数据驱动的故障检测方法、反射应答器和反射目的地设备与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种数据驱动的故障检测方法、反射应答器和反射目的地设备。

背景技术：
在当前的以太网中，国际标准组织电气和电子工程师协会(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，IEEE)制定了一套数据驱动(DataDrivenandDataDependent)的连接故障管理工作机制，并已作为802.1Qaw标准于2009年正式发布。IEEE802.1Qaw标准定义了以太网中的逻辑功能实体，包括可以封装和反射所选特定数据帧的反射应答器(ReflectionResponder，RR)，以及可以解封装和转发专门发送帧消息(SendFrameMessage，SFM)的解封装应答器(DecapsulatorResponder，DR)。其中，反射应答器应用于前向路径测试(ForwardPathTest，FPT)，解封装应答器应用于反向路径测试(ReturnPathTest，RPT)。以太网中的每个中间节点都可以基于端口创建反射应答器，利用反射应答器实现的前向路径测试是IEEE802.1Qaw标准定义的以太网连接故障检测功能之一，该功能运行于数据帧发源地(DataFrameSource)和反射目的地设备(ReflectionTarget)之间，目的是检测所选特定数据帧是否经过无故障转发到达了反射应答器。参见图1，图1描述了现有IEEE802.1Qaw标准定义的前向路径测试机制；图1中，数据帧发源地、数据帧目的地(DataFrameDestination)以及反射目的地设备既可以是以太网网桥(ethernetbridge，也称为以太网交换机)，也可以是具备以太网接口的终端站点(endstation)或者测试设备(testequipment)，而中间节点则一定是一个以太网网桥。此外，反射目的地设备既可以就是数据帧发源地，也可以不是数据帧发源地。现有以太网前向路径测试机制包括以下主要步骤：步骤1，在中间节点的某个端口上创建反射应答器，创建的同时需要配置反射目的地的媒质接入控制(MediaAccessControl，MAC)地址，还需要配置反射过滤条件，也就是选择特定的需要被反射的数据帧，反射过滤条件可以是所收到的所有数据帧，也可以是所收到的数据帧某字段匹配特定的字段值，包括目的MAC地址匹配、源MAC地址匹配、虚拟局域网(VLAN)字段匹配、以太帧类型(Ethertype)字段匹配，以及这些匹配结果的逻辑组合(例如逻辑与、逻辑或等)。除了以上必须配置的反射目的地设备MAC地址和反射过滤条件外，在创建反射应答器时还可以选择性地配置过滤取样的周期，也就是说可以规定一段时间内最多反射一个满足过滤条件的数据帧，这样可以减轻反射应答器所在中间节点的处理负担；此外还可以选择性地配置是否允许满足过滤条件的数据帧继续向数据帧目的地转发，如果允许，则在每次反射数据帧之前会拷贝一份继续向数据帧目的地转发；步骤2，反射应答器会根据所配置的过滤条件对所有收到的数据帧进行过滤，然后对于满足过滤条件的数据帧，会根据可选配置的取样周期和是否继续转发，来选出需要反射的数据帧和决定选出的数据帧是否继续转发；缺省情况下会反射所有满足过滤条件的数据帧并同时拷贝一份继续转发；步骤3，对于步骤2选出的需要反射的数据帧，反射应答器会将其封装成反射帧消息(ReflectedFrameMessage，RFM)，然后以自身的MAC地址作为源MAC地址，步骤1配置的反射目的地设备MAC地址作为目的MAC地址，向反射目的地设备发送。反射帧消息的封装格式如表2所示，其中过滤出的原始数据帧位于反射数据TLV(Type/类型，Length/长度，Value/取值)中。