在链路状态控制的以太网络中的连续性检查管理的制作方法
【专利摘要】在链路状态协议控制的以太网络中从源节点向目标节点发送OAM链路跟踪消息。链路跟踪消息除使用目标节点的单播以太网MAC节点ID或服务实例的多播目的地地址作为目的地地址外，还使用802.lag格式。链路状态协议控制的以太网络中的网络拓扑结构检验的方法检查节点处的链路状态协议数据库以确定网络的至少一部分的控制平面拓扑结构视图。其随后执行来自节点的一个或多个以太网OAM命令，以确定网络的同一部分的数据平面拓扑结构视图。将网络的控制平面拓扑结构视图与网络的数据平面拓扑结构视图相比较以查看它们是否匹配。
【专利说明】在链路状态控制的以太网络中的连续性检查管理
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求题为PLSB AND IP SHORTCUTS OAM的2007年10月12日提交的美国临时专利申请序号60 / 979,438的优先权，其内容通过引用结合到本文中。
[0003]本申请涉及题为IP NETWORK AND PERFORMANCE MONITORING USING ETHERNET 0AM的2008年10月12日提交的共同待决美国专利申请序号12 / 249,941 ;题为AUTOMATICMEP PROVISIONING IN A LINK STATE CONTROLLED ETHERNET NETWORK 的 2008 年 10 月 12日提交的美国专利申请序号12 / 249，944 ;和题为CONTINUITY CHECK MANAGEMENT IN ALINK STATE CONTROLLED ETHERNET NETWORK的2008年10月12日提交的美国专利申请序号12 / 249，946,其为 Nortel Networks Limited 共同所有，并且涉及也为 Nortel NetfforksLimited 共同所有的题为 IP FORWARDING ACROS S A LINK STATE PROTOCOL CONTROLLEDETHERNET NETWORK、2008年5月5日提交的共同待决美国专利申请序号12 / 151,684。
【技术领域】
[0004]本发明涉及链路状态协议控制的以太网络(link state protocol controlledEthernet network),更具体而言,涉及链路状态协议控制的以太网络中的操作、管理、和维护(OAM)。
【背景技术】
[0005]数据通信网络可以包括各种计算机、服务器、节点、路由器、交換机、桥接器(bridge)、集线器、代理、和相互耦合并被配置为相互传递数据的其它网络设备。这些设备在本文中将称为“网络元件”。通过利用网络元件之间的ー个或多个通信链路，在网络元件之间，通过传递诸如网际协议分组、以太网帧、数据单元、段、或数据的位/字节的其它逻辑关联等协议数据单元，经由数据通信网络来传送数据。特定的协议数据单元可以被多个网络元件处理并在其通过网络在其源与其目的地之间行进时穿过多个通信链路。
[0006]通信网络上的各种网络元件使用在本文中称为协议的预定义规则集来相互通信。使用不同的协议来支配通信的不同方面，诸如应如何形成用于在网络元件之间传输的信号，协议数据单元应看起来像的各种方面、应如何由网络元件处理协议数据単元或路由协议数据単元通过网络，并且应如何在网络元件之间交换诸如路由信息的信息。
[0007]以太网是已被电气和电子工程师协会(IEEE)定义为以太网络架构中的标准802.1的众所周知的联网协议，连接到网络的设备为在任何给定时间使用共享电信路径的能力而竞争。在使用多个桥接器或节点来互连网络段的情况下，常常存在到同一目的地的多个潜在路径。此架构的益处在于其提供桥接器之间的路径冗余并允许以附加链路的形式向网络添加能力。然而，为了防止形成环路，常常使用生成树来限制业务在网络上广播或泛洪(flood)的方式。生成树的特性是在网络中的任何ー对目的地之间仅存在一个路径，因此，可以通过观察分组来自哪里而“获悉”与给定生成树相关的连接性。然而，生成树本身是限制性的，常常导致在生成树上的链路的过度利用和不是生成树的一部分的链路的未利用。
[0008]为了克服实现生成树的以太网络中固有的某些局限性，在题为“Provider LinkState Bridging”的2006年10月2日提交的申请N0.11 / 537，775中公开了ー种链路状态协议控制的以太网络，该申请的内容通过引用结合到本文中。如本申请中更详细地描述的那样，不是通过使用与透明桥接组合的生成树协议(STP)算法在每个节点处利用获悉的网络视图，而是在链路状态协议控制的以太网络中，形成网状网络的桥接器交换链路状态广告(advertisement)以使得姆个节点能够具有网络拓扑结构的同步视图。这经由链路状态路由系统的被很好理解的机制来实现。网络中的桥接器具有网络拓扑结构的同步视图，具有对必需的单播和多播连接性的知识，能够计算网络中的任何一对桥接器之间的最短路径连接性，并且能够根据所计算的网络视图个别地填充其转发信息库(FIB)。
[0009]当所有节点已计算了其在同步视图中的角色并填充其FIB吋，网络将具有从对等桥接器集(无论由于什么原因要求到该桥接器的通信的那些)到任何给定桥接器的无环路单播树；以及从任何给定桥接器到在该桥接器处被托管的每个服务实例的同一对等桥接器集或其子集的一致(congruent)和无环路点到多点(p2mp)多播树。结果是给定桥接器对之间的路径并不约束为经过生成树的根桥接器，并且总体结果可以更好地利用网格的连接性的宽度。基本上，每个桥接器是限定到该桥接器的单播连接性和从该桥接器起的多播连接性的一个或多个树的根。
