使用乙太網oam的ip網絡和性能監視的製作方法

2023-05-15 01:56:16

專利名稱：使用乙太網oam的ip網絡和性能監視的製作方法
技術領域：
本發明涉及鏈路狀態協議控制的乙太網絡(link state protocolcontrolled Ethernet network)，更具體而言，涉及鏈路狀態協議控制的乙太網絡中的操作、管理、和維 護(OAM)。
背景技術：
數據通信網絡可以包括各種計算機、伺服器、節點、路由器、交換機、橋接器 (bridge)、集線器、代理、和相互耦合併被配置為相互傳遞數據的其它網絡設備。這些設備 在本文中將稱為「網絡元件」。通過利用網絡元件之間的一個或多個通信鏈路，在網絡元件 之間，通過傳遞諸如網際協議分組、乙太網幀、數據單元、段、或數據的位/字節的其它邏輯 關聯等協議數據單元，經由數據通信網絡來傳送數據。特定的協議數據單元可以被多個網 絡元件處理並在其通過網絡在其源與其目的地之間行進時穿過多個通信鏈路。通信網絡上的各種網絡元件使用在本文中稱為協議的預定義規則集來相互通信。 使用不同的協議來支配通信的不同方面，諸如應如何形成用於在網絡元件之間傳輸的信 號，協議數據單元應看起來像的各種方面、應如何由網絡元件處理協議數據單元或路由協 議數據單元通過網絡，並且應如何在網絡元件之間交換諸如路由信息的信息。乙太網是已被電氣和電子工程師協會(IEEE)定義為乙太網絡架構中的標準 802. 1的眾所周知的聯網協議，連接到網絡的設備為在任何給定時間使用共享電信路徑的 能力而競爭。在使用多個橋接器或節點來互連網絡段的情況下，常常存在到同一目的地的 多個潛在路徑。此架構的益處在於其提供橋接器之間的路徑冗餘並允許以附加鏈路的形式 向網絡添加能力。然而，為了防止形成環路，常常使用生成樹來限制業務在網絡上廣播或泛 洪(flood)的方式。生成樹的特性是在網絡中的任何一對目的地之間僅存在一個路徑，因 此，可以通過觀察分組來自哪裡而「獲悉」與給定生成樹相關的連接性。然而，生成樹本身 是限制性的，常常導致在生成樹上的鏈路的過度利用和不是生成樹的一部分的鏈路的未利
為了克服實現生成樹的乙太網絡中固有的某些局限性，在題為「Provider Link State Bridging」的2006年10月2日提交的申請No. 11/537，775中公開了一種鏈路狀態 協議控制的乙太網絡，該申請的內容通過引用結合到本文中。如本申請中更詳細地描述的 那樣，不是通過使用與透明橋接組合的生成樹協議(STP)算法在每個節點處利用獲悉的網 絡視圖，而是在鏈路狀態協議控制的乙太網絡中，形成網狀網絡的橋接器交換鏈路狀態廣 告(advertisement)以使得每個節點能夠具有網絡拓撲結構的同步視圖。這經由鏈路狀態 路由系統的被很好理解的機制來實現。網絡中的橋接器具有網絡拓撲結構的同步視圖，具 有對必需的單播和多播連接性的知識，能夠計算網絡中的任何一對橋接器之間的最短路徑 連接性，並且能夠根據所計算的網絡視圖個別地填充其轉發信息庫(FIB)。當所有節點已計算了其在同步視圖中的角色並填充其FIB時，網絡將具有從對等 橋接器集(無論由於什麼原因要求到該橋接器的通信的那些)到任何給定橋接器的無環路 單播樹；以及從任何給定橋接器到在該橋接器處被託管的每個服務實例的同一對等橋接器 集或其子集的一致(congruent)和無環路點到多點(p2mp)多播樹。結果是給定橋接器對 之間的路徑並不約束為經過生成樹的根橋接器，並且總體結果可以更好地利用網格的連接 性的寬度。基本上，每個橋接器是限定到該橋接器的單播連接性和從該橋接器起的多播連 接性的一個或多個樹的根。當客戶業務進入提供商網絡時，客戶MAC地址(C-MAC DA)被解析成提供商MAC地 址(B-MAC DA)，以便提供商可以使用提供商MAC地址空間在提供商網絡上轉發業務。另外， 提供商網絡上的網絡元件被配置為基於虛擬LAN ID(VID)來轉發業務，以便可以經由網絡 通過不同的路徑轉發被尋址到同一目的地地址但具有不同VID的不同幀。在操作中，鏈路 狀態協議控制的乙太網絡可以使一個VID範圍與最短路徑轉發關聯，使得可以使用來自該 範圍的VID來轉發單播和多播業務，並且可以在除該最短路徑之外的路徑上跨越網絡產生 業務工程路徑(traffic engineering path)，並使用第二VID範圍來轉發該業務工程路徑。為了向鏈路狀態協議控制的乙太網絡添加真實運營商級特徵，期望有某些操作、 行政、和管理(OAM)特徵。當前在 IEEE 標準 802. lag"Connectivity Fault Management (連 接性故障管理)，，中定義的乙太網OAM定義供在乙太網絡中使用的一組連接性故障管理協 議。其包括連續性檢查、鏈路跟蹤、和環回(loopback)協議。802. lag標準已被擴展成 包括性能監視度量和消息。此標準在ITU-T SG 13，Y. 1731- "Requirements for 0AM in Ethernet Networks (對乙太網絡中的0AM的要求)」處有所反映。但是，在這些標準中描述 的機制由於標準與鏈路狀態協議乙太網絡之間的尋址及VLAN語義和使用的某些差異而並 不可直接適用於鏈路狀態協議乙太網絡。期望的是將用於故障識別、隔離、故障檢修、和性 能監視目的的OAM特徵結合到鏈路狀態協議乙太網絡中。

發明內容