反射帧消息中携带的通用连接故障管理头字段的封装格式如表3所示，其中的操作码(OpCode)字段用于标识这是一个RFM，标志(Flags)字段在802.1Qaw标准中没有进行定义，发送时都置为0，接收方对其忽略，不做检查；表2反射帧消息的封装格式表3通用连接故障管理头字段的封装格式步骤4，反射目的地设备接收到反射应答器反射的RFM后，会对RFM的消息内容进行解析，包括会解析通用连接故障管理头字段，还会解析反射数据TLV中包含的原始数据帧等等字段，然后解析的结果会反馈给操作员。IEEE802.1Qbp项目正在制定以太网中等价多路径(EqualCostMultiplePaths，ECMP)的工作机制，用于实现业务流量在等价多路径上的负载分担，以提高以太网中的链路利用率。IEEE802.1Qbp标准草案(版本D0.2，2012年2月公开)规定，对于一个支持ECMP的以太网，网络边缘交换机要给进入网络的客户以太帧打上一个转发标签(F-tag)，此后网络边缘交换机和网络中间交换机根据该F-tag选择等价多路径中的一条进行客户以太帧的转发，当打上F-tag的客户以太帧离开网络时，网络边缘交换机会剥离客户以太帧所携带的F-tag。表4描述了IEEE802.1Qbp标准草案(版本D0.2)规定的转发标签(F-tag)的具体封装格式。表4转发标签的封装格式如表4所示，F-tag包含16比特(bits)的标签协议标识(TagProtocolID，TPID)、3比特的优先级码组(PriorityCodePoint，PCP)、1比特的丢弃标识(DropEligibleIndicator，DEI)、6比特的保留字段(ReservedField，Rev)、6比特的存活时间(TimeToLive，TTL)，以及16比特的流标识(FlowHash)。其中，标签协议标识(TPID)携带一个由标准规定的固定的以太帧类型(Ethertype)，用于识别这个Tag是一个F-tag，目前的802.1Qbp标准草案(版本D0.2)中，这个F-tag专有的Ethertype还处于待分配状态。其中，流标识用于对进入网络的业务流量进行分流，不同的流标识可以对应于不同的传输路径，每一个特定的流标识用于选中源节点和目的节点之间等价多路径当中的一条特定路径。具体的选择方法是，在每一个节点对收到的以太帧中携带的流标识和本节点的系统标识(SystemID，长度6字节)进行哈希(Hash)，再根据哈希的结果从所有可能的出端口中选中一个特定出口。而且，对于两个节点之间的双向传输路径，分别对应于两个方向特定传输路径的流标识是没有关联的。也就是说，两个节点之间的一条共路双向传输路径(所谓共路是指正向传输路径和反向传输路径所经过的节点完全一致)，对应于正向传输路径的流标识和对应于反向传输路径的流标识既可能相同，也可能不同；同样地，两个节点之间的一条不共路双向传输路径，对应于正向传输路径的流标识和对应于反向传输路径的流标识既可能相同，也可能不同。通过以上的分析可以发现，已发布的IEEE802.1Qaw标准定义的数据驱动的前向路径测试功能实现机制，只考虑了数据帧发源地和反射应答器之间只有一条以太网传输路径的情况，并没有考虑数据帧发源地和反射应答器之间存在等价多路径的情况。在数据帧发源地和反射应答器之间存在等价多路径的情况下，可能会存在所监测数据帧从发源地到达了反射应答器，但从发源地到达反射应答器所经过的传输路径不正确的故障情况，现有技术无法检测出这种故障。随着IEEE802.1Qbp标准项目的立项和相关标准制定工作的开展，以太网将会支持ECMP的功能，所以，现有数据驱动的前向路径测试工作机制需要进行扩展，以支持ECMP场景下数据驱动的前向路径测试需求。

技术实现要素：
