SNMP协议，获取或设置(当MIB节点定义为可设置时才能设置)每个网络设备的MIB值，得到该网络设备的所有统计内容，通过对多个设备统计内容的综合分析即可实现基本的网络管理。

目前的所有链路质量检测方法，如申请号为CN200410048222的中国专利申请公开的“在实现多链路协议时进行链路检测的方法”，申请号为CN200410091250的中国专利申请公开的“一种维护链路检测与恢复方法”，申请号为CN200610127707.4的中国专利申请公开的“一种实现端到端的链路检测、路由策略倒换的方法及装置等，在进行链路质量检测时都需要在链路中额外增加数据流量来实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于链路层发现协议进行链路质量检测的方法及系统，无需消耗额外资源，且易于实现。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于链路层发现协议进行链路质量检测的方法，包括：

网络设备以单位时间T₁为周期，采集各LLDP接收端口在单位时间T₁内收到的链路层发现协议LLDP数据包数M₁，并在管理信息库MIB保存当前采集的各LLDP接收端口的LLDP数据包数M₁；

网络管理系统对每一待检测链路进行质量检测时，从该链路目的端口所在网络设备的MIB获取当前采集的该目的端口在单位时间T₁内收到的LLDP数据包数M₁的信息，并得到该链路的源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂，计算出该链路当前的丢包率η＝(1-M₁/M₂)×100％。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂是按以下方式推定的：

所述网络管理系统从所述链路源端口所在网络设备的MIB中获取当前设置的该源端口LLDP数据包的发送间隔T₂的信息，从所述链路目的端口所在网络设备的MIB中获取当前设置的该目的端口进行数据采集的单位时间T₁的信息，将T₁/T₂作为推定的所述源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂；或者

所述网络管理系统从本地配置信息中直接读取所述目的端口进行数据采集的单位时间T₁和所述源端口的LLDP数据包的发送间隔T₁，将T₁/T₂作为推定的所述源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述链路源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂是按以下方式直接获取的：

所述网络设备以单位时间T₁为周期采集各LLDP发送端口在单位时间T₁发送的LLDP数据包数M₂，并将当前采集的各LLDP发送端口在单位时间T₁发送的LLDP数据包数M₂保存在MIB中；

所述网络管理系统从所述链路的源端口所在网络设备的MIB中直接获取当前采集的所述源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

对每一待检测链路进行质量检测时，所述网络管理系统先从所述源端口所在网络设备获取信息，其中包括所述发送间隔T₂的信息，然后将新获取的发送间隔T₂与上一次保存的发送间隔T₂进行比较，如果两者相等，再从所述目的端口所在网络设备获取信息，进行丢包率的计算；如果两者不相等，更新保存的发送间隔T₂，结束对该链路的此次质量检测。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述网络管理系统判断新获取的发送间隔T₂与上一次保存的发送间隔T₂不相等时，还通知所述链路目的端口所在网络设备重置对LLDP数据包数M₁的采集；所述网络设备收到该通知后，将当前采集的LLDP数据包数M₁置为初始值或无效值，并重新启动对该目的端口在单位时间T₁内收到的LLDP数据包数M₁的采集；

所述网络管理系统对每一待检测链路进行质量检测时，在获取LLDP数据包数M₁后还判断该LLDP数据包数M₁是否为初始值或无效值，如果不是，再进行丢包率的计算，否则，直接结束对该链路的此次质量检测。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述网络设备按以下方式采集各LLDP接收端口在单位时间T₁内收到的LLDP数据包数M₁：

所述网络设备为每一LLDP接收端口设置一第一定时器，其定时时间等于单位时间T₁，对每一LLDP接收端口，启动采集后，先等待一段设定的时间，然后启动该第一定时器，并执行以下处理：

a)对各LLDP接收端口收到的LLDP数据包进行计数；

b)在所述第一定时器的定时时间到后，将当前计数值即本次采集的各LLDP接收端口的LLDP数据包数M₁写入MIB或更新MIB中原有的LLDP数据包数M₁；

c)将所述计数值清零，重启第一定时器，返回步骤a)开始下一轮的采集。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述网络管理系统是按照设定的检测间隔时间，对链路数据库中支持LLDP协议且处于连接状态的所有链路进行循环检测，该检测间隔时间大于或等于所述单位时间T₁。