依照本發明，提供了一種在鏈路狀態協議控制的乙太網絡上運行的第一網絡層節 點中的網絡監視的方法。該方法包括步驟由第一節點從網絡層監視請求者(requestor) 接收網絡層監視命令，該監視命令被導向第二節點；由第一節點將網絡層監視命令解析成 一個或多個乙太網OAM命令；將一個或多個乙太網OAM命令發送到第二節點；從第二節點接收一個或多個乙太網OAM命令的結果；以及由第一節點以網絡層響應的形式將一個或多 個乙太網OAM命令的結果返回到網絡層監視請求者。將網絡層監視命令解析成一個或多個 乙太網OAM命令的步驟包括步驟通過查詢轉發表來解析第二節點的網絡層地址以使第二 節點的網絡層地址與乙太網MAC節點ID相關聯，該乙太網MAC節點ID與鏈路狀態協議控制 的乙太網絡上的第二節點相關；構造一個或多個乙太網OAM命令，其中第二節點乙太網MAC 節點ID地址作為其目的地地址；以及查詢轉發表以找到鏈路狀態協議控制的乙太網絡上 的下一跳地址，以便朝著鏈路狀態協議控制的乙太網絡上的第二節點轉發一個或多個OAM 命令。所述網絡層可以方便地是IP。示例網絡層監視命令是IP PING和IP TRACER0UTE, 並且示例性乙太網OAM命令是LBM和LTM。另外，網絡層監視命令可以是一個或多個性能監視命令，並且所述乙太網OAM命 令可以包括Y. 1731命令。響應於返回到所述網絡層監視請求者的網絡層響應可以調整第 一節點與第二節點之間的IP流依照本發明的另一方面，提供一種程序產品，包括具有在其中體現的用於存儲數 據的電腦程式的計算機可讀介質，該電腦程式對在鏈路狀態協議控制的乙太網絡上運 行的第一網絡層節點中的網絡監視有用。所述電腦程式包括用於由第一節點從網絡層 監視請求者接收網絡層監視命令的邏輯，該監視命令被導向第二節點；用於由第一節點將 網絡層監視命令解析成一個或多個乙太網OAM命令的邏輯；用於將一個或多個乙太網OAM 命令發送到第二節點的邏輯；用於從第二節點接收一個或多個乙太網OAM命令的結果的邏 輯；以及用於由第一節點以網絡層響應的形式將一個或多個乙太網OAM命令的結果返回到 網絡層監視請求者的邏輯。。用於將網絡層監視命令解析成一個或多個乙太網OAM命令的邏輯可以包括用於 通過查詢轉發表來解析第二節點的網絡層地址以使第二節點的網絡層地址與乙太網MAC 節點ID相關聯的邏輯，所述乙太網MAC節點ID與鏈路狀態協議控制的乙太網絡上的第二 節點相關；用於構造一個或多個乙太網OAM命令，其中第二節點乙太網MAC節點ID地址作 為其目的地地址的邏輯；以及用於查詢轉發表以找到鏈路狀態協議控制的乙太網絡上的下 一跳地址，以便朝著鏈路狀態協議控制的乙太網絡上的第二節點轉發一個或多個OAM命令 的邏輯。網絡層可以是IP。示例網絡層監視命令是IP PING和IP TRACER0UTE，並且示例性乙太網OAM命令是 LBM 禾口 LTM0另外，網絡層監視命令可以是一個或多個性能監視命令，並且所述乙太網OAM命 令可以包括Y. 1731命令。響應於返回到所述網絡層監視請求者的網絡層響應可以調整第 一節點與第二節點之間的IP流。


在隨附權利要求中詳細地指出本發明的方面。本發明在以下附圖中以舉例方式示 出，在附圖中相同的參考標號指示類似元件。以下附圖僅出於說明的目的公開了本發明的 各種實施例且並不意圖限制本發明的範圍。出於明了的目的，並不是在每個圖中都對每個 組件加以標註。在附圖中圖1是可以用來實現鏈路狀態協議控制的乙太網絡的網狀網絡的功能方框圖2是被配置為在鏈路狀態協議控制的乙太網絡中使用的網絡元件12的一種實 施方式的示意性表示；圖3是配置的鏈路狀態協議控制的乙太網絡的示意性表示，其中，諸如IS-IS的鏈 路狀態協議已執行其發現階段以使用每個橋接器的Sys-ID以無環路結構將橋接器互連， 並且隨後，多播連接性在作為ISID成員的所有節點之間創建EVPN。圖4是類似於圖3的配置的鏈路狀態協議控制的乙太網絡的示意性表示，其中，現 在示出多個服務被映射為離開發現階段樹的葉子(leaf)。圖5是由802. lag標準定義的乙太網OAM維護域的方框圖。圖6是802. lag OAM分組的方框圖。圖7是根據本發明的實施例的鏈路狀態協議控制的乙太網絡的節點處的基礎設 施級(infrastructure level) OAM分組的處理的流程圖；圖8是根據本發明的實施例在鏈路狀態協議控制的乙太網絡的節點處執行的基 礎設施級連續性檢查過程的流程圖；圖9是根據本發明的實施例的鏈路狀態協議控制的乙太網絡的節點處的服務級 OAM分組的處理的流程圖；圖10是根據本發明的實施例在鏈路狀態協議控制的乙太網絡的節點處執行的服 務級連續性檢查過程的流程圖；圖11是根據本發明的實施例的由鏈路狀態協議控制的乙太網絡中的節點進行的 MEP創建和分發的流程圖；圖12是根據本發明的實施例的鏈路狀態協議控制的乙太網絡中的節點中的MEP 接收和轉發表更新的流程圖；圖13是根據本發明的實施例的使用MEP查找來從節點A向節點B發送OAM命令 的過程的MEP的流程圖；圖14是在鏈路狀態協議控制的乙太網絡上的兩個IP節點之間執行的IP 「Ping」 命令的示意圖。圖15是根據本發明的實施例的鏈路狀態協議控制的乙太網絡中的節點處的IP級 「Ping」命令的處理的流程圖；圖16是根據本發明的實施例的鏈路狀態協議控制的乙太網絡中的節點處的IP級 「Traceroute」命令的處理的流程圖；圖17是網絡的方框圖，其中，提供商被耦合到具有IP電話的客戶駐地，並且所有 通信通過鏈路狀態協議控制的乙太網絡而發生。VOIP網絡的性能監視使用依照本發明的以 太網OAM命令在IP層級處發生；圖18是根據本發明的實施例的鏈路狀態協議控制的乙太網絡中的節點處的IP級 性能監視命令的處理的流程圖。