本发明实施例提供了一种数据驱动的故障检测方法、反射应答器和反射目的地设备，以解决现有技术无法支持ECMP场景下数据驱动的前向路径测试的问题。本发明实施例提供了一种数据驱动的故障检测方法，该方法包括：反射应答器设置反射过滤条件，所述反射过滤条件包含“以太帧类型等于分配给转发标签的以太帧类型”；所述反射应答器根据所述反射过滤条件过滤出以太帧，根据所述以太帧的目的媒体访问控制(MAC)地址、源MAC地址以及流标识计算出该以太帧对应的反射应答器所在节点的入端口，检测该入端口与该以太帧实际进入的反射应答器所在节点的入端口是否一致，将检测结果封装到反射帧消息中，并向反射目的地设备发送所述反射帧消息。优选地，所述反射帧消息中包括新扩展的标志位。优选地，所述反射应答器将检测结果封装到反射帧消息中包括：所述反射应答器将所述检测结果以标志位的形式封装到所述反射帧消息中。本发明实施例还提供了一种数据驱动的故障检测方法，该方法包括：反射目的地设备接收反射应答器发送的携带检测结果的反射帧消息；所述反射目的地设备对所述反射帧消息进行解析，并向操作员反馈解析出的所述检测结果。优选地，所述反射目的设备地对所述反射帧消息进行解析包括：所述反射目的地设备对所述反射帧消息中的新扩展的标志位进行解析。本发明实施例又提供了一种反射应答器，该反射应答器包括：设置模块，用于设置反射过滤条件，所述反射过滤条件包含“以太帧类型等于分配给转发标签的以太帧类型”；处理模块，用于根据所述设置模块设置的所述反射过滤条件过滤出以太帧，根据所述以太帧的目的媒体访问控制(MAC)地址、源MAC地址以及流标识计算出该以太帧对应的反射应答器所在节点的入端口，检测该入端口与该以太帧实际进入的反射应答器所在节点的入端口是否一致，将检测结果封装到反射帧消息中，并向反射目的地设备发送所述反射帧消息。优选地，所述反射帧消息中包括新扩展的标志位。优选地，所述处理模块，具体用于将比较结果以标志位的形式封装到所述反射帧消息中。本发明实施例又提供了一种反射目的地设备，该反射目的地设备包括：接收模块，用于接收反射应答器发送的携带检测结果的反射帧消息；解析模块，用于对所述接收模块接收的所述反射帧消息进行解析，并向操作员反馈解析出的所述检测结果。优选地，所述解析模块，具体用于对所述反射帧消息中的新扩展的标志位进行解析。上述数据驱动的故障检测方法、反射应答器和反射目的地设备，通过扩展IEEE802.1Qaw标准规定的以太网中数据驱动的前向路径测试工作机制，使得该功能能够应用于IEEE802.1Qbp项目规定的支持ECMP的以太网，可以检测出数据帧所携带的流标识与数据帧所实际遵循的传输路径不符的故障情况，从而可以支持数据帧发源地和反射应答器之间存在等价多路径的应用场景。附图说明图1为现有IEEE802.1Qaw标准规定的前向路径测试过程示意图；图2为本发明数据驱动的故障检测方法实施例的流程图；图3为本发明的前向路径测试实施例一的过程示意图；图4为本发明的前向路径测试实施例二的过程示意图；图5为本发明反射应答器实施例的结构示意图；图6为本发明反射目的地设备实施例的结构示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。在实际应用中，在支持等价多路径的以太网，通过扩展IEEE802.1Qaw标准定义的数据驱动的前向路径测试功能实现机制，使得配置了反射过滤条件为包含支持ECMP的以太数据帧的反射应答器，会根据过滤出以太帧的目的MAC地址、源MAC地址和流标识，计算出该以太帧对应的反射应答器所在节点的入端口，与该以太帧实际进入反射应答器所在节点的入端口进行比较，并把比较的结果携带在反射帧消息中，发送到反射目的地设备，然后由反射目的地设备对比较的结果进行解析，再反馈给操作员。这样就增强了现有标准定义的数据驱动传输路径故障检测机制，能够检测出现有技术无法检测出的故障。本发明实施例提供了一种数据驱动的故障检测方法，该方法从反射应答器的角度进行描述，该方法包括：步骤11、反射应答器设置反射过滤条件，所述反射过滤条件包含“以太帧类型等于分配给转发标签的以太帧类型”；步骤12、反射应答器根据所述反射过滤条件过滤出以太帧，根据所述以太帧的目的MAC地址、源MAC地址以及流标识计算出该以太帧对应的反射应答器所在节点的入端口，检测该入端口与该以太帧实际进入的反射应答器所在节点的入端口是否一致，将检测结果封装到反射帧消息中，并向反射目的地设备发送所述反射帧消息。