进一步地，上述方法还可具有以下特点：

所述LLDP数据包接收端口进行数据采集的单位时间T₁设置为相应LLDP数据包发送端口的LLDP协议数据包发送间隔T₂的30倍～50倍。

本发明提供的基于链路层发现协议进行链路质量检测的系统，包括网络设备和网络管理系统，所述网络设备中包括管理信息库MIB模块，所述网络管理系统中包括链路数据库模块，其中：

所述网络设备还包括第一数据采集模块，用于以单位时间T₁为周期，采集各LLDP接收端口在单位时间T₁内收到的链路层发现协议LLDP数据包数M₁，并在MIB模块保存当前采集的LLDP数据包数M₁；

所述网络管理系统还包括数据统计模块和数据计算模块，其中：

所述数据统计模块用于在进行链路质量检测时，从链路数据库模块获取支持LLDP协议且处于连接状态的各待检测链路的源端口、目的端口、源端口所在网络设备和目的端口所在网络设备的信息，从各链路目的端口所在网络设备的MIB获取当前采集的目的端口在单位时间T₁内收到的LLDP数据包数M₁的信息，并得到各链路源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂，将M₁和M₂传送给所述数据计算模块；

所述数据计算模块用于根据M₁和M₂，计算出各链路当前的丢包率η，有η＝(1-M₁/M₂)×100％。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：所述数据统计模块按以下方式得到所述LLDP数据包数M₂：

所述数据统计模块从该源端口所在网络设备的MIB中获取当前设置的该源端口LLDP数据包的发送间隔T₂的信息，从该链路的目的端口所在网络设备的MIB中获取当前设置的该目的端口进行数据采集的单位时间T₁的信息，将T₁/T₂作为推定的该源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂；或者

所述数据统计模块从本地配置信息中直接读取所述目的端口进行数据采集的单位时间T₁和所述源端口的LLDP数据包的发送间隔T₁，将T₁/T₂作为推定的该源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：

所述网络设备还包括第二数据采集模块，用于以单位时间T₁为周期，采集各LLDP发送端口在单位时间T₁发送的LLDP数据包数M₂，并将当前采集的LLDP数据包数M₂保存在MIB中；

所述网络管理系统中的数据统计模块从所述链路的源端口所在网络设备的MIB中直接获取当前采集的所述源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂。

进一步地，上述系统还可具有以下特点：

所述数据统计模块对每一待检测链路进行质量检测时，先从所述源端口所在网络设备获取信息，包括所述发送间隔T₂的信息，然后将新获取的发送间隔T₂与上一次保存的发送间隔T₂进行比较，如果两者相等，再从所述目的端口所在网络设备获取信息以及M₁和M₂的传送；如果两者不相等，更新保存的发送间隔T₂，不再从所述目的端口所在网络设备获取信息，也不再进行M₁和M₂的传送。

本发明所述方法与现有技术相比，在LLDP协议启动的基础上，可以使用户清楚的看到所有链路的丢包率，从而了解当前网络链路的质量。本方法不会增加额外的网络负担和设备负担，宜于实现和展示，还可以按需求对每条链路进行不同精度的监控，从而使用户对庞大、复杂多变的网络的链路质量监控变得异常简单。同时，本方法增强了LLDP协议的功能，使其可以被广泛的应用，从而更容易被各个厂商接受、成为国际标准协议。

附图说明

图1是本发明第一实施例系统的模块图；

图2是本发明第一实施例数据采集过程的流程图；

图3是本发明第一实施例数据处理和状态判定过程的流程图。

具体实施方式

标准LLDP协议工作方式为：设备的端口每隔一段时间向对端发送一个数据包，对端邻居收到此包后解析其中数据，从而知道此条链路的存在。为了保证链路一直存在，链路两端的端口都需要不断发送数据包，即网络中每条存在的链路中都会有定时、不间断的LLDP数据包在传送。而且LLDP协议的数据包很小，大约200字节左右，不会额外增加网络负担。

本发明根据LLDP协议的这一特性，利用目前LLDP协议所发送的数据包进行链路检测，统计出一段时间内数据包的丢包率，并根据丢包率分析出链路的质量。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