[0010]当客户业务进入提供商网络吋，客户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地址空间在提供商网络上转发业务。另外，提供商网络上的网络元件被配置为基于虚拟LAN ID(VID)来转发业务，以便可以经由网络通过不同的路径转发被寻址到同一目的地地址但具有不同VID的不同帧。在操作中，链路状态协议控制的以太网络可以使ー个VID范围与最短路径转发关联，使得可以使用来自该范围的VID来转发单播和多播业务，并且可以在除该最短路径之外的路径上跨越网络产生业务工程路径(traffic engineering path),并使用第二VID范围来转发该业务工程路径。
[0011]为了向链路状态协议控制的以太网络添加真实运营商级特征，期望有某些操作、行政、和管理(OAM)特征。当前在 IEEE 标准 802.lag“Connectivity Fault Management (连接性故障管理)”中定义的以太网OAM定义供在以太网络中使用的一组连接性故障管理协议。其包括:连续性检查、链路跟踪、和环回(loopback)协议。802.lag标准已被扩展成包括性能监视度量和消息。此标准在ITU-T SG13，Y.1731- “Requirements for 0AM inEthernet Networks (对以太网络中的0AM的要求)”处有所反映。但是,在这些标准中描述的机制由于标准与链路状态协议以太网络之间的寻址及VLAN语义和使用的某些差异而并不可直接适用于链路状态协议以太网络。期望的是将用于故障识别、隔离、故障检修、和性能监视目的的OAM特征结合到链路状态协议以太网络中。
【发明内容】
[0012]依照本发明，提供了一种在链路状态协议控制的以太网络中发送OAM消息的方法。该方法包括在链路状态协议控制的以太网络中从源节点向目标节点发送OAM链路跟踪消息的步骤，所述链路跟踪消息除使用目标节点的单播以太网MAC节点ID作为目的地地址之夕卜，还使用 802.lag 格式(the link trace message using an802.lag format except,as a destination address， using the unicast Ethernet MAC node ID ofthe targetnode)o
[0013]依照本发明的另一方面，在链路状态协议控制的以太网络中发送OAM消息的另ー种方法包括在链路状态协议控制的以太网络中从源节点发送OAM链路跟踪消息以便跟踪服务实例的步骤，所述链路跟踪消息除了使用服务实例的多播目的地地址作为目的地地址之外，还使用802.lag格式。
[0014]根据本发明的第三方面，一种在链路状态协议控制的以太网络中的网络拓扑结构检验的方法包括步骤:检查节点处的链路状态协议数据库以确定网络的至少一部分的控制平面拓扑结构视图；执行来自节点的ー个或多个以太网OAM命令以确定网络的同一部分的数据平面拓扑结构视图；将网络的控制平面拓扑结构视图与网络的数据平面拓扑结构视图相比较以查看它们是否匹配；以及如果它们不匹配，则标记错误。
[0015]检查链路状态协议数据库的步骤可以包括在链路状态协议控制的以太网络中跟踪从第一节点起通过网络的所有路径的步骤，并且执行ー个或多个以太网OAM命令的步骤可以包括执行来自第一节点的ー个或多个链路跟踪以太网OAM链路跟踪命令以便跟踪服务实例的步骤，所述链路跟踪命令除使用服务实例的多播目的地地址作为目的地地址之外还使用802.lag格式。
[0016]或者，检查链路状态协议数据库的步骤可以包括在链路状态协议控制的以太网络中跟踪从第一节点起通过网络到第二节点的路径的步骤，并且执行ー个或多个以太网OAM命令的步骤包括执行来自第一节点的ー个或多个链路跟踪以太网OAM链路跟踪命令以便跟踪服务路径的步骤，所述链路跟踪命令除使用以太网MAC节点ID的单播目的地地址作为目的地地址之外还使用802.lag格式。
[0017]依照本发明的另一方面，提出了ー种程序产品，其包括具有在其中体现的用于存储数据的计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括用于在链路状态协议控制的以太网络中发送OAM消息的逻辑。该逻辑包括:用于在链路状态协议控制的以太网络中从源节点向目标节点发送OAM链路跟踪消息的逻辑，该链路跟踪消息除使用目标节点的单播以太网MAC节点ID作为目的地地址之外还使用802.lag格式。
[0018]依照本发明的另一方面，提出了ー种程序产品，其包括具有在其中体现的用于存储数据的计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括用于在链路状态协议控制的以太网络中从源节点发送OAM链路跟踪消息以便跟踪服务实例的逻辑，所述链路跟踪消息除使用服务实例的多播目的地地址作为目的地地址之外还使用802.lag格式。
[0019]根据本发明的其它方面，包括计算机可读介质的程序产品具有在其中体现的用于存储数据的计算机程序。该计算机程序执行链路状态协议控制的以太网络中的网络拓扑结构检验。该计算机程序包括:用于检查节点处的链路状态协议数据库以确定网络的至少ー部分的控制平面拓扑结构视图的逻辑；用于执行来自节点的ー个或多个以太网OAM命令以确定网络的同一部分的数据平面拓扑结构视图的逻辑；用于将网络的控制平面拓扑结构视图与网络的数据平面拓扑结构视图相比较以查看它们是否匹配的逻辑；以及如果它们不匹配则标记错误的逻辑。
[0020]依照一个实施例，用于检查链路状态协议数据库的逻辑包括用于在链路状态协议控制的以太网络中跟踪从第一节点起通过网络的所有路径的逻辑，并且用于执行一个或多个以太网OAM命令的逻辑包括用于执行来自第一节点的ー个或多个链路跟踪以太网OAM链路跟踪命令以便跟踪服务路径的逻辑，所述链路跟踪命令除使用服务实例的多播目的地地址作为目的地地址之外还使用802.lag格式。
