专利名称：一种路由振荡探测方法
技术领域：
本发明属于电信运营商计算机通信网络的运营、维护领域。可对以IP为基础 协议的数据通信网络中路由表项的振荡等异常改变，提供故障定位和告警。该发明 创造可直接应用于电信运营商及企事业机构大型IP专网的监控和维护等领域。二、 背景技术全球因特网的广泛应用使IP协议深入人心。IP协议以其简单、有效、开放性 成为事实上的工业标准。IP协议使异种网互联方便可行，尤其值得一提的是它对下 层通信技术的巨大包容性；IP协议使用全球统一的编址方式，屏蔽了物理网络地址 的差异，使路由查找成为可能；IP协议使用全球统一的报文格式，屏蔽了网络链路 层差异，使网络互联成为可能。IP网络向宽带化发展，为人们提供了全新的通信方 式，IP电信网逐渐成为现代电信网发展的趋势。IP数据报文在网络上的传输就好像是体育运动中的接力赛一样，路由器实现将 一个数据报文从一个网络发送到另一个网络;路由就是指导IP数据报文发送的路径 信息。IP数据网络和其他通信网络不同，优点是布署灵活、结构多变、系统自治程度 高、业务承载多样，缺点也很明显，基本是无序和缺少管理的网络，可运营和可管 理难，服务质量无保障，安全性和可信任性差。现代通信飞速发展，基于IP的数据网网络规模日益庞大，网络结构日益复杂， 路由表项数目惊人，动辄以千以万计。传统的网络监控手段捉襟见肘，暴露出很多 不足，很难监控全网路由。路由变化引起的故障往往难以快速定位，业务恢复时间 较长。路由是整个IP网的灵魂，与路由有关的故障可能导致整个IP数据网瘫痪。比 如在移动通信网中，DNS域名服务器所在网段的路由出现振荡或其它错误时，会直 接引发一系列依赖此DNS服务的系统故障因特网宽带、无线上网、手机WAP、 手机彩信……在发生故障时，通常我们一定是首先执着于检査各业务系统自身，再检查DNS,最后一个才会去检査IP数据网络。基本上等确认业务平台正常而仍未 进行下一步行动时，用户投诉己无可避免……即使发现了故障来源，对网络路由 的手工检査、排障又很费时间。整个业务恢复过程耗时太长而让人无法忍受。现有的路由振荡探测方法均是依据特定的数学模型，把路由分析转化为数学分析。算法复杂，实现难度大、成本高。如① 链路摆动抑制算法，如ISSN文章编号1000-0054(2005)07-093-04，该类 算法核心思想是在保证网络连通性的基础上，评估所有链路性能并对不稳 定链路进行动态抑制，链路在被抑制的情况下不参加路由计算。② 利用最小通告间隔定时器的非对称配置，消除IBGP阵发性路由振荡的方 法，东北大学学报(自然科学版)第25巻第1期2004年1月，ISSN文章编 号1005-3026(2004)01-0036-04，给出了一个基于图论的IBGP抽象模 型，同时利用该模型分析IBGP路由阵发性振荡系统的动态行为特征.根据 所获得的动态行为特征，提出利用最小通告间隔定时器的非对称配置，消除 IBGP路由的阵发性振荡,提高IBGP系统的稳定性和收敛性的方法。◎基于三维矩阵重构争论有向图的域间路由振荡检测算法，《数学的实践与认 识》2006年11期，本文提出了一种基于安全多方计算的检测路由策略冲 突的方法，用于在怀疑BGP路由发生振荡时,动态的检测系统中是否存在策 略冲突.该方法采纳了 Griffin的理论基础，同时由于巧妙的运用了安全多 方计算协议。
BGP联盟引起的路由持久振荡的分析，《计算机工程》Computer Engineering, 2002年04期，文章编号ISSN: 1000-3428. 0. 2002-04-008 作为BGP的扩展机制之一的BGP联盟，在某些特定的配置情况下,会导致永 久性的BGP路由振荡。文章通过实例分析了路由反射引起振荡的条件，并给 出一些网络设计准则以避免振荡的发生。⑤基于消除竞争环的路由策略冲突检测方法，《计算机研究与发展》2003年 02期， 一种基于消除竞争环的检测路由策略冲突集合的方法，用于在BGP 路由发生振荡时，动态地检测导致路由振荡的路由策略冲突.该方法以一种 静态描述域间路由语义的形式化方法--稳定路径问题,作为理论基础，首先 利用安全路径矢量协议来识别引发振荡的竞争环，然后以分布的方式査询路由策略对振荡路由的影响，最终以消除竞争环为目的，来确定路由策略冲 突集合。⑥ 一种基于代数方法的路由振荡检测算法研究，《计算机学报》2007年第10 期(1763—1769)，基于路由网络代数(Routing Network Algebra, RNA)提 出了一种新的路由振荡检测方法.通过建立路由系统的路由网络代数模型， 把路由分析转化为代数演算；通过引入路由网络元素线性相关性概念，证 明了路由振荡的充分必要条件是网络元素线性相关.在此基础上，提出了 0(HXL+N2)时间级的路由振荡检测算法。