第一实施例

本实施例的链路质量检测系统包括网络管理系统(文中也简称为网管)和网络设备，如图1所示，其中：

网络设备上包括数据采集模块和MIB模块，其中：

数据采集模块，用于以单位时间T₁为周期，采集网络设备各个LLDP数据包接收端口在单位时间T₁内收到的LLDP数据包数M₁，并在MIB模块保存当前采集的LLDP数据包数M₁。

MIB模块，用于保存网络设备的当前状态信息，其中包括当前采集的各LLDP数据包接收端口在单位时间内T₁收到的LLDP数据包数M₁、单位时间T₁及LLDP数据包的发送间隔T₂的信息。

网络管理系统包括链路数据库模块、数据统计模块、数据计算模块、状态判定模块、业务模块和显示模块，其中：

链路数据库模块，用于管理和保存网络中各链路的信息，包括各链路的源端口、目的端口、源端口所在网络设备(文中也简称为源端口设备)、目的端口所在网络设备(文中也简称为目的端口设备)信息，以及链路的通断状态信息等。该模块可采用已有技术中的模块。

数据统计模块，用于从链路数据库模块获取每一条待检测链路的源端口、目的端口、源端口设备和目的端口设备的信息，从源端口设备的MIB模块获取源端口当前的LLDP数据包发送间隔T₂的信息，从目的端口设备的MIB模块获取当前设置的目的端口进行数据采集的单位时间T₁及在单位时间T₁内收到的LLDP数据包数M₁的信息，推定源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂＝T₁/T₂，并将M₁和M₂传送到数据计算模块。

可选地，数据统计模块还可以将新获取的发送间隔T₂与上一次保存的发送间隔T₂进行比较，在两者相等时，再从目的端口设备获取单位时间T₁和LLDP数据包数M₁的信息，进行M₂的推定以及M₁和M₂的传送；在两者不等时，更新保存的发送间隔T₂，不再从目的端口设备获取单位时间T₁和LLDP数据包数M₁的信息，也不再进行M₂的推定以及M₁和M₂的传送。可选地，数据统计模块在两者不等时，可以通知目的端口设备重新启动对该目的端口在单位时间T₁内接收的LLDP数据包数M₁的采集。

数据计算模块，用于计算出各条链路当前的丢包率η并传送给状态判定模块，η＝(1-M₁/M₂)×100％；

状态判定模块，用于根据各链路的丢包率以及设定的丢包率与链路质量状态的对应关系分别判定各链路的质量状态如好、良好、差等等，并将各链路质量状态传送给业务模块和显示模块，丢包率也可以传送给业务模块和显示模块。

业务模块，用于根据各链路的质量状态和/或丢包率产生相应的业务，如数据入库，产生告警或其他预定义业务。其中数据入库是指将各链路的丢包率、各链路质量状态为差的时间段和当天所有链路的平均质量状态等信息保存到网管的数据库。

显示模块，用于将各链路的质量状态和/或丢包率显示给用户，较佳用直观、差异化的图形界面显示给用户。

对于本发明而言，在数据计算模块得到链路的丢包率后即可认为已完成了对链路进行质量检测。状态判定模块、业务模块和显示模块是可选的。

基于以上系统，本实施例链路质量检测方法包括网络设备上执行的数据d采集过程和网管上执行的数据处理和状态判定过程。

数据采集过程以单位时间T₁为周期，采集网络设备上各个LLDP协议数据包接收端口在单位时间T₁内收到的LLDP数据包数M₁，并在MIB保存当前采集的各接收端口的LLDP数据包数M₁。具体地，如图2所示，在网络设备上，对每个LLDP数据包接收端口执行以下步骤：

步骤210，启动采集后，等待一段设定的时间，启动一第一定时器，该第一定时器的定时时间等于单位时间T₁；

可以在LLDP协议启动后，或者接收到网管的相应通知后，启动每个LLDP数据包接收端口的采集。启动采集后，因为不知道第一个包的到达时间，所以要等待一段时间，等待链路中数据包流量稳定下来，再启动第一定时器进行计数。该等待时间也可以由网管在MIB中设置，如可以为3s-20s。

单位时间T₁应大于LLDP数据包的发送间隔T₂，较佳为发送间隔的30倍～50倍。网管可将T₁和T₂写入到网络设备的MIB来完成对该单位时间T₁和发送间隔T₂的配置，T₁和T₂也可由网管进行修改。