具體實施例方式鏈路狀態協議控制的乙太網絡提供乙太網橋接的連接性的等價物，但經由網絡元 件轉發信息庫(FIB)的配置而不是通過泛洪和獲悉來實現這一點。使用鏈路狀態協議來控 制乙太網絡使得能夠通過以無環路最短路徑轉發提供網絡容量的更高效利用來將乙太網絡從LAN空間縮放到WAN或提供商網絡空間。不是通過使用與透明橋接組合的生成樹協議 (STP)算法在每個節點處利用獲悉的網絡視圖，而是在鏈路狀態協議控制的乙太網絡中，形 成網狀網絡的橋接器交換鏈路狀態廣告以使得每個節點能夠具有網絡拓撲結構的同步視 圖。這經由鏈路狀態路由系統來的使用來實現。網絡中的橋接器具有網絡拓撲結構的同步 視圖，具有對必需的單播和多播連接性的知識，能夠計算網絡中的任何一對橋接器之間的 最短路徑連接性，並且能夠根據所計算的網絡視圖個別地填充其轉發信息庫(FIB)。當所有 節點已計算其在同步視圖中的角色並填充其FIB時，網絡將具有從對等橋接器集到任何給 定橋接器的無環路單播樹；以及從任何給定橋接器到同一對等橋接器集的一致和無環路點 到多點(p2mp)多播樹。結果是給定橋接器對之間的路徑不限於經過生成樹的根橋接器，並 且總體結果可以更好地利用網格的連接性的寬度。鏈路狀態協議控制的乙太網絡通常使用對稱鏈路度量，使得任何兩個橋接器之間 的連接性沿雙向遵循同一路徑，並對單播和多播連接性使用共同的度量，使得在被多播的 分組與被單播的分組之間存在轉發的一致性(congruency)。可以使用MAC結構來構造(略微修改的)橋接器集之間的最短路徑無環路連接性 (出於單播和多播兩個目的)以便向可以使用透明LAN服務的C-MAC(客戶MAC)層或其它 層網絡提供透明LAN服務。這要求在網絡內的鏈路狀態路由協議代替用於相關VLAN(多 個)的生成樹協議的操作和路由系統廣告上的MAC信息的捎帶(piggyback)。圖1是鏈路狀態協議控制的乙太網絡的一部分的示例的示意性表示。根據共 享網絡拓撲結構，每個節點使用最短路徑算法來計算到網絡中的其它提供商骨幹橋接器 (provider backbone bridge, PHB)或節點的最佳最短路徑。在網絡上應用最短路徑算法 的結果和在橋接器中FIB的相應的填充提供從每個橋接器通過網格到達網絡的成員橋接 器的唯一樹。與橋接器(單播和多播)相關的MAC地址對於鏈路狀態協議控制的乙太網絡而言 是全局的，並用於基於目的地的轉發。這意味著其可以簡單地在路由系統廣告中泛洪，並且 在路由系統的局部收斂(convergence)時，可以按照路由系統的指示在本地橋接器轉發數 據庫(或FIB)中實例化(instantiate)。這樣，可以將第2層連接性的分布式計算應用於 乙太網橋接器而不需要不同的信令系統以使連接性與拓撲結構相關聯。以其最簡單形式， 當橋接器已計算到其在兩個給定橋接器節點之間的最短路徑上時，其簡單地將與那些橋接 器相關的MAC地址安置(install)在FIB中，即指向每個感興趣的橋接器的單播MAC地址 和從感興趣的橋接器指向的多播MAC地址(多個)。應理解的是雖然已描述了每個橋接器一個單播MAC地址，但絕不排除更細粒度的 使用，並且單播MAC地址可以指示線路卡、虛擬交換機實例(VST)或UNI埠。這對於簡化 目的地橋接器處的流的解復用而言是期望的。在網絡中需要環路抑制以保持不穩定時間段(在拓撲結構變化、由到網絡中的所 有橋接器的路由系統進行的拓撲結構變化的廣告、新拓撲結構的公共視圖上的再收斂和轉 發信息的相應更新之間的時間段)期間的連接性(即使以可能劣化的形式)。分布式系統 中的不穩定性常常意味著網絡的總體視圖至少暫時將不是同步的。在網絡元件不具有網絡 的同步視圖的情況下，可能形成短暫環路。如本申請中更詳細地描述的那樣，PLSB網絡可以 使用反向路徑轉發檢查來使環路減到最少。可以通過促使諸如乙太網橋接器的網絡元件通過將包含在分組和分組到達的段中的源MAC地址與為與轉發資料庫中的目的地相同的MAC 地址配置的值相比較來檢查分組而執行RPFC檢查。如果用於源MAC地址的已獲悉段將修 改靜態條目，或者不存在靜態條目，則該分組被丟棄。在特定實例中，可以根據需要可選地 禁用RPFC檢查。鏈路狀態協議控制的乙太網絡可以支持服務實例，其中，任何服務實例僅要求到 埠的子集和因此到網絡中的橋接器的連接性。可以用來識別與特定服務實例相關的分組 的標識符的一個示例是在IEEE802. Iah中定義的擴展服務ID欄位(I-SID)。發現自己在兩 個橋接器之間的最短路徑上的橋接器安置與每個橋接器相關的單播MAC地址(多個)和用 於為兩個橋接器所共用的所有I-SID的多播MAC地址。其結果是給定邊緣橋接器將具有到 所有對等橋接器的單播連接性和為感興趣的每個I-SID識別的團體(community)所獨有的 多播連接性。這將採取以下形式作為到每個對等體的多點到點(mp2p)單播樹上的葉子並 作為到每個感興趣的團體的對等節點集的(S，G)點到多點(p2mp)多播樹的根，其中，S是 源的地址而G是多播組地址。此外，如整體地通過引用結合到本文中的題為IP FORffARDINGACROSS A LINK STATE PROTOCOL CONTROLLED ETHERNETNETTORK 的、2008 年 5 月 5 日提交的共同待決美國 專利申請序號12/151，684所述，鏈路狀態協議控制的乙太網絡能夠支持本地IP。因此，當 節點獲悉了 IP位址時，其將該IP位址插入其鏈路狀態廣告中以對該IP位址到網絡上的其 它節點的可到達性進行廣告。每個節點將把此IP位址添加到其鏈路狀態資料庫。如果分 組到達入口節點，則該入口節點將讀取IP位址，確定鏈路狀態協議控制的乙太網絡上的哪 個節點知道IP位址，並構造MAC報頭以便將分組轉發到正確的節點。MAC報頭的DA/VID是 對IP位址進行廣告的節點的節點MACfcodalMAC)。