仔细研究这些现行的算法，都有很大的使用限制，他们的共同缺点是1、 算法作为路由协议实现或相关的一部分，运行在路由器内部；2、 算法虽然分析路由器路由表项，但是基本没有快速定位、告警的功能，没有网管系统告警接口3、 算法只能尽力避免硬件端口、链路变化等引发的路由振荡、环路或其他异常， 在人为配置错误、外力引入所产生的路由异常、安全事件等情况下表现较差；4、 就路由协议层面而言，算法都是针对自己的目标协议开发的，使用面太窄。大 部分都是只针对BGP边界网关协议，少部分单独针对0SPF或ISIS等IGP内部网关 协议，没有面对全网多种路由协议并存环境的通用算法。5、 所有的算法都是面向设备内部的路由协议的，而不是面向业务的。只针对核心 路由而不关注业务数据流，且不能人工选择感兴趣的特定目标。6、 基本都还在实验室理论研究阶段，不适用于日常的网络维护环境。 三、发明内容本发明运用创新思维，避开检测全网路由表，而通过定时端到端测试目标流量 的数据报文路径信息，判断是否发生路由振荡，并及时作出告警等响应动作。对路由振荡探测的根本目的是确保业务可用，所以，通过对重要目标如服务器、 路由器等的IP地址按照一定频率进行路由追踪，并与正常路径进行比对，即可判断重要路由是否发生改变和振荡。由此将复杂的算法转化为路由探测。 本发明的有益效果本发明针对重点目标的路由进行实时监测，可及时发现多种情况，如目标设 备断网、目标地址路由聚合的改变、探测器与目标设备之间沿途路由器发生主备用切换等，故障定位尤其迅速。四
图1为本发明实施例中系统流程图。图2为本发明实施例中系统逻辑结构图。五具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进一步描述。 如图1所示， 一种路由振荡探测方法， 设置探测目标；在路由正常情况下执行自学习模式，取得正常路径信息作为日常监控的基准数据；对探测目标的路径信息进行实时监控，将获得的监控信息与基准数据比对； 发现异常启动告警程序执行预设动作。本探测器软件，安装于现有的网络终端，采用分布式设置，针对重要应用的IP 地址、网段进行检测。1) 在进行探测时，探测器调用系统TCP/IP协议栈的traceroute功能；在 Windows平台上此功能由tracert命令实现。tracert命令显示用于将数据包从源 计算机传递到目标位置的一组IP路由器，以及每一跳所需的时间。如果数据包不 能传递到目标，tracert命令仍能显示成功转发数据包的最后一个路由器。即当数 据报从我们的源端经过一组路由器传送到目的地时，tracert命令可以用来跟踪数 据报使用的路由(路径)。每一次它跟踪的路径是源计算机到目的地的一条路径， 不能保证或认为数据报总遵循这个路径。 一般的，当源端和目标位置之间存在多条 等价的路径时，网络上的路由器将轮流使用这些路径。我们使用枚举法，通过足够 多次的跟踪，即可找到所有可用的路径信息。2) 探测器的目标由人工指定输入，我们感兴趣的目标一般是网络上承担重要 应用的IP地址和网段。3) 探测器的运行状态主要有学习模式和监控模式两种。当网络稳定、路由正 常时，可人工干预使探测器暂时进入学习模式获取基准数据。平时，探测器运行于 监控模式下进行实时探测和监控。模式的切换由人工选择执行。4) 在学习模式下，多次探测并记录正常的路径信息，此学习结果将被作为基准数据；学习的次数可依照以下公示指定N = n X t X a N:学习模式下所需要的最小探测次数； n:本机到目的地址间可用路由条数；t:出现概率最低的路由条目出现频率的倒数。如一条路由出现概率最低，其 频率为10%，则t值为10;a:探测放大倍数，取整数值。5) 在监控模式下，实时不间断地循环对目标进行路由探测，记录下从探测主 机到目的地址所经过的路径。每次探测都与基准数据进行比较，若有基准数据以外 的路径出现，则判断为发生了路由振荡或异常，并作出相应的告警动作。图2为本发明实施例中系统逻辑结构图。本发明创造的路由振荡探测器，它包括自学习模块、监控模块、后台数据记录 模块、告警模块、信息(短信)发送模块。在路由正常的情况下，执行"自学习模 块"根据探测目标地址训练本探测器，取得正常路径信息后调用"后台数据记录模 块"进行记录，作为后续日常监控的基准数据。平时，探测器运行在监控模式下， 由"监控模块"对目标的路径信息进行实时监控，同时将获得的监控信息与基准数 据比对，发现异常时及时唤醒"告警模块"，"告警模块"根据预设要求动作，调用 "信息发送模块"发送告警短信或其它告警方式。本探测器一般安装在普通维护终端或PC，安装位置越靠近网络边缘、越接近业务流量走向和用户使用感知，对网络的探测效果越好。本探测器可单点也可多点 部署，合理的增加探测点，能够全面反映网络中路由变化情况。本探测器告警信息缺省通过无线数据卡或手机发出，避免IP网络出现故障时无 法发送故障报告。