[0021]依照另ー实施例，用于检查链路状态协议数据库的逻辑包括用于在链路状态协议控制的以太网络中跟踪从第一节点起通过网络到第二节点的路径的逻辑，并且用于执行一个或多个以太网OAM命令的逻辑包括用于执行来自第一节点的一个或多个链路跟踪以太网OAM链路跟踪命令以便跟踪服务路径的逻辑，所述链路跟踪命令除使用以太网MAC节点ID的单播目的地地址作为目的地地址之外还使用802.lag格式。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]在随附权利要求中详细地指出本发明的方面。本发明在以下附图中以举例方式示出，在附图中相同的參考标号指示类似元件。以下附图仅出于说明的目的公开了本发明的各种实施例且并不意图限制本发明的范围。出于明了的目的，并不是在每个图中都对每个组件加以标注。在附图中:
[0023]图1是可以用来实现链路状态协议控制的以太网络的网状网络的功能方框图；
[0024]图2是被配置为在链路状态协议控制的以太网络中使用的网络元件12的ー种实施方式的示意性表示；
[0025]图3是配置的链路状态协议控制的以太网络的示意性表示，其中，诸如IS-1S的链路状态协议已执行其发现阶段以使用每个桥接器的Sys-1D以无环路结构将桥接器互连，并且随后，多播连接性在作为ISID成员的所有节点之间创建EVPN。
[0026]图4是类似于图3的配置的链路状态协议控制的以太网络的示意性表示，其中，现在示出多个服务被映射为离开发现阶段树的叶子(leaf)。
[0027]图5是由802.lag标准定义的以太网OAM维护域的方框图。
[0028]图6是802.lag OAM分组的方框图。
[0029]图7是根据本发明的实施例的链路状态协议控制的以太网络的节点处的基础设施级(infrastructure level) OAM分组的处理的流程图；
[0030]图8是根据本发明的实施例在链路状态协议控制的以太网络的节点处执行的基础设施级连续性检查过程的流程图；
[0031]图9是根据本发明的实施例的链路状态协议控制的以太网络的节点处的服务级OAM分组的处理的流程图；
[0032]图10是根据本发明的实施例在链路状态协议控制的以太网络的节点处执行的服务级连续性检查过程的流程图；
[0033]图11是根据本发明的实施例的由链路状态协议控制的以太网络中的节点进行的MEP创建和分发的流程图；
[0034]图12是根据本发明的实施例的链路状态协议控制的以太网络中的节点中的MEP接收和转发表更新的流程图；
[0035]图13是根据本发明的实施例的使用MEP查找来从节点A向节点B发送OAM命令的过程的MEP的流程图；
[0036]图14是在链路状态协议控制的以太网络上的两个IP节点之间执行的IP “Ping”命令的示意图。
[0037]图15是根据本发明的实施例的链路状态协议控制的以太网络中的节点处的IP级“Ping”命令的处理的流程图；
[0038]图16是根据本发明的实施例的链路状态协议控制的以太网络中的节点处的IP级“Traceroute”命令的处理的流程图；
[0039]图17是网络的方框图，其中，提供商被耦合到具有IP电话的客户驻地，并且所有通信通过链路状态协议控制的以太网络而发生。VOIP网络的性能监视使用依照本发明的以太网OAM命令在IP层级处发生；
[0040]图18是根据本发明的实施例的链路状态协议控制的以太网络中的节点处的IP级性能监视命令的处理的流程图。
【具体实施方式】
[0041]链路状态协议控制的以太网络提供以太网桥接的连接性的等价物，但经由网络元件转发信息库(FIB)的配置而不是通过泛洪和获悉来实现这一点。使用链路状态协议来控制以太网络使得能够通过以无环路最短路径转发提供网络容量的更高效利用来将以太网络从LAN空间缩放到WAN或提供商网络空间。不是通过使用与透明桥接组合的生成树协议(STP)算法在每个节点处利用获悉的网络视图，而是在链路状态协议控制的以太网络中，形成网状网络的桥接器交换链路状态广告以使得每个节点能够具有网络拓扑结构的同步视图。这经由链路状态路由系统来的使用来实现。网络中的桥接器具有网络拓扑结构的同步视图，具有对必需的单播和多播连接性的知识，能够计算网络中的任何一对桥接器之间的最短路径连接性，并且能够根据所计算的网络视图个别地填充其转发信息库(FIB)。当所有节点已计算其在同步视图中的角色并填充其FIB吋，网络将具有从对等桥接器集到任何给定桥接器的无环路单播树；以及从任何给定桥接器到同一对等桥接器集的一致和无环路点到多点(p2mp)多播树。结果是给定桥接器对之间的路径不限于经过生成树的根桥接器，并且总体结果可以更好地利用网格的连接性的宽度。
[0042]链路状态协议控制的以太网络通常使用对称链路度量，使得任何两个桥接器之间的连接性沿双向遵循同一路径，并对单播和多播连接性使用共同的度量，使得在被多播的分组与被单播的分组之间存在转发的一致性(congruency)。
[0043]可以使用MAC结构来构造(略微修改的)桥接器集之间的最短路径无环路连接性(出于单播和多播两个目的)以便向可以使用透明LAN服务的C-MAC (客户MAC)层或其它层网络提供透明LAN服务。这要求在网络内的链路状态路由协议代替用于相关VLAN(多个)的生成树协议的操作和路由系统广告上的MAC信息的捎带(piggyback)。
[0044]图1是链路状态协议控制的以太网络的一部分的示例的示意性表示。根据共享网络拓扑结构，每个节点使用最短路径算法来计算到网络中的其它提供商骨干桥接器(provider backbone bridge, PHB)或节点的最佳最短路径。在网络上应用最短路径算法的结果和在桥接器中FIB的相应的填充提供从每个桥接器通过网格到达网络的成员桥接器的卩隹ー树。
[0045]与桥接器(单播和多播)相关的MAC地址对于链路状态协议控制的以太网络而言是全局的，并用于基于目的地的转发。这意味着其可以简单地在路由系统广告中泛洪，并且在路由系统的局部收敛(convergence)时，可以按照路由系统的指示在本地桥接器转发数据库(或FIB)中实例化(instantiate)。这样,可以将第2层连接性的分布式计算应用于以太网桥接器而不需要不同的信令系统以使连接性与拓扑结构相关联。以其最简单形式，当桥接器已计算到其在两个给定桥接器节点之间的最短路径上时，其简单地将与那些桥接器相关的MAC地址安置(install)在FIB中，即指向每个感兴趣的桥接器的单播MAC地址和从感兴趣的桥接器指向的多播MAC地址(多个)。