其中，所述反射帧消息中包括新扩展的标志位。所述反射应答器将检测结果封装到反射帧消息中包括：所述反射应答器将所述检测结果以标志位的形式封装到所述反射帧消息中。上述方法中，反射应答器通过将检测结果发送给反射目的地设备，使得反射目的地设备可以检测出数据帧所携带的流标识与数据帧所实际遵循的传输路径不符的故障情况，从而可以支持数据帧发源地和反射应答器之间存在等价多路径的应用场景。相应地，本发明实施例还提供了一种数据驱动的故障检测方法，该方法从反射目的地设备的角度进行描述，该方法包括：步骤21、反射目的地设备接收反射应答器发送的携带检测结果的反射帧消息；步骤22、反射目的地设备对所述反射帧消息进行解析，并向操作员反馈解析出的所述检测结果。反射目的地设备对所述反射帧消息中的新扩展的标志位进行解析，向操作员反馈解析出的所述检测结果。上述方法中，反射目的地设备可以根据解析出的检测结果检测出数据帧所携带的流标识与数据帧所实际遵循的传输路径不符的故障情况，从而可以支持数据帧发源地和反射应答器之间存在等价多路径的应用场景。下面从反射应答器和反射目的地设备交互的角度对本发明的技术方案进行详细描述。图2为本发明数据驱动的故障检测方法实施例的流程图，如图2所示，该流程包括以下步骤：步骤201、创建反射应答器，然后配置反射过滤条件为包含“以太帧类型等于分配给F-tag的以太帧类型”；该反射应答器可以在网络的某个中间节点上创建；在一个支持ECMP的以太网中，可以同时存在ECMP数据帧和非ECMP的普通数据帧，二者在封装上的区别就是ECMP数据帧携带F-tag，而非ECMP的普通数据帧不携带F-tag，数据帧中用于识别F-tag的字段就是IEEE专门为F-tag分配的以太帧类型(Ethertype)；步骤202、反射应答器过滤出ECMP数据帧后，根据其目的MAC地址、源MAC地址以及流标识计算出本地节点入端口，检测其与实际入端口是否一致，把检测的结果以标志位的形式封装到反射帧消息中，向反射目的地设备发送；表5示出了本发明的反射帧消息中扩展标志位的封装格式，相比于IEEE802.1Qaw标准定义的现有技术，本发明扩展了两个标志位，分别是反射帧消息中标志(Flags)字段的最高位和次高位；表5反射帧消息中扩展标志位的封装格式本发明扩展的两个标志位中，最高位被称为“ECMP数据帧指示标志”，置为1表示反射的数据帧为携带流标识(也即携带F-tag)的ECMP数据帧，否则置为0，置为0有两种可能，一种可能是反射应答器的过滤条件明确表明反射的数据帧是非ECMP的普通数据帧，另一种可能是反射应答器的过滤条件无法明确表明反射的数据帧是否是ECMP数据帧；次高位被称为“ECMP数据帧检测结果指示标志”，该标志位当最高位置为1时有效，否则就会被接收方忽略，当最高位置为1时，次高位置为1表示检测成功，也即计算出的节点入端口与实际的节点入端口一致，否则置为0；反射应答器之所以能够根据过滤出的以太帧的目的MAC地址、源MAC地址以及流标识计算出本地节点入端口，是因为反射应答器所在节点通过运行中间系统到中间系统(IntermediateSystemtoIntermediateSystem，IS-IS)路由协议，学习到了全网的拓扑结构并能够计算出所有节点间的最短路径，同时802.1QbpECMP标准草案(版本D0.2，2012年2月公开)规定，各节点根据流标识选择出端口的哈希(Hash)算法是统一和标准化的，这样一来，反射应答器就可以计算出本地节点入端口并与实际入端口进行比较；步骤203、反射目的地设备接收到反射帧消息后，解析其中携带的反射应答器检测结果，然后把该结果反馈给操作员。如果反射帧消息的“ECMP数据帧指示标志”显示被反射的以太帧确定是ECMP数据帧，则进一步解析“ECMP数据帧检测结果指示标志”。