可以實現單播和多播IP轉發。圖2是被配置為在鏈路狀態協議控制的乙太網絡中使用的網絡元件12的可能實 施方式的示意性表示。網絡元件12包括路由系統模塊80，其被配置為使用鏈路狀態路由協 議關於網絡拓撲結構與網絡10中的對等體12交換包含路由及其它信息的控制消息。路由 系統80接收到的信息可以被存儲在鏈路狀態資料庫90或以另一種方式存儲。如前所述， 信息的交換允許網絡上的節點生成網絡拓撲結構的同步視圖，其隨後允許路由系統模塊80 計算到網絡上的其它節點的最短路徑。路由系統80計算的最短路徑將被編程到FIB 82中， FIB 82被填充有用於基於所計算的最短路徑、多播樹、業務工程路徑條目、並基於其它條目 指引業務通過網絡的適當條目。路由系統80可以交換包含網絡層可到達性信息的路由更新。網絡上的節點所知 道的網絡層地址將被存儲在網絡元件12上的鏈路狀態資料庫90中以允許入口節點在網絡 層分組到達時選擇鏈路狀態協議控制的乙太網絡上的正確出口節點。網絡層地址的知識還 可以通過促使節點安置對同一 IP多播感興趣的成對節點之間的轉發狀態來允許在網絡上 實現多播轉發狀態以允許網絡上的節點處理網絡層多播。網絡元件12還可以包括諸如反向路徑轉發檢查(RPFC)模塊84的一個或多個其 它模塊，其可以用來處理輸入幀並在FIB 82中執行查找以確定在其上接收到幀的埠是 否與在用於特定源MAC的FIB 82中識別的埠一致。在輸入埠不與在FIB中識別的正 確埠一致的情況下，RPFC模塊可以促使消息被刪除。如果幀通過RPFC 84模塊，目的地查找86模塊根據FIB 82來確定應當在其上轉發幀的一個或多個埠。如果FIB不具有用於DA/VID的條目，則該幀被丟棄。
還應理解的是所述的模塊僅僅是出於說明的目的，並且如本領域的技術人員所理 解的那樣，可以通過在節點的模塊之間組合或分布功能來實現所述的模塊。
參照圖3，示出了鏈路狀態協議控制的乙太網絡300，其中，諸如IS-IS的鏈路狀態 控制協議已執行其發現階段以使用每個橋接器的Sys-ID(又叫做節點MAC 304)以無環路 結構將橋接器302a h互連。一旦構成例如ISID 23的ISID，則發送IS-IS更新，並且多 播連接性在作為ISID 23的成員的所有節點之間創建EVPN。發送不同組的IS-IS更新以 創建用於ISID 10的多播連接性。一旦創建了 ISID，則隨後通過在鏈路狀態發現期間使用 Sys-ID創建的路徑完成所有轉發。進一步參照圖4，每個服務是此基礎拓撲結構的葉子。 如整體地通過引用結合到本文中的題為IP FORWARDING ACROSS A LINK STATEPR0T0C0L CONTROLLED ETHERNET NETWORK的2008年5月5日提交的共同待決美國專利申請序號 12/151，684所描述的那樣，IP子網306直接映射到Sys_ID。如整體地通過引用結合到本 文中的題為 IMPLEMENTATION OF VPNs OVER LINK STATE PR0T0C0LC0NTR0LLED ETHERNET NETWORK的2008年6月26日提交的共同待決美國專利申請序號12/215，350所描述的那 樣，VRF 308經由ISID映射。當前在通過引用結合到本文中的IEEE標準802. lag "ConnectivityFault Management (連接性故障管理)」中所定義的乙太網OAM定義供在乙太網絡中使用的一組 連接性故障管理協議。其包括連續性檢查、鏈路跟蹤、和環回協議。802. lag標準已被 擴展成包括性能監視度量和消息。此標準在同樣通過引用結合到本文中的ITU-T SG 13， Y. 1731-"Requirements for 0AM in Ethernet Networks ( M^XMt^^^i 0AM WS^c )" 處有所反映。但是，這些標準中描述的機制不可直接適用於鏈路狀態協議乙太網絡。依照本 發明，鏈路狀態協議乙太網絡結合了用於故障識別、隔離、故障檢修、和性能監視目的的OAM 特徵。802. lag CFM消息包括以下各項連接性檢查-這些是由維護端點周期性地發出的「心跳(heartbeat) 」消息。其允 許維護端點檢測它們自己之間的服務連接性的丟失。鏈路跟蹤-其由維護端點應管理員的請求傳送以跟蹤到目的地維護端點的路 徑(逐跳)。其允許傳送節點發現關於路徑的連接性數據。鏈路跟蹤在概念上與UDP Traceroute 類似。環回-其由維護端點應管理員的請求發送以檢驗到另一維護點的連接性。環回指 示目的地是否可到達；其不允許路徑的逐跳發現。其中在概念上與ICMP Echo(Ping)類似。維護域在任何給定服務提供商網絡內，如圖5所示，乙太網CFM依賴於由分級維護域組成 的功能模型。由管理員對域分配唯一維護級(在可能的八個之中)，這對定義域的分級關係 有用。如果兩個域嵌套，則外面的域必須具有比內部域高的維護級。圖5所示的是包括提 供商域404、包括2個運營商域406的客戶域402。維護端點(正方形)存在於維護域的邊 緣，而維護中間點(圓圈)在域內部。因此，中間點將轉發CFM分組(除非其為以該中間點 為目的地的環回或鏈路跟蹤)，而端點不轉發CFM分組，因為它們必須保持其在域內。其唯 一例外情況是當端點也充當用於高級域的中間點時，在這種情況下，其將轉發CFM分組，只要其為較高級域的一部分。圖5示出其中服務提供商使用兩個運營商的網絡來提供服務的示例。服務提供商 維護級在322處示出。用於運營商A和運營商B的維護級在324處示出。兩個特殊情況維 護級是客戶級(320)和物理層級(326)。客戶級允許客戶測試連接性(使用連接性檢查) 並隔離出問題(使用環回和鏈路跟蹤)。另一方面，物理層級定義可能的最窄維護域單個 鏈路域。依照本發明的第一方面，對乙太網OAM標準進行修改以便針對基於典型生成樹的 乙太網絡與鏈路狀態協議控制的乙太網絡之間的差而調整。依照本發明的第二方面，新型 服務級OAM特徵利用鏈路狀態協議控制的乙太網絡。依照本發明的第三方面，由IP服務通 過用於性能監視和控制的鏈路狀態協議控制的乙太網絡使用乙太網0ΑΜ。基礎設施OAM依照本發明，在建立第一 I-SID之前，鏈路狀態協議控制的乙太網絡可以在基礎 設施級處實現CFM消息。因此，CFM消息被圖3和4中的鏈路層利用，並且在圖5中的鏈路 OAM級處利用。這裡，診斷OAM可以有助於測試節點之間的連接性，這是在其之間部署服務