[0046]应理解的是虽然已描述了每个桥接器一个单播MAC地址，但绝不排除更细粒度的使用，并且单播MAC地址可以指示线路卡、虚拟交换机实例(VST)或UNI端ロ。这对于简化目的地桥接器处的流的解复用而言是期望的。
[0047]在网络中需要环路抑制以保持不稳定时间段(在拓扑结构变化、由到网络中的所有桥接器的路由系统进行的拓扑结构变化的广告、新拓扑结构的公共视图上的再收敛和转发信息的相应更新之间的时间段)期间的连接性(即使以可能劣化的形式)。分布式系统中的不稳定性常常意味着网络的总体视图至少暂时将不是同步的。在网络元件不具有网络的同步视图的情况下，可能形成短暂环路。如本申请中更详细地描述的那样，PLSB网络可以使用反向路径转发检查来使环路减到最少。可以通过促使诸如以太网桥接器的网络元件通过将包含在分组和分组到达的段中的源MAC地址与为与转发数据库中的目的地相同的MAC地址配置的值相比较来检查分组而执行RPFC检查。如果用于源MAC地址的已获悉段将修改静态条目，或者不存在静态条目，则该分组被丢弃。在特定实例中，可以根据需要可选地禁用RPFC检查。
[0048]链路状态协议控制的以太网络可以支持服务实例，其中，任何服务实例仅要求到端ロ的子集和因此到网络中的桥接器的连接性。可以用来识别与特定服务实例相关的分组的标识符的ー个示例是在IEEE802.1ah中定义的扩展服务ID字段(1-SID)。发现自己在两个桥接器之间的最短路径上的桥接器安置与每个桥接器相关的单播MAC地址(多个)和用于为两个桥接器所共用的所有1-SID的多播MAC地址。其结果是给定边缘桥接器将具有到所有对等桥接器的单播连接性和为感兴趣的姆个1-SID识别的团体(community)所独有的多播连接性。这将采取以下形式:作为到每个对等体的多点到点(mp2p)单播树上的叶子并作为到每个感兴趣的団体的对等节点集的(S，G)点到多点(p2mp)多播树的根，其中，S是源的地址而G是多播组地址。
[0049]此外，如整体地通过引用结合到本文中的题为IP FORWARDING ACROSS A LINKSTATE PROTOCOL CONTROLLED ETHERNET NETWORK 的、2008 年 5 月 5 日提交的共同待决美国专利申请序号12 / 151，684所述，链路状态协议控制的以太网络能够支持本地IP。因此，当节点获悉了 IP地址时，其将该IP地址插入其链路状态广告中以对该IP地址到网络上的其它节点的可到达性进行广告。每个节点将把此IP地址添加到其链路状态数据库。如果分组到达入ロ节点，则该入口节点将读取IP地址，确定链路状态协议控制的以太网络上的哪个节点知道IP地址，并构造MAC报头以便将分组转发到正确的节点。MAC报头的DA /VID是对IP地址进行广告的节点的节点MAC(nodal MAC)。可以实现单播和多播IP转发。
[0050]图2是被配置为在链路状态协议控制的以太网络中使用的网络元件12的可能实施方式的示意性表示。网络元件12包括路由系统模块80，其被配置为使用链路状态路由协议关于网络拓扑结构与网络10中的对等体12交换包含路由及其它信息的控制消息。路由系统80接收到的信息可以被存储在链路状态数据库90或以另ー种方式存储。如前所述，信息的交換允许网络上的节点生成网络拓扑结构的同步视图，其随后允许路由系统模块80计算到网络上的其它节点的最短路径。路由系统80计算的最短路径将被编程到FIB82中，FIB82被填充有用于基于所计算的最短路径、多播树、业务工程路径条目、并基于其它条目指引业务通过网络的适当条目。
[0051]路由系统80可以交换包含网络层可到达性信息的路由更新。网络上的节点所知道的网络层地址将被存储在网络元件12上的链路状态数据库90中以允许入口节点在网络层分组到达时选择链路状态协议控制的以太网络上的正确出ロ节点。网络层地址的知识还可以通过促使节点安置对同一 IP多播感兴趣的成对节点之间的转发状态来允许在网络上实现多播转发状态以允许网络上的节点处理网络层多播。
[0052]网络元件12还可以包括诸如反向路径转发检查(RPFC)模块84的ー个或多个其它模块，其可以用来处理输入帧并在FIB82中执行查找以确定在其上接收到帧的端ロ是否与在用于特定源MAC的FIB82中识别的端ロ一致。在输入端ロ不与在FIB中识别的正确端ロー致的情况下，RPFC模块可以促使消息被删除。
[0053]如果帧通过RPFC84模块，目的地查找86模块根据FIB82来确定应当在其上转发帧的ー个或多个端ロ。如果FIB不具有用于DA / VID的条目，则该帧被丢弃。
[0054]还应理解的是所述的模块仅仅是出于说明的目的，并且如本领域的技术人员所理解的那样，可以通过在节点的模块之间组合或分布功能来实现所述的模块。
[0055]參照图3，示出了链路状态协议控制的以太网络300，其中，诸如IS-1S的链路状态控制协议已执行其发现阶段以使用每个桥接器的Sys-1D (又叫做节点MAC304)以无环路结构将桥接器302a?h互连。一旦构成例如ISID23的ISID，则发送IS-1S更新，并且多播连接性在作为ISID23的成员的所有节点之间创建EVPN。发送不同组的IS-1S更新以创建用于ISIDlO的多播连接性。一旦创建了 ISID，则随后通过在链路状态发现期间使用Sys-1D创建的路径完成所有转发。进ー步參照图4，每个服务是此基础拓扑结构的叶子。如整体地通过引用结合到本文中的题为 IP FORWARDING ACROSS A LINK STATE PROTOCOL CONTROLLEDETHERNET NETWORK的2008年5月5日提交的共同待决美国专利申请序号12 / 151，684所描述的那样，IP子网306直接映射到Sys-1D。如整体地通过引用结合到本文中的题为IMPLEMENTATION OF VPNs OVER LINK STATE PROTOCOL CONTROLLED ETHERNET NETWORK 的2008年6月26日提交的共同待决美国专利申请序号12 / 215，350所描述的那样，VRF308经由ISID映射。