当然也可灵活使用其他告警装置。具体实施方案中可得以体现出下面几个创新点1、 简单有效实时运行，定位迅速反应快，在l分钟之内就可以发现路由在何处变化，弥补 现有网管系统的不足。2、 易于部署只需利用网络中现有的维护终端电脑，连接无线数据卡或手机，安装"振荡探测器"软件即可完成部署，对现有网络无任何影响。3、 用途广泛可应用于因特网、OSS网络、DCN网络、企业内部网等所有基于IP的数据通 信网。4、 投资低廉普通的WINDOWS系统平台PC即可运行此探测器。虽然本发明通过实施例进行了描述，但实施例并非用来限定本发明。本领域技 术人员可在本发明的精神的范围内，做出各种变形和改进，因此本发明的保护范围 应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
权利要求
1、一种路由振荡探测方法，其特征在于，通过对测试目标的IP地址按照一定频率进行路由追踪，并与正常路径进行比对，从而判断是否发生路由振荡。
2、 根据权利要求1所述的路由振荡探测方法，其特征在于，所述路由追踪是 指定时端到端测试目标流量的数据报文路径信息。
3、 根据权利要求2所述的路由振荡探测方法，其特征在于，具体步骤为-设置探测目标；在路由正常情况下执行自学习模式，取得正常路径信息作为日常监控的基准数据；对探测目标的路径信息进行实时监控，将获得的监控信息与基准数据比对； 发现异常启动告警程序执行预设动作。
4、 根据权利要求3所述的路由振荡探测方法，其特征在于，探测目标由人工 指定输入， 一般是网络上承担重要应用的IP地址和网段。
5、 根据权利要求3所述的路由振荡探测方法，其特征在于，自学习模式下， 多次探测并记录正常的路径信息，此学习结果作为基准数据；学习的次数可依照以 下公示指定N = n X t X a N:学习模式下所需要的最小探测次数； n:本机到目的地址间可用路由条数；t:出现概率最低的路由条目出现频率的倒数。如一条路由出现概率最低，其 频率为10%,则t值为10;a:探测放大倍数，取整数值。
6、 根据权利要求3所述的路由振荡探测方法，其特征在于，监控时，实时不间断地循环对目标进行路由探测，记录下从探测主机到目的地址所经过的路径，每 次探测都与基准数据进行比较，若有基准数据以外的路径出现，则判断为发生了路 由振荡或异常，并作出相应的告警动作。
7、 根据权利要求5或6所述的路由振荡探测方法，其特征在于，探测时，调 用系统TCP/IP协议栈的traceroute功能，跟踪目标路由，记录数据包从源端(探测主机)到目标位置(目的地址)的路径。
8、 根据权利要求7所述的路由振荡探测方法，其特征在于，实时监控是在监 控模式下运行，自学习模式和监控模式的切换有人工选择执行。
9、 一种路由振荡探测器，它包括自学习模块、监控模块、后台数据记录模块、告警模块、信息(短信)发送模块，其特征在于，所述自学习模块在路由正常的情况下，执行自学习模式探测目标地址，取得 正常路径信息后调用后台数据记录模块进行记录，作为后续日常监控的基准数据；所述监控模块在监控模式下，对目标的路径信息进行实时监控，同时将获得 的监控信息与基准数据比对，发现异常时及时唤醒告警模块；所述后台数据记录模块在自学习模式下，记录多次探测到的正常的路径信息， 在监控模式下，记录从探测主机到目的地址所经过的路径；所述告警模块若发生了路由振荡或异常，启动告警程序执行预设动作；所述信息(短信)发送模块告警模块根据预设要求动作，发送告警短信或其 它告警方式。
10、 根据权利要求9所述的路由振荡探测器，其特征在于，告警信息缺省通过 无线数据卡或手机发出；探测器可单点也可多点部署，安装位置越靠近网络边缘、 越接近业务流量走向和用户使用感知，对网络的探测效果越好。
全文摘要
本发明公开了一种路由振荡探测器，它包括自学习模块、监控模块、后台数据记录模块、告警模块、信息(短信)发送模块。在路由正常的情况下，执行“自学习模块”根据探测目标地址训练本探测器，取得正常路径信息后调用“后台数据记录模块”进行记录，作为后续日常监控的基准数据。平时，探测器运行在监控模式下，由“监控模块”对目标的路径信息进行实时监控，同时将获得的监控信息与基准数据比对，发现异常时及时唤醒“告警模块”，“告警模块”根据预设要求动作，调用“信息发送模块”发送告警短信或其它告警方式。本探测器可单点也可多点部署，安装位置越靠近网络边缘、越接近业务流量走向和用户使用感知，对网络的探测效果越好。
文档编号H04L12/26GK101404614SQ20081019510
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者唐忠伟, 屠钟铭, 斌 张, 健 董 申请人:中国移动通信集团江苏有限公司