步骤220，对收到的LLDP数据包进行计数；

步骤230，第一定时器的定时时间到后，将当前计数值即本次采集的LLDP数据包数M₁写入MIB或更新MIB中原有的LLDP数据包数M₁，然后将计数值清零，重启第一定时器，返回步骤220开始下一轮的数据采集。

本实施例的数据处理和状态判定过程中，对每一条待检测的链路，从该链路源端口设备的MIB获取源端口当前的LLDP数据包发送间隔T₂的信息，从该链路目的端口设备的MIB获取当前设置的目的端口进行数据采集的单位时间T₁及在单位时间T₁内收到的LLDP数据包数M₁的信息，计算出该链路当前的丢包率η＝(1-M₁*T₂/T₁)×100％，进而根据设定的链路质量状态与丢包率的对应关系判定该链路当前的质量状态。

先在网管中设置一第二定时器，其定时时间为检测间隔时间，本发明对检测间隔时间的取值不作限定，较佳为大于等于单位时间T₁如为T₁的整数倍。网管对链路数据库中所有支持LLDP协议且处于连接状态的链路进行循环检测，当然本发明并不限定于此，也可以由网络管理人员对选择的链路进行检测，或者按设定的时间点进行检测(间隔不一定相同)等等。

网络管理系统对每一条待检测链路的具体处理流程如图3所示，包括：

步骤310，从链路数据库获取该链路的源端口、目的端口、源端口设备和目的端口设备信息；

步骤320，从源端口设备的MIB获取源端口当前的LLDP数据包发送间隔T₂的信息；

步骤330，将新获取的发送间隔T₂与上一次保存的发送间隔T₂相比较，如果两者不相等，执行步骤340，如果两者相等，执行步骤350，

T₂的初始值可设置为任意在发送间隔T₂的取值范围之外的值如为0。

步骤340，用新获取的发送间隔T₂更新保存的发送间隔T₂，对该链路的该次质量检测结束；

若是源端口LLDP数据包的发送间隔有所改变，那么采集模块统计出的数据可能不准确，所以直接结束该链路的此次质量检测，也即此次质量检测没有确定的结果。至于该链路当前的质量状态如何确定本发明不做限定，如可以沿用上一次的检测结果，可以空缺，等等。

在其他实施例中，网管在新获取的发送间隔T₂与上一次保存的发送间隔T₂不相等时，还可以重置目的端口设备上该目的端口的LLDP数据包数M₁的采集，即将该目的端口的LLDP数据包的计数值清零，当前采集的LLDP数据包数M₁置为初始值或无效值(如超过正常的取值范围)，并重启该目的端口的第一定时器。这样可以使得对目的端口的数据采集马上重新进行，避免下次检测时读取到的LLDP数据包数M₁包含了发送间隔T₂未修改之前源端口发送的LLDP数据包。

相应地，网管在对某链路进行质量检测时，从目的端口设备读取的LLDP数据包数M₁为初始值或无效值时，不再进行丢包率的计算和对链路质量状态的判定，直接结束该链路的此次质量检测。因为M₁为初始值或是无效值时，说明目的端口设备还没有采集到有效的LLDP数据包数M₁。

但是，上述重置并非是必须的，对检测的结果影响有限。另外，当检测时间间隔是单位时间的两倍时，下一次检测就可以保证获取的LLDP数据包数M₁是有效的了。

步骤350，从目的端口设备的MIB获取当前设置的目的端口进行数据采集的单位时间T₁及在单位时间T₁内收到的LLDP数据包数M₁的信息；

步骤360，计算出该链路当前的丢包率η＝(1-M₁/M₂)×100％，并根据计算出的丢包率和设定的丢包率与质量状态的对应关系判定该链路当前的状态。

根据丢包率判定链路的质量状态可以采用现有的各种方法，如将质量状态定义为好、良好、差等多个等级(这里可以有非常多的划分方式)，每个等级对应于一个由预设阈值限定的区间，将丢包率和预设的阈值比较，即可判定各个链路当前的质量状态。本发明对具体的判定方法也不作限定。

之后，还可以根据链路的丢包率和/或质量状态产生相应的业务，如数据入库，产生告警或其他预定义业务等，并将各链路的丢包率和/或质量状态显示给用户。可以为每种链路质量状态定义一种显示方式，并据此显示所得到的链路质量状态，使用户直观的了解此链路质量状况。