[0056]当前在通过引用结合到本文中的IEEE标准802.lag “Connectivity FaultManagement (连接性故障管理)”中所定义的以太网OAM定义供在以太网络中使用的ー组连接性故障管理协议。其包括:连续性检查、链路跟踪、和环回协议。802.lag标准已被扩展成包括性能监视度量和消息。此标准在同样通过引用结合到本文中的ITU-T SG13，Y.1731_“Requirements for 0AM in Ethernet Networks (对以太网络中的 0AM 的要求)”处有所反映。但是，这些标准中描述的机制不可直接适用于链路状态协议以太网络。依照本发明，链路状态协议以太网络结合了用于故障识别、隔离、故障检修、和性能监视目的的OAM特征。
[0057]802.lag CFM消息包括以下各项:[0058]连接性检查-这些是由维护端点周期性地发出的“心跳(heartbeat) ”消息。其允许维护端点检测它们自己之间的服务连接性的丢失。
[0059]链路跟踪-其由维护端点应管理员的请求传送以跟踪到目的地维护端点的路径(逐跳)。其允许传送节点发现关于路径的连接性数据。链路跟踪在概念上与UDPTraceroute 类似。
[0060]环回-其由维护端点应管理员的请求发送以检验到另ー维护点的连接性。环回指示目的地是否可到达；其不允许路径的逐跳发现。其中在概念上与ICMP Echo(Ping)类似。
[0061]维护域
[0062]在任何给定服务提供商网络内，如图5所示，以太网CFM依赖于由分级维护域组成的功能模型。由管理员对域分配唯一维护级(在可能的八个之中)，这对定义域的分级关系有用。如果两个域嵌套，则外面的域必须具有比内部域高的维护级。图5所示的是包括提供商域404、包括2个运营商域406的客户域402。维护端点(正方形)存在于维护域的边缘，而维护中间点(圆圈)在域内部。因此，中间点将转发CFM分组(除非其为以该中间点为目的地的环回或链路跟踪)，而端点不转发CFM分组，因为它们必须保持其在域内。其唯一例外情况是当端点也充当用于高级域的中间点时，在这种情况下，其将转发CFM分组，只要其为较高级域的一部分。
[0063]图5示出其中服务提供商使用两个运营商的网络来提供服务的示例。服务提供商维护级在322处示出。用于运营商A和运营商B的维护级在324处示出。两个特殊情况维护级是客户级(320)和物理层级(326)。客户级允许客户测试连接性(使用连接性检查)并隔离出问题(使用环回和链路跟踪)。另ー方面，物理层级定义可能的最窄维护域:单个链路域。
[0064]依照本发明的第一方面，对以太网OAM标准进行修改以便针对基于典型生成树的以太网络与链路状态协议控制的以太网络之间的差而调整。依照本发明的第二方面，新型服务级OAM特征利用链路状态协议控制的以太网络。依照本发明的第三方面，由IP服务通过用于性能监视和控制的链路状态协议控制的以太网络使用以太网0AM。
[0065]基础设施OAM
[0066]依照本发明，在建立第一 1-SID之前，链路状态协议控制的以太网络可以在基础设施级处实现CFM消息。因此，CFM消息被图3和4中的链路层利用，并且在图5中的链路OAM级处利用。这里，诊断OAM可以有助于测试节点之间的连接性，这是在其之间部署服务之前。
[0067]802.lag CMF消息格式在图6中示出。依照802.lag标准的某些CFM消息、即LBM消息采用单播目的地地址。能够将这些CFM消息用于诊断目的以检查链路状态控制的以太网络的拓扑结构是有用的。为此，需要链路状态拓扑结构中的节点的适当目的地地址。因此，依照本发明及如图6所示，对于采用单播目的地地址的CFM消息、即LBM和LBR消息，使用从目的地节点的Sy s-1D导出的节点MAC地址(例如图7，400、402、404)。此节点级MAC地址在链路状态协议交换时被安置在FIB中。
[0068]诸如mLBM和CCM的某些CFM消息采用唯一广播目的地地址。这些地址与链路状态以太网协议是不相容的，因为RPFC将中断并将导致环路。因此，在基础设施级，不使用这些消息。[0069]进ー步依照本发明，对在基础设施级对LTM CFM消息进行寻址的方式进行修改。根据标准，LTM消息采用众所周知的组多播MAC地址。然而，在链路状态控制的以太网络中，在任何节点FIB中不存在多播条目，直至建立第一 1-SID为止。因此，在此阶段被链路状态控制的以太网络节点接收到的标准LTM消息将被丢弃。因此，本发明提供对标准实施方式的修改。依照本发明的LTM消息对目标目的地节点采用单播目的地地址(图7，400、406、408)。再次地，采用的目的地地址是从目标目的地节点的Sys-1D导出的节点MAC地址。由于链路状态控制的以太网络被预先配置而不是“泛洪并获悉”，到目的地的路径是已知的，因此，单播LTM消息可以遵循到目标节点的预配置路径。
[0070]现在參照图8，使用具有OAM的链路状态协议控制的以太网络提供了用于复核基础设施级的连接性的机会。对于链路状态控制的以太网络中的给定ー个或多个节点，运营商可以检查链路状态数据库本身以查看链路状态协议生成什么连接。(420,422)并且，运营商可以从节点起或在成对节点之间运行链路跟踪(424)以检查来查看LTM和LTR消息是否显示在节点之间存在的实际路径与链路状态协议如FIB所反映的那样最初建立的路径相匹配(426?430)。
[0071]服务级oAM
[0072]在建立1-SID之后，链路状态协议控制的以太网络还可以在服务级实现CFM。以太网OAM被设计为在1-SID级操作，因此可以使用802.lag和Y.1733标准并将其加强以便为链路状态协议控制的以太网络提供服务级OAM功能。
[0073]mLT