如果反射帧消息的“ECMP数据帧检测结果指示标志”显示检测成功，则反馈“检测成功”的结果。如果反射帧消息的“ECMP数据帧检测结果指示标志”显示检测失败，则反馈“检测失败”的结果，然后操作员可以采用其它故障定位的方法(例如基于流的链路跟踪方法)来找出具体的故障点。如果反射帧消息的“ECMP数据帧指示标志”显示被反射的以太帧无法确定是ECMP数据帧，则反馈“无相关检测结果”。实施例一本实施例中，反射应答器所配置的反射过滤条件为“(以太帧类型等于分配给F-tag的以太帧类型)并且(源MAC地址为00-01-02-03-04-05)”。图3为本发明的前向路径测试实施例一的过程示意图，如图3所示，该过程主要包括如下步骤：步骤301、在网络中间节点上创建反射应答器，然后配置反射过滤条件为“(以太帧类型等于分配给F-tag的以太帧类型(图3中用0xXXXX代表))并且(源MAC地址为00-01-02-03-04-05)”；以太网支持ECMP是为了更好地实现业务流量的负载分担，所以在一个支持ECMP的网络中，操作员配置上述的反射过滤条件，可以检测源MAC地址为00-01-02-03-04-05的ECMP数据帧经过负载分担后，是否沿正确的传输路径到达了创建有反射应答器的中间节点；步骤302、反射应答器过滤出源MAC地址为00-01-02-03-04-05的ECMP数据帧后，根据其目的MAC地址、源MAC地址以及流标识计算出本地节点入端口，检测其与实际入端口是否一致，把检测的结果以标志位的形式封装到反射帧消息中，向反射目的地设备发送；本实施例中，由于“以太帧类型等于分配给F-tag的以太帧类型”是必要过滤条件，所以过滤出的以太帧都确定是ECMP数据帧，于是反射帧消息中的“ECMP数据帧指示标志”置为1。如果计算出的反射应答器所在节点入端口与实际入端口一致，则“ECMP数据帧检测结果指示标志”置为1；如果计算出的反射应答器所在节点入端口与实际入端口不一致，则“ECMP数据帧检测结果指示标志”置为0。步骤303、反射目的地设备接收到反射帧消息后，解析其中携带的反射应答器检测结果，然后把该检测结果反馈给操作员。由于接收到的反射帧消息中Flags字段的最高位“ECMP数据帧指示标志”置为1，所以Flags字段的次高位“ECMP数据帧检测结果指示标志”有效，反射目的地设备于是根据它置为1还是置为0来反馈“检测成功”或“检测失败”的结果。实施例二本实施例中，反射应答器所配置的反射过滤条件为“(以太帧类型等于分配给F-tag的以太帧类型)或者(源MAC地址为00-01-02-03-04-05)”。图4为本发明的前向路径测试实施例二的过程示意图，如图4所示，该过程主要包括如下步骤：步骤401、在网络中间节点上创建反射应答器，然后配置反射过滤条件为“(以太帧类型等于分配给F-tag的以太帧类型(图4中用0xXXXX代表))或者(源MAC地址为00-01-02-03-04-05)”；以太网支持ECMP是为了更好地实现业务流量的负载分担，但是基于不同的VLAN，在一个支持ECMP的网络中可以同时存在ECMP数据帧和非ECMP数据帧，操作员配置上述的反射过滤条件，既可以检测ECMP数据帧经过负载分担后，是否沿正确的传输路径到达了创建有反射应答器的中间节点，也可以检测源MAC地址为00-01-02-03-04-05的数据帧是否到达了创建有反射应答器的中间节点。步骤402、反射应答器过滤出ECMP数据帧后，根据其目的MAC地址、源MAC地址以及流标识计算出本地节点入端口，检测其与实际入端口是否一致，把检测的结果以标志位的形式封装到反射帧消息中，向反射目的地设备发送；反射应答器过滤出源MAC地址为00-01-02-03-04-05的数据帧后，由于无法判断该数据帧是否为ECMP数据帧，所以不对其入端口进行检测，而是按照现有技术封装后向反射目的地设备发送。本实施例中，由于“以太帧类型等于分配给F-tag的以太帧类型”是非必要过滤条件，所以过滤出的以太帧既可能有ECMP数据帧，也可能有非ECMP数据帧。