> . 、r -802. lag CMF消息格式在圖6中示出。依照802. lag標準的某些CFM消息、即LBM 消息採用單播目的地地址。能夠將這些CFM消息用於診斷目的以檢查鏈路狀態控制的以太 網絡的拓撲結構是有用的。為此，需要鏈路狀態拓撲結構中的節點的適當目的地地址。因 此，依照本發明及如圖6所示，對於採用單播目的地地址的CFM消息、即LBM和LBR消息，使 用從目的地節點的Sys-ID導出的節點MAC地址(例如圖7，400、402、404)。此節點級MAC 地址在鏈路狀態協議交換時被安置在FIB中。諸如mLBM和CCM的某些CFM消息採用唯一廣播目的地地址。這些地址與鏈路狀 態乙太網協議是不相容的，因為RPFC將中斷並將導致環路。因此，在基礎設施級，不使用這 些消息。進一步依照本發明，對在基礎設施級對LTM CFM消息進行尋址的方式進行修改。根 據標準，LTM消息採用眾所周知的組多播MAC地址。然而，在鏈路狀態控制的乙太網絡中， 在任何節點FIB中不存在多播條目，直至建立第一 I-SID為止。因此，在此階段被鏈路狀態 控制的乙太網絡節點接收到的標準LTM消息將被丟棄。因此，本發明提供對標準實施方式 的修改。依照本發明的LTM消息對目標目的地節點採用單播目的地地址(圖7，400、406、 408)。再次地，採用的目的地地址是從目標目的地節點的Sys-ID導出的節點MAC地址。由 於鏈路狀態控制的乙太網絡被預先配置而不是「泛洪並獲悉」，到目的地的路徑是已知的， 因此，單播LTM消息可以遵循到目標節點的預配置路徑。現在參照圖8，使用具有OAM的鏈路狀態協議控制的乙太網絡提供了用於覆核基 礎設施級的連接性的機會。對於鏈路狀態控制的乙太網絡中的給定一個或多個節點，運營 商可以檢查鏈路狀態資料庫本身以查看鏈路狀態協議生成什麼連接。(420,422)並且，運營 商可以從節點起或在成對節點之間運行鏈路跟蹤(424)以檢查來查看LTM和LTR消息是否 顯示在節點之間存在的實際路徑與鏈路狀態協議如FIB所反映的那樣最初建立的路徑相 匹配(426 430)。服務級OAM
在建立I-SID之後，鏈路狀態協議控制的乙太網絡還可以在服務級實現CFM。以太 網OAM被設計為在I-SID級操作，因此可以使用802. lag和Y. 1733標準並將其加強以便為 鏈路狀態協議控制的乙太網絡提供服務級OAM功能。mLT在典型的泛洪和反向路徑獲悉乙太網絡中，所有I-SID遵循根在單個多播源地址 處的同一多播分布路徑。但是在鏈路狀態協議控制的乙太網絡中每個服務實例、即ISID是 多播分布路徑的根。因此，如果希望對鏈路狀態協議控制的乙太網絡中的服務實例路徑進 行故障檢修，則作為使用與ISID路徑不一致的單播LTM或基於標準的多播LTM的替代，使 用新的替代是有意義的。依照本發明的一個方面，因此在服務級提供新的OAM鏈路跟蹤消 息。這些鏈路跟蹤消息不是使用圖6的多播標準乙太網DA，而是使用I-SID多播地址作為 其DA (圖9，456)。通過使用ISID多播DA，鏈路跟蹤將遵循優化多播路徑，該優化多播路徑 源於為其發起跟蹤的節點而不是源於典型的乙太網多播樹。發現可以出於發現的目的使用服務級OAM以確認鏈路狀態協議控制的乙太網絡的拓 撲結構。例如，參照圖9，可以從ISID附接到的節點發起「顯示ISID樹(show ISID tree)」 命令(454)。根據一個選項，可以使用ISID mDA-不是802. lag標準的CFM mDA-從ISID節 點發起mLBM命令(通配符ping (wildcard ping)) (458)。或者，對於每個ISID端點而言， 可以在ISID內發起單播LTMUraceroute) (460)。根據替換選項，可以從ISID節點發起前 述mLTM(通配符traceroute)命令，其將跟蹤多播ISID樹的路徑(456)。請注意，鏈路狀態協議已用其網絡拓撲結構視圖填充網絡中的所有節點。因此，例 如，如圖10步驟500 506所示，在鏈路狀態資料庫是IS-IS資料庫的情況下，可以針對附 接到給定ISID的所有端節點詢問IS-IS資料庫。然後，上述服務級OAM鏈路跟蹤可以穿過 (runthrough)數據平面以查看數據平面拓撲結構實際上是否是如控制平面指示其應該成 為的那樣布置的。還可以使用發現來確認網絡中的路徑。「顯示ISID路徑」命令(圖9，462)可以 檢驗端點之間的路徑。例如，為了示出節點A和B之間的ISID 101上的路徑，將從ISID 101上的節點A向節點B發起LTMUraceroute) (464)。再次地，LTM DA是目的地節點的 Sys-ID (節點B)的單播DA-不是基於標準的CFM DA。連接性再次，鏈路狀態協議已用其網絡拓撲結構視圖填充網絡中的所有節點。因此，例 如，如圖10步驟508 512所示，在鏈路狀態資料庫是IS-IS資料庫的情況下，可以針對節 點A與節點B之間的I-SID路徑從IS-IS資料庫中的任何節點進行詢問。