[0074]在典型的泛洪和反向路径获悉以太网络中，所有1-SID遵循根在单个多播源地址处的同一多播分布路径。但是在链路状态协议控制的以太网络中每个服务实例、即ISID是多播分布路径的根。因此，如果希望对链路状态协议控制的以太网络中的服务实例路径进行故障检修，则作为使用与ISID路径不一致的单播LTM或基于标准的多播LTM的替代，使用新的替代是有意义的。依照本发明的ー个方面，因此在服务级提供新的OAM链路跟踪消息。这些链路跟踪消息不是使用图6的多播标准以太网DA，而是使用1-SID多播地址作为其DA (图9，456)。通过使用ISID多播DA，链路跟踪将遵循优化多播路径，该优化多播路径源于为其发起跟踪的节点而不是源于典型的以太网多播树。
[0075]发现
[0076]可以出于发现的目的使用服务级OAM以确认链路状态协议控制的以太网络的拓扑结构。例如，參照图9，可以从ISID附接到的节点发起“显示ISID树(shoW ISID tree)”命令(454)。根据ー个选项，可以使用ISID mDA-不是802.lag标准的CFM mDA-从ISID节点发起mLBM命令(通配符ping (wildcard ping)) (458)。或者,对于姆个ISID端点而言，可以在ISID内发起单播LTM(traceroute) (460)。根据替换选项,可以从ISID节点发起前述mLTM(通配符traceroute)命令，其将跟踪多播ISID树的路径(456)。
[0077]请注意，链路状态协议已用其网络拓扑结构视图填充网络中的所有节点。因此，例如，如图10步骤500?506所示，在链路状态数据库是IS-1S数据库的情况下，可以针对附接到给定ISID的所有端节点询问IS-1S数据库。然后，上述服务级OAM链路跟踪可以穿过(run through)数据平面以查看数据平面拓扑结构实际上是否是如控制平面指示其应该成为的那样布置的。[0078]还可以使用发现来确认网络中的路径。“显示ISID路径”命令(图9，462)可以检验端点之间的路径。例如，为了示出节点A和B之间的ISID101上的路径，将从ISID101上的节点A向节点B发起LTM (traceroute) (464)。再次地，LTM DA是目的地节点的Sys-1D (节点B)的单播DA-不是基于标准的CFM DA。
[0079]连接性
[0080]再次，链路状态协议已用其网络拓扑结构视图填充网络中的所有节点。因此，例如，如图10步骤508?512所示，在链路状态数据库是IS-1S数据库的情况下，可以针对节点A与节点B之间的1-SID路径从IS-1S数据库中的任何节点进行询问。或者，可以针对到另一端节点的路径从1-SID上的端节点进行询问-例如从端节点A进行询问以显示到端节点B的路径。然后，上述服务级OAM链路跟踪可以穿过数据平面以查看数据平面拓扑结构实际上是否是如控制平面指示其应该成为的那样布置的。
[0081]还可以将服务OAM用于1-SID端点之间和在1-SID内的连接性检验和故障检测。可以从附接到1-SID的端节点发出等效于CFM CCM的OAM消息作为连接性检查机制(图10，514)。再次地，与CFM-DA相反，将基于1-SID mDA对这些CCM消息进行寻址(即，解析为Sys-1D)。此外，可以在每个服务级发出这些CCM消息。IP子网级CCM消息被直接解析为 Sys-1D，而经由 1-SID 解析 IP-VPN、VRF 等。
[0082]MEP / MIP 自动生成
[0083]依照本发明的方面，链路状态协议控制的以太网络允许MEP和MIP的自动生成。
[0084]作为链路跟踪协议发现的一部分，链路状态协议控制的以太网络中的每个节点自动地实例化默认MD级802.lag逻辑，但是这可以使用被转换成MAC地址的Sys-1D名来进行。依照本发明，如图11所示，在基础设施级，每个节点可以对其Sys-1D进行散列(hash)以导出其MEP和/或MIP (600)，并随后用此信息填充TLV (602)。然后在链路状态PDU (LSP)中将TLV传送到网络上(604)。在图12中，其显示节点何时接收这样的LSA(610)，其使TLV中接收到的MEP信息与从其接收到LSA的端节点相关联。接收节点向其FIB添加条目以使MEP与从其接收到LSA的节点的节点MAC相关联以创建MEP / Sys-1D绑定。因此，每个节点随后知道对于网络中的每隔ー个节点而言MIP和MEP点是什么。
[0085]因此，运营商可以从特定节点的观点出发执行基础设施级OAM命令。例如，如图13步骤620?626所示，运营商选择执行节点A和B之间的连续性检查。因此，从节点A起，运营商执行以太网OAMLBM-即“ping”命令。依照本发明，节点A针对节点B的MEP检查其链路状态数据库-先前在链路状态配置期间被填充。一旦这是已知的，则创建具有节点B的目的地地址的LBM消息。节点A的FIB指示LBM消息应当在其到节点B的路上被发送到下一跳MIP (如果的确存在A与B之间的节点)。
[0086]如图5所示，不同的维护域与不同的MEP和MIP MD级相关联。因此，在服务级，指定不同的MEP和MIP集。链路状态协议控制的以太网络允许在各种服务级根据需要进行MEP和MIP的动态自动配置。在基础设施级，用于监视链路的端ロ MEP在802.lag标准中阐述的“默认” MAID级(MD级为0)处被实例化，并且始终开启(on)。各种服务级还可以具有用于载送诸如CCM的消息的始终开启MEP。这些MEP是根据服务级标识符1-SID用MAID创建的，并且MD级适合于域。可以将MIP创建为在链路状态协议发现期间始终开启，MD级适合于域。[0087]链路状态协议以太网络中的IP oAM
[0088]如前所述，如整体地通过引用结合到本文中的题为IP FORWARDING ACROS S ALINK STATE PROTOCOL CONTROLLED ETHERNET NETWORK 的 2008 年 5 月 5 日提交的共同待决美国专利申请序号12 / 151，684中描述的那样，IP地址可以直接映射到在链路状态协议以太网络中进行转发时使用的MAC地址。如其中所解释的，当链路状态协议控制的以太网络中的节点获悉了 IP地址时，其将把IP地址插入其链路状态广告中以便对该IP地址到网络上的其它节点的可到达性进行广告。每个节点将为此LSP添加其通知给其链路状态数据库的IP地址。如果分组到达入口节点，则该入口节点将读取IP地址，确定链路状态协议控制的以太网络上的哪个节点知道IP地址，并构造MAC报头以便将分组转发到正确的节点。MAC报头的DA / VID是对IP地址进行广告的节点的节点MAC-例如，这可以是Sys-1D。