针对过滤出的ECMP数据帧(即符合过滤条件“以太帧类型等于分配给F-tag的以太帧类型”的以太帧)，反射帧消息中的“ECMP数据帧指示标志”置为1；针对过滤出的无法判断是否为ECMP数据帧的以太帧(即符合过滤条件“源MAC地址为00-01-02-03-04-05”的以太帧)，反射帧消息中的“ECMP数据帧指示标志”置为0。针对过滤出的ECMP数据帧(即符合过滤条件“以太帧类型等于分配给F-tag的以太帧类型”的以太帧)，如果计算出的反射应答器所在节点入端口与实际入端口一致，则“ECMP数据帧检测结果指示标志”置为1，如果计算出的反射应答器所在节点入端口与实际入端口不一致，则“ECMP数据帧检测结果指示标志”置为0；针对过滤出的无法判断是否为ECMP数据帧的以太帧(即符合过滤条件“源MAC地址为00-01-02-03-04-05”的以太帧)，不对入端口进行任何计算和比较，且“ECMP数据帧检测结果指示标志”固定置为0；步骤403、反射目的地设备接收到反射帧消息后，解析其中携带的反射应答器检测结果，然后把该结果反馈给操作员。如果接收到的反射帧消息中Flags字段的最高位“ECMP数据帧指示标志”置为1，则表明Flags字段的次高位“ECMP数据帧检测结果指示标志”“有效，反射目的地设备于是根据它置为1还是置为0来反馈“检测成功”或“检测失败”的结果；如果接收到的反射帧消息中Flags字段的最高位“ECMP数据帧指示标志”置为0，则表明Flags字段的次高位“ECMP数据帧检测结果指示标志”无效，并被反射目的地设备忽略，反射目的地设备反馈“无检测结果”。上述数据驱动的故障检测方法，通过扩展IEEE802.1Qaw标准规定的以太网中数据驱动的前向路径测试工作机制，使得该功能能够应用于IEEE802.1Qbp项目规定的支持ECMP的以太网，可以检测出数据帧所携带的流标识与数据帧所实际遵循的传输路径不符的故障情况，从而可以支持数据帧发源地和反射应答器之间存在等价多路径的应用场景。图5为本发明反射应答器实施例的结构示意图，如图5所示，该反射应答器包括设置模块51和处理模块52，其中：设置模块，用于设置反射过滤条件，所述反射过滤条件包含“以太帧类型等于分配给转发标签的以太帧类型”；处理模块，用于根据所述设置模块设置的所述反射过滤条件过滤出以太帧，根据所述以太帧的目的MAC地址、源MAC地址以及流标识计算出该以太帧对应的反射应答器所在节点的入端口，检测该入端口与该以太帧实际进入的反射应答器所在节点的入端口是否一致，将检测结果封装到反射帧消息中，并向反射目的地设备发送所述反射帧消息。其中，所述反射帧消息中包括新扩展的标志位。另外，所述处理模块，具体用于将比较结果以标志位的形式封装到所述反射帧消息中。上述反射应答器，通过将检测结果发送给反射目的地设备，使得反射目的地设备可以检测出数据帧所携带的流标识与数据帧所实际遵循的传输路径不符的故障情况，从而可以支持数据帧发源地和反射应答器之间存在等价多路径的应用场景。图6为本发明反射目的地设备实施例的结构示意图，如图6所示，该反射目的地设备包括接收模块61和解析模块62，其中：接收模块，用于接收反射应答器发送的携带检测结果的反射帧消息；解析模块，用于对所述接收模块接收的所述反射帧消息进行解析，并向操作员反馈解析出的所述检测结果。其中，所述解析模块，具体用于对所述反射帧消息中的新扩展的标志位进行解析。上述反射目的地设备，可以根据解析出的检测结果检测出数据帧所携带的流标识与数据帧所实际遵循的传输路径不符的故障情况，从而可以支持数据帧发源地和反射应答器之间存在等价多路径的应用场景。本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，上述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。