或者，可以針對 到另一端節點的路徑從I-SID上的端節點進行詢問-例如從端節點A進行詢問以顯示到端 節點B的路徑。然後，上述服務級OAM鏈路跟蹤可以穿過數據平面以查看數據平面拓撲結 構實際上是否是如控制平面指示其應該成為的那樣布置的。還可以將服務OAM用於I-SID端點之間和在I-SID內的連接性檢驗和故障檢測。 可以從附接到I-SID的端節點發出等效於CFM CCM的OAM消息作為連接性檢查機制(圖 10，514)。再次地，與CFM-DA相反，將基於I-SID mDA對這些CCM消息進行尋址(即，解析 為Sys-ID)。此外，可以在每個服務級發出這些CCM消息。IP子網級CCM消息被直接解析為 Sys-ID,而經由 I-SID 解析 IP-VPN、VRF 等。MEP/MIP 自動生成依照本發明的方面，鏈路狀態協議控制的乙太網絡允許MEP和MIP的自動生成。作為鏈路跟蹤協議發現的一部分，鏈路狀態協議控制的乙太網絡中的每個節點自 動地實例化默認MD級802. lag邏輯，但是這可以使用被轉換成MAC地址的Sys-ID名來進 行。依照本發明，如圖11所示，在基礎設施級，每個節點可以對其Sys-ID進行散列(hash) 以導出其MEP和/或MIP (600)，並隨後用此信息填充TLV (602)。然後在鏈路狀態PDU (LSP) 中將TLV傳送到網絡上(604)。在圖12中，其顯示節點何時接收這樣的LSA(610)，其使TLV 中接收到的MEP信息與從其接收到LSA的端節點相關聯。接收節點向其FIB添加條目以使 MEP與從其接收到LSA的節點的節點MAC相關聯以創建MEP/Sys_ID綁定。因此，每個節點 隨後知道對於網絡中的每隔一個節點而言MIP和MEP點是什麼。因此，運營商可以從特定節點的觀點出發執行基礎設施級OAM命令。例如，如圖13 步驟620 626所示，運營商選擇執行節點A和B之間的連續性檢查。因此，從節點A起， 運營商執行乙太網OAMLBM-即「ping」命令。依照本發明，節點A針對節點B的MEP檢查其 鏈路狀態資料庫_先前在鏈路狀態配置期間被填充。一旦這是已知的，則創建具有節點B 的目的地地址的LBM消息。節點A的FIB指示LBM消息應當在其到節點B的路上被發送到 下一跳MIP (如果的確存在A與B之間的節點)。如圖5所示，不同的維護域與不同的MEP和MIP MD級相關聯。因此，在服務級，指 定不同的MEP和MIP集。鏈路狀態協議控制的乙太網絡允許在各種服務級根據需要進行 MEP和MIP的動態自動配置。在基礎設施級，用於監視鏈路的埠 MEP在802. lag標準中 闡述的「默認」 MAID級(MD級為0)處被實例化，並且始終開啟(on)。各種服務級還可以具 有用於載送諸如CCM的消息的始終開啟MEP。這些MEP是根據服務級標識符I-SID用MAID 創建的，並且MD級適合於域。可以將MIP創建為在鏈路狀態協議發現期間始終開啟，MD級 適合於域。鏈路狀態協議乙太網絡中的IP OAM如前所述，如通過引用結合到本文中的題為IP FORffARDINGACROSS A LINK STATE PROTOCOL CONTROLLED ETHERNETNETffORK的2008年5月5日提交的共同待決美國專利申請 序號12/151，684中描述的那樣，IP位址可以直接映射到在鏈路狀態協議乙太網絡中進行 轉發時使用的MAC地址。如其中所解釋的，當鏈路狀態協議控制的乙太網絡中的節點獲悉 了 IP位址時，其將把IP位址插入其鏈路狀態廣告中以便對該IP位址到網絡上的其它節點 的可到達性進行廣告。每個節點將為此LSP添加其通知給其鏈路狀態資料庫的IP位址。如 果分組到達入口節點，則該入口節點將讀取IP位址，確定鏈路狀態協議控制的乙太網絡上 的哪個節點知道IP位址，並構造MAC報頭以便將分組轉發到正確的節點。MAC報頭的DA/ VID是對IP位址進行廣告的節點的節點MAC-例如，這可以是Sys-ID。由於IP子網可以一致地映射到鏈路狀態協議控制的乙太網絡，所以MEP和MIP的 自動創建和用於鏈路狀態協議控制的乙太網絡的增強OAM使得能夠實現用於IP的OAM功 能，諸如基於乙太網OAM的Ping和Traceroute能力。例如，參照圖14，再次示出了鏈路狀態協議控制的乙太網絡，其中，已如前所述地 自動配置了 MEP和MIP。具有Sys-ID San Jose的節點被示為具有IP位址10. 20. 0. 16/24。具有Sys-ID Denver的節點被示為具有IP位址10. 20.8. 128/24。參照圖15，運營商在 節點San Jose處輸入IP命令「Ping 10. 20. 8. 128」(720)。(或者，可能存在經由DNS或 IP到名稱轉換的某些其它手段被解析的等效IP名稱。)San Jose處的節點先前已從宣告 10. 20. 8. 128附接到其的Denver接收到LSA，因此San Jose的資料庫將目的地IP位址解 析成Denver的MAC (722)。IP ping命令被解析為具有目的地Denver的乙太網OAM LBM命 令(724)。San Jose節點檢查其FIB以找到用於Denver的MEP。LBM被發送到DA Denver、 VID MIP (726)。採用Denver與San Jose之間的基礎設施連續性，LBR返回到San Jose。同樣地，參照圖16，節點San Jose處的運營商可以輸入IP命令「Traceroute 10. 20. 8. 128"(740)。(再次地，可能存在等效的IP名稱解析。)