[0089]由于IP子网可以一致地映射到链路状态协议控制的以太网络，所以MEP和MIP的自动创建和用于链路状态协议控制的以太网络的增强OAM使得能够实现用于IP的OAM功能，诸如基于以太网OAM的Ping和Traceroute能力。
[0090]例如，參照图14，再次示出了链路状态协议控制的以太网络，其中，已如前所述地自动配置了 MEP和MIP。具有Sys-1D San Jose的节点被示为具有IP地址10.20.0.16 /24。具有Sys-1D Denver的节点被示为具有IP地址10.20.8.128 / 24。參照图15，运营商在节点San Jose处输入IP命令“Pingl0.20.8.128” (720)。(或者，可能存在经由DNS或IP到名称转换的某些其它手段被解析的等效IP名称。)San Jose处的节点先前已从宣告10.20.8.128附接到其的Denver接收到LSA，因此San Jose的数据库将目的地IP地址解析成Denver的MAC (722)。IP ping命令被解析为具有目的地Denver的以太网0AM LBM命令(724)。San Jose节点 检查其FIB以找到用于Denver的MEP。LBM被发送到DA Denver、VID MIP (726) o采用Denver与San Jose之间的基础设施连续性，LBR返回到San Jose。
[0091]同样地，參照图16，节点San Jose处的运营商可以输入IP命令^Traceroutel0.20.8.128” (740)。(再次地，可能存在等效的IP名称解析。)San Jose处的节点先前已从宣告10.20.8.128附接到其的Denver接收到LSA’因此San Jose的数据库将目的地IP地址解析成Denver的MAC (742)。IP traceroute命令被解析成具有目的地Denver的以太网0AM LT命令(744)。San Jose节点检查其FIB以找到用于Denver的MEP。LTM 被发送到 Denver、VID MIP (746)。
[0092]性能监视
[0093]802.lag标准已被扩展成包括性能监视度量和消息。此标准在通过引用结合到本文中的 ITU-T SG13, Y.1731- “Requirements for 0AM in Ethernet Networks (对以太网络中的OAM的要求)”处有所反映。用适当的OAM消息来測量以下性能參数:
[0094]I)丢帧率(Frame Loss Ratio，FLR)-FLR被定义为未递送的服务帧的数目除以时间间隔T期间的服务帧总数的比值(表示为百分比)，其中，未递送的服务帧的数目是被发送到入口 UNI的服务帧的数目与在出ロ UNI处接收到的服务帧的数目之间的差。可以进行两种FLR測量，双端LM (丢失測量)和单端LM。双端LM是通过交換包括适当计数的所传送帧和所接收帧的CCM OAM帧实现的。这些计数不包括MEP ME级的OAM帧。双端LM使得能够实现MEG的姆个端处的近端和远端FLR 二者的主动(proactive)测量。单端LM是通过LMM和LMR OAM帧的应需求交换实现的。这些帧包括适当计数的所传送和所接收帧。单端LM仅在发起LM请求的端处提供近端和远端FLR。
[0095]2)帧延迟(FD)-FD被指定为帧的往返行程延迟，其中，FD被定义为当在帧的目的地节点处执行环回时自源节点开始传输帧的第一位时起直到同一源节点接收到环回帧的最后一位为止所经历的时间。
[0096]3)帧延迟变化(FDV)-FDV是对服务帧对之间的FD的变化的度量，其中，服务帧属于点到点以太网连接上的同一 CoS(服务级别)实例。
[0097]又请注意，在许多情况下，IP子网一致地映射到链路状态协议控制的以太网络。现在，MEP和MIP的自动创建和用于链路状态协议控制的以太网络的增强OAM和性能监视使得能够实现用于迄今尚不可用的IP over Ethernet的细粒度的详细“SONET样式的(SONET-style)，，0AM。
[0098]參照图17，示出了许多应用之一，其中，以太网性能OAM在IP应用中是很有价值的。示出了提供商800和客户驻地802。客户具有经由接入箱806经由链路状态协议控制的以太网络808耦合到提供商800的IP电话804。在提供商800内，可能存在将网络808耦合到向接入箱806提供VOIP服务并因此向IP电话804提供VOIP服务的服务器812的各种桥接器810。图18中的所有设备都是IP设备。IP电话、服务器和桥接器、以及未示出的其它桥接器和设备构成链路状态协议控制的以太网络。同样地，它们每个都具有与之相关联的Sys-1D。诸如IS-1S的链路状态协议已建立网络中的所有元件之间的单播无环路通信路径。IP电话和服务器已依照在通过引用整体结合到本文中的题为IP FORWARDINGACROSS A LINK STATE PROTOCOL CONTROLLED ETHERNET NETWORK 的 2008 年 5 月 5 日提交的共同待决美国专利申请序号12 / 151，684中所述的方法建立IP通信。简而言之，IP电话IP子网被IP电话节点获悉并插入其链路状态广告中以便对IP子网到链路状态协议控制的以太网络上的其它节点的可到达性进行广告。同样地，服务器的IP子网被服务器节点获悉并插入其链路状态广告中以便对其IP子网到链路状态协议控制的以太网络上的其它节点的可到达性进行广告。如果分组到达入口节点，则该入口节点将读取IP地址，确定链路状态协议控制的以太网络上的哪个节点知道IP地址，并构造MAC报头以便将分组转发到正确的节点。MAC报头的DA / VID是对IP地址进行广告的节点的节点MAC。在这种情况下，从IP电话到服务器的IP流(即V0IP)将解析到IP电话附接到其的节点的MAC。从服务器到IP电话的IP流将解析到服务器附接到其的节点的MAC。