需要特别说明的是，上述流程中虽然包括状态判定的内容，但是，因为丢包率已经可以直接反应链路的质量，本发明的链路质量检测不一定需要根据丢包率做链路质量状态的判定，可以直接将丢包率作为链路质量检测的结果。此时，可以略去上述流程中关于状态判定的相关内容。

第二实施例

本实施例与第一实施例相比，网管是直接获取源端口设备当前采集的源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂，而非是推定的，但实现相对复杂一点。另外，本实施例不进行链路质量状态的判定。

相应的系统中，网络设备上包括第一数据采集模块、第二数据采集模块和MIB模块，其中：

第一数据采集模块与第一实施例的数据采集模块相同，不再重复。

第二数据采集模块，用于以单位时间T₁为周期，采集网络设备各个LLDP数据包发送端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂，并在MIB模块保存当前采集的LLDP数据包数M₂。

MIB模块保存的状态信息与第一实施例相比，增加了当前采集的各LLDP数据包发送端口在单位时间内T₁内发送的LLDP数据包数M₂的信息。

本实施例网络管理系统的模块结构包括链路数据库模块、数据统计模块和数据计算模块，其中，链路数据库模块和数据计算模块与第一实施例是相同的。本实施例中：

数据统计模块，用于从链路数据库模块获取每一条待检测链路的源端口、目的端口、源端口设备和目的端口信息，从源端口设备的MIB模块获取当前采集的源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂的信息，从目的端口设备的MIB模块获取当前采集的目的端口在单位时间T₁内收到的LLDP数据包数M₁的信息，并将M₁和M₂传送到数据计算模块。

可选地，数据统计模块还可以在从源端口设备的MIB模块获取所述LLDP数据包数M₂的信息的同时，获取当前设置的源端口LLDP数据包的发送间隔T₂，然后与上一次保存的发送间隔T₂进行比较，在两者相等时，再从目的端口设备获取LLDP数据包数M₁的信息，将M₁和M₂传送到数据计算模块；在两者不等时，更新保存的发送间隔T₂，不再从目的端口设备获取LLDP数据包数M₁的信息，也不再进行M₁和M₂的传送。可选地，可以重置目的端口设备对该目的端口的LLDP数据包数M₁的采集。

基于以上系统，本实施例链路质量检测方法包括网络设备上执行的两个数据采集过程和网管上执行的数据处理过程。

一个采集过程用于采集LLDP协议数据包接收端口在单位时间T₁内收到的LLDP数据包数M₁，与第一实施例相同，不再赘述。另一个采集过程用于以单位时间T₁为周期，采集LLDP协议数据包发送端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂，并在MIB中保存当前采集的LLDP数据包数M₂。两个采集过程是很相似的，LLDP数据包数M2的采集过程中需要使用一定时时间等于单位时间T1的第二定时器，但启动或重启该定时器后不需要等待一段时间，而可以直接进行计数。

本实施例在数据处理过程中，对每一条待检测的链路，从该链路源端口设备的MIB获取当前采集的该源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂的信息，从该链路目的端口设备的MIB获取当前采集的该目的端口在单位时间T₁内收到的LLDP数据包数M₁的信息，然后根据公式η＝(1-M₁/M₂)×100％计算出该链路当前的丢包率η。

进一步地，网管可以先从源端口设备的MIB获取当前设置的源端口的发送间隔T₂和所述LLDP数据包数M₂的信息，并将新获取的发送间隔T₂与上一次保存的发送间隔T₂比较，在两者相等时，再从目的端口设备获取LLDP数据包数M₁的信息，进行丢包率的计算，在两者不等时，更新保存的发送间隔T₂，不于进行丢包率的计算，结束对该链路的此次质量检测。并可重置目的端口设备对该目的端口的LLDP数据包数M₁的采集。

在上述实施例的基础上，本发明还可以进行一些修改和变化。例如，在LLDP数据包的发送间隔T₂在由网管统一配置或者网络设备与网管间对该参数有实时同步的机制时，也可以直接从网管本地配置信息中直接读取单位时间T₁和发送间隔T₁，推定出链路的源端口在单位时间T₁内发送的LLDP数据包数M₂。