San Jose處的節點先前已 從宣告10. 20. 8. 128附接到其的Denver接收到LSA，因此San Jose的資料庫將目的地IP 地址解析成Denver的MAC (742)。IP traceroute命令被解析成具有目的地Denver的以太 網OAM LT命令(744)。San Jose節點檢查其FIB以找到用於Denver的MEP。LTM被發送 到 Denver、VID MIP(746)。性能監視802. lag標準已被擴展成包括性能監視度量和消息。此標準在通過引用結合到本 文中的 ITU-T SG 13，Y. 1731- "Requirements forOAM in Ethernet Networks (對乙太網 絡中的OAM的要求)」處有所反映。用適當的OAM消息來測量以下性能參數1)丟幀率(Frame Loss Ratio，FLR)-FLR被定義為未遞送的服務幀的數目除以時 間間隔T期間的服務幀總數的比值(表示為百分比)，其中，未遞送的服務幀的數目是被發 送到入口 UNI的服務幀的數目與在出口 UNI處接收到的服務幀的數目之間的差。可以進行 兩種FLR測量，雙端LM(丟失測量)和單端LM。雙端LM是通過交換包括適當計數的所傳送 幀和所接收幀的CCM OAM幀實現的。這些計數不包括MEP ME級的OAM幀。雙端LM使得能 夠實現MEG的每個端處的近端和遠端FLR 二者的主動(proactive)測量。單端LM是通過 LMM和LMR OAM幀的應需求交換實現的。這些幀包括適當計數的所傳送和所接收幀。單端 LM僅在發起LM請求的端處提供近端和遠端FLR。2)幀延遲(FD)-FD被指定為幀的往返行程延遲，其中，FD被定義為當在幀的目的 地節點處執行環回時自源節點開始傳輸幀的第一位時起直到同一源節點接收到環回幀的 最後一位為止所經歷的時間。3)幀延遲變化(FDV)-FDV是對服務幀對之間的FD的變化的度量，其中，服務幀屬 於點到點乙太網連接上的同一 CoS(服務級別)實例。又請注意，在許多情況下，IP子網一致地映射到鏈路狀態協議控制的乙太網絡。 現在，MEP和MIP的自動創建和用於鏈路狀態協議控制的乙太網絡的增強OAM和性能監 視使得能夠實現用於迄今尚不可用的IP over Ethernet的細粒度的詳細「SONET樣式的 (SONET-style) 」 0ΑΜ。參照圖17，示出了許多應用之一，其中，乙太網性能OAM在IP應用中是很有價值 的。示出了提供商800和客戶駐地802。客戶具有經由接入箱806經由鏈路狀態協議控制 的乙太網絡808耦合到提供商800的IP電話804。在提供商800內，可能存在將網絡808 耦合到向接入箱806提供VOIP服務並因此向IP電話804提供VOIP服務的伺服器812的 各種橋接器810。圖18中的所有設備都是IP設備。IP電話、伺服器和橋接器、以及未示出的其它橋接器和設備構成鏈路狀態協議控制的乙太網絡。同樣地，它們每個都具有與之相 關聯的Sys-ID。諸如IS-IS的鏈路狀態協議已建立網絡中的所有元件之間的單播無環路通 信路徑。IP電話和伺服器已依照在通過引用結合到本文中的題為IP FORWARDING ACROSS A LINK STATE PR0T0C0LC0NTR0LLED ETHERNET NETWORK 的 2008 年 5 月 5 日提交的共同待 決美國專利申請序號12/151，684中所述的方法建立IP通信。簡而言之，IP電話IP子網被 IP電話節點獲悉並插入其鏈路狀態廣告中以便對IP子網到鏈路狀態協議控制的乙太網絡 上的其它節點的可到達性進行廣告。同樣地，伺服器的IP子網被伺服器節點獲悉並插入其 鏈路狀態廣告中以便對其IP子網到鏈路狀態協議控制的乙太網絡上的其它節點的可到達 性進行廣告。如果分組到達入口節點，則該入口節點將讀取IP位址，確定鏈路狀態協議控 制的乙太網絡上的哪個節點知道IP位址，並構造MAC報頭以便將分組轉發到正確的節點。 MAC報頭的DA/VID是對IP位址進行廣告的節點的節點MAC。在這種情況下，從IP電話到 伺服器的IP流(即VOIP)將解析到IP電話附接到其的節點的MAC。從伺服器到IP電話的 IP流將解析到伺服器附接到其的節點的MAC。如先前關於CFM OAM所述，運營商可以執行可以被直接映射到鏈路狀態乙太網命 令的諸如「ping」和「traceroute」的IP級命令。進一步依照本發明，基於鏈路狀態乙太網 OAM命令和反饋來提供IP級性能監視功能。例如，參照圖18，期望的是伺服器812監視延遲和與IP電話804相關的特定VOIP 流的抖動。依照本發明，由如下事實來實現此任務即VOIP流通過鏈路狀態協議控制的以 太網絡載送，並因此直接利用本文所述的OAM功能。例如，運營商可以從伺服器節點812發 起命令「監視在下一小時內IP電話的抖動、延遲」(820)。IP級OAM命令將在伺服器812處 被解析成伺服器812與IP電話804之間的一系列乙太網級OAM命令。將在本示例中使用 的OAM級命令是FD和FDV。首先，通過檢查FIB來解析具有附接的IP電話或電話本身的 節點的MAC地址(822)。然後，可以將0AM FD和FDV命令從附接到伺服器812的節點轉發 到附接到IP電話804的節點，在識別的時間段內在伺服器812的FIB中指定的MIP橋接器 810轉發路徑(826)。因此可以以迄今不可用於乙太網絡上的IP流的非常詳細的方式為 IP流收集性能統計。然後，如果需要，可以基於來自OAM命令的所產生反饋來調整VOIP流 (828)。依照用於許多IP技術的本發明來實現IP性能監視，所述許多IP技術包括IP電 話術、IP TV/視頻、移動IP、數據中心等。