[0099]如先前关于CFM OAM所述，运营商可以执行可以被直接映射到链路状态以太网命令的诸如“ping”和“traceroute”的IP级命令。进ー步依照本发明，基于链路状态以太网OAM命令和反馈来提供IP级性能监视功能。
[0100]例如，參照图18，期望的是服务器812监视延迟和与IP电话804相关的特定VOIP流的抖动。依照本发明，由如下事实来实现此任务:即VOIP流通过链路状态协议控制的以太网络载送，并因此直接利用本文所述的OAM功能。例如，运营商可以从服务器节点812发起命令“监视在下一小时内IP电话的抖动、延迟”(820)。IP级OAM命令将在服务器812处被解析成服务器812与IP电话804之间的一系列以太网级OAM命令。将在本示例中使用的OAM级命令是FD和FDV。首先，通过检查FIB来解析具有附接的IP电话或电话本身的节点的MAC地址(822)。然后，可以将0AM FD和FDV命令从附接到服务器812的节点转发到附接到IP电话804的节点，在识别的时间段内在服务器812的FIB中指定的MIP桥接器810转发路径(826)。因此可以以迄今不可用于以太网络上的IP流的非常详细的方式为IP流收集性能统计。然后，如果需要，可以基于来自OAM命令的所产生反馈来调整VOIP流(828)。
[0101]依照用于许多IP技术的本发明来实现IP性能监视，所述许多IP技术包括IP电话术、IP TV /视频、移动IP、数据中心等。链路状态协议控制的以太网络使得能够实现IP性能监视和控制以便将许多不同类型和层级的IP域和设备联合。依照本发明直接在IP层级利用以太网OAM性能监视的能力使得能够实现将容易地导致详细LSA的语音、数据和视频的IP业务控制级。
[0102]可以将本发明实现为体现在ー个或多个制品上或中的一个或多个计算机可读软件程序。所述制品可以是例如软盘、硬盘、硬盘驱动器、CD-ROM、DVD-ROM、闪存卡、EEPR0M、EPR0M、PR0M、RAM、R0M、或磁带中的任何一个或组合。通常，可以使用任何标准或专有编程或解释语言来产生计算机可读软件程序。此类语言的示例包括C、C++、Pascal、JAVA、BASIC、Visual Basic JPVisual C++。软件程序可以被作为源代码、目标代码、解释代码、或可执行代码存储在一个或多个制品上或存储在其中。
[0103]虽然已參照特定优选实施例示出并描述了本发明，但本领域的技术人员应理解的是在不脱离以下权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下可以进行形式和细节方面的各种改变。
【权利要求】
1.一种在链路状态协议控制的以太网络中的网络拓扑结构检验的方法，包括步骤: 检查节点处的链路状态协议数据库以确定网络的至少一部分的控制平面拓扑结构视图； 执行来自该节点的ー个或多个以太网OAM命令以确定网络的同一部分的数据平面拓扑结构视图； 将网络的控制平面拓扑结构视图与网络的数据平面拓扑结构视图相比较以查看它们是否匹配； 如果它们不匹配，则标记错误。
2.权利要求1的方法，其中: 检查链路状态协议数据库的步骤包括步骤: 跟踪在链路状态协议控制的以太网络中从第一节点起通过网络的所有路径； 并且其中: 执行ー个或多个以太网OAM命令的步骤包括步骤: 执行来自第一节点的ー个或多个链路跟踪以太网OAM链路跟踪命令以便跟踪服务实例，该链路跟踪命令除使用服务实例的多播目的地地址作为目的地地址之外还使用802.lag 格式。
3.权利要求2的方法，其中: 检查链路状态协议数据库的步骤包括步骤: 跟踪在链路状态协议控制的以太网络中从第一节点通过网络到第二节点的路径； 并且其中: 执行ー个或多个以太网OAM命令的步骤包括执行来自第一节点的ー个或多个链路跟踪以太网OAM链路跟踪命令以便跟踪服务路径的步骤，该链路跟踪命令除使用以太网MAC节点ID的单播目的地地址作为目的地地址之外还使用802.lag格式。
4.一种在链路状态协议控制的以太网络中的网络拓扑结构检验的设备，包括: 用于检查节点处的链路状态协议数据库以确定网络的至少一部分的控制平面拓扑结构视图的装置； 用于执行来自该节点的ー个或多个以太网OAM命令以确定网络的同一部分的数据平面拓扑结构视图的装置； 用于将网络的控制平面拓扑结构视图与网络的数据平面拓扑结构视图相比较以查看它们是否匹配的装置； 用于如果它们不匹配，则标记错误的装置。
5.权利要求4的设备，其中: 用于检查链路状态协议数据库的装置包括: 用于跟踪在链路状态协议控制的以太网络中从第一节点起通过网络的所有路径的装置； 并且其中: 用于执行ー个或多个以太网OAM命令的装置包括: 用于执行来自第一节点的ー个或多个链路跟踪以太网OAM链路跟踪命令以便跟踪服务实例的装置，该链路跟踪命令除使用服务实例的多播目的地地址作为目的地地址之外还使用802.lag格式。
6.权利要求5的设备,其中: 用于检查链路状态协议数据库的装置包括: 用于跟踪在链路状态协议控制的以太网络中从第一节点通过网络到第二节点的路径的装置； 并且其中: 用于执行ー个或多个以太网OAM命令的装置包括用于执行来自第一节点的一个或多个链路跟踪以太网OAM链路跟踪命令以便跟踪服务路径的装置，该链路跟踪命令除使用以太网MAC节点ID的单 播目的地地址作为目的地地址之外还使用802.lag格式。
【文档编号】H04L12/26GK103607326SQ201310627460
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2008年10月14日 优先权日:2007年10月12日
【发明者】D.莫罕, P.昂贝哈根, S.基萨拉 申请人:北方电讯网络有限公司