鏈路狀態協議控制的乙太網絡使得能夠實現IP 性能監視和控制以便將許多不同類型和層級的IP域和設備聯合。依照本發明直接在IP層 級利用乙太網OAM性能監視的能力使得能夠實現將容易地導致詳細LSA的語音、數據和視 頻的IP業務控制級。可以將本發明實現為體現在一個或多個製品上或中的一個或多個計算機可讀軟 件程序。所述製品可以是例如軟盤、硬碟、硬碟驅動器、CD-ROM、DVD-ROM、快閃記憶體卡、EEPR0M、 EPR0M、PROM、RAM、ROM、或磁帶中的任何一個或組合。通常，可以使用任何標準或專有編程或 解釋語言來產生計算機可讀軟體程序。此類語言的示例包括C、C++、Pascal、JAVA、BASIC、 Visual Basic、和Visual C++。軟體程序可以被作為原始碼、目標代碼、解釋代碼、或可執行 代碼存儲在一個或多個製品上或存儲在其中。雖然已參照特定優選實施例示出並描述了本發明，但本領域的技術人員應理解的是在不脫離以下權利要求所定義的本發明的精神和範圍的情況下可以進行形式和細節方 面的各種改變。
權利要求
一種在鏈路狀態協議控制的乙太網絡上運行的第一網絡層節點中的網絡監視的方法，該方法包括步驟由第一節點從網絡層監視請求者接收網絡層監視命令，該監視命令被導向第二節點；由第一節點將網絡層監視命令解析成一個或多個乙太網OAM命令；將一個或多個乙太網OAM命令發送到第二節點；從第二節點接收一個或多個乙太網OAM命令的結果；以及由第一節點以網絡層響應的形式將一個或多個乙太網OAM命令的結果返回到網絡層監視請求者。
2.權利要求1的方法，其中，由第一節點將網絡層監視命令解析成一個或多個乙太網 OAM命令的步驟包括步驟通過查詢轉發表來解析第二節點的網絡層地址以使第二節點的網絡層地址與乙太網 MAC節點ID相關聯，該乙太網MAC節點ID與鏈路狀態協議控制的乙太網絡上的第二節點相 關；構造一個或多個乙太網OAM命令，其中第二節點乙太網MAC節點ID地址作為其目的地 地址；查詢轉發表以找到鏈路狀態協議控制的乙太網絡上的下一跳地址，以便朝著鏈路狀態 協議控制的乙太網絡上的第二節點轉發一個或多個OAM命令。
3.權利要求2的方法，其中，所述網絡層是IP。
4.權利要求3的方法，其中，所述網絡層監視命令是IPPING，並且其中，所述乙太網 OAM命令是LBM。
5.權利要求3的方法，其中，所述網絡層監視命令是IPTRACER0UTE，並且其中，所述以 太網OAM命令是LTM。
6.權利要求3的方法，所述網絡層監視命令是一個或多個性能監視命令，並且其中，所 述乙太網OAM命令包括Y. 1731命令。
7.權利要求4的方法，還包括響應於返回到所述網絡層監視請求者的網絡層響應由第 一節點來調整第一節點與第二節點之間的IP流的步驟。
8.一種程序產品，包括具有在其中體現的用於存儲數據的電腦程式的計算機可讀介 質，該電腦程式對在鏈路狀態協議控制的乙太網絡上運行的第一網絡層節點中的網絡監 視有用，所述電腦程式包括用於由第一節點從網絡層監視請求者接收網絡層監視命令的邏輯，該監視命令被導向 第二節點；用於由第一節點將網絡層監視命令解析成一個或多個乙太網OAM命令的邏輯；用於將一個或多個乙太網OAM命令發送到第二節點的邏輯；用於從第二節點接收一個或多個乙太網OAM命令的結果的邏輯；以及用於由第一節點以網絡層響應的形式將一個或多個乙太網OAM命令的結果返回到網 絡層監視請求者的邏輯。
9.權利要求8的電腦程式，其中，用於由第一節點將網絡層監視命令解析成一個或 多個乙太網OAM命令的邏輯包括用於通過查詢轉發表來解析第二節點的網絡層地址以使第二節點的網絡層地址與乙太網MAC節點ID相關聯的邏輯，所述乙太網MAC節點ID與鏈路狀態協議控制的乙太網絡 上的第二節點相關；用於構造一個或多個乙太網OAM命令的邏輯，其中第二節點乙太網MAC節點ID地址作 為其目的地地址；用於查詢轉發表以找到鏈路狀態協議控制的乙太網絡上的下一跳地址、以便朝著鏈路 狀態協議控制的乙太網絡上的第二節點轉發一個或多個OAM命令的邏輯。
10.權利要求9的電腦程式，其中，所述網絡層是IP。
11.權利要求10的電腦程式，其中，所述網絡層監視命令是IPPING，並且其中，所述 乙太網OAM命令是LBM。
12.權利要求10的電腦程式，其中，所述網絡層監視命令是IPTRACER0UTE，並且其 中，所述乙太網OAM命令是LTM。
13.權利要求10的電腦程式，所述網絡層監視命令是一個或多個性能監視命令，並 且其中，所述乙太網OAM命令包括Y. 1731命令。
14.權利要求11的方法，還包括響應於返回到所述網絡層監視請求者的網絡層響應由 第一節點來調整第一節點與第二節點之間的IP流的步驟。
全文摘要
鏈路狀態協議控制的乙太網絡中的網絡和性能監視。第一節點從網絡層監視請求者接收網絡層監視命令。該監視命令被導向第二節點。第一節點將網絡層監視命令解析成一個或多個乙太網OAM命令；第一節點向第二節點發送一個或多個乙太網OAM命令，從第二節點接收一個或多個乙太網OAM命令的結果；以網絡層響應的形式將一個或多個乙太網OAM命令的結果返回到網絡層監視請求者。此外，網絡層監視命令可以是一個或多個性能監視命令，並且乙太網OAM命令可以包括Y.1731命令。響應於返回到所述網絡層監視請求者的網絡層響應可以調整第一節點與第二節點之間的IP流。
文檔編號H04L12/26GK101897151SQ200880120444
公開日2010年11月24日 申請日期2008年10月13日 優先權日2007年10月12日
發明者D·莫罕, P·昂貝哈根, S·基薩拉 申請人:北方電訊網絡有限公司