CN1894895A

CN1894895A - 对外部前缀的转发问题的检测

Info

Publication number: CN1894895A
Application number: CNA2004800371699A
Authority: CN
Inventors: 希亚姆·苏里
Original assignee: Cisco Technology Inc
Current assignee: Cisco Technology Inc
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2024-12-03
Also published as: EP1706959A2; EP1706959A4; US20080019361A1; WO2005067481A3; US20050147051A1; CA2547588A1; US7995574B2; CN1894895B; EP1706959B1; US7280486B2; WO2005067481A2

Abstract

本发明公开了用于使提供商能够执行跟踪过程来判断其网络中是否存在转发问题的方法和装置。根据本发明一个方面，用于检测自治系统中的转发问题的方法包括从源节点发起一个消息。该消息被发送到作为自治系统的外部地址的消息目的地。该方法还包括将消息从源节点沿一条包括中间节点和目的地节点的路径转发到外部地址。消息通过路径的第一路径段在目的地节点处被接收。最后，消息在目的地节点处从路径中移走，并且指示中间节点不具有转发问题的响应沿着第一路径段被发送到源节点。

Description

对外部前缀的转发问题的检测

技术领域

本发明一般地涉及网络系统。更具体而言，本发明涉及使基本上内部的跟踪处理能被用于识别提供商网络内无法转发外部前缀的节点。

背景技术

对数据通信业务的需求正在以爆炸性速率增长。大量已增长的需求是由于更多家用和商业计算机用户连接到因特网这一事实。在诸如光网络之类的网络内，不同的提供商网络或自治系统可以彼此通信。例如，一个总的网络可以包括多个自治系统，其中每个自治系统包括各种节点(例如路由器和服务器)。为了使第一客户与第二客户通信，第一客户一般发起分组传输，该分组在去往第二客户的途中可能穿过一个或多个自治系统。图1是包括多个自治系统的总网络的图形表示。第一自治系统102或提供商网络可以与第二自治系统106和第三自治系统110通信。通常，自治系统102是与一个提供商相关联的网络，而自治系统106、110可以是与其他提供商相关联的网络。

第一自治系统102包括边缘节点(例如路由器或服务器)114和核心节点(例如路由器或服务器)118。类似地，第二自治系统106包括边缘节点124和核心节点128。本领域技术人员将意识到，边界网关协议(BGP)有效地使第一自治系统102能够获知去往第二自治系统106的路由。第一自治系统102的边缘路由器114可以可通信地耦合到其他自治系统的边缘路由器。例如，边缘路由器114g可以与第二自治系统106的边缘路由器124a通信，而边缘路由器114e可以与第三自治系统110的边缘路由器134通信。

边缘路由器114a与希望访问节点144或与节点144通信的客户边缘140通信。如图所示，节点144不是第一自治系统102或第二自治系统106的一部分，但是客户140可以使用包括在自治系统102中的路由器114、118和包括在自治系统106中的路由器124、128与节点144通信。

当客户140或总的源希望与节点144或目的地地址通信时，客户140将转发将目的地指定为节点144的分组或消息。被转发的分组在去往节点144的途中将穿过任意数目的域，例如第一自治系统102和第二自治系统106。与符合目的地地址的分组相关联的前缀以及可用路由一般由自治系统102、106通过标准的外部路由选择协议(例如边界网关协议(BGP))广告给它们的客户(例如客户140)。当在第一自治系统102或第二自治系统106中没有故障时，客户140转发到节点144的分组将成功地到达客户140。但是，当在中间点有至少一个故障(即第一自治系统102中的节点114、118的故障或第二自治系统106中的节点124、128的故障)时，分组则无法成功到达节点144。中间点的故障可能是由于中间点离线或者没有在中间点处正确地设置转发条目，从而使穿过该中间点的分组(一般而言，流量)事实上被丢弃。

沿客户140和节点144之间的路径的中间点的故障被看作安静故障(silent failure)，这是因为诸如第一自治系统102或第二自治系统106之类自治系统的操作者一般不知道他或她的自治系统中的问题，除非最终用户之一(即客户140或节点144)注意到该问题。如果客户140注意到发送到节点144的分组没有被节点144确认，客户140则可以朝节点144发送一个ping，其有效地致使第一自治系统102中的节点114、118和第二自治系统106中的节点124、128被ping。在ping被发送之前，第一自治系统102或第二自治系统106的操作者各自并不知道第一自治系统102或第二自治系统106内的任何潜在故障。

图2a是通过提供商网络向目的地地址转发消息的客户边缘的框图表示。提供商网络206一般包括至少一个提供商边缘节点和一个提供商核心节点，提供商网络206可以向客户边缘202广告前缀和路由。当客户边缘202希望与目的地地址210通信时，客户边缘202可以通过提供商网络206向目的地地址210转发消息220，如上所述。

当由于例如在提供商网络206中的转发条目未被正确设置时提供商网络206中的安静故障而发生流量丢弃时，从客户边缘202发送的想去往目的地地址210的消息可能无法到达目的地地址210。如图2b所示，当消息224由于提供商网络206中的故障无法到达目的地地址210时，客户边缘202可以通过提供商网络206向目的地地址210发送ping 250。Ping 250一般被布置为能够判断是否存在与提供商网络206相关联的故障，并且使客户边缘202能够通知提供商网络206在提供商网络206内存在故障。随后可以对提供商网络206执行诊断处理以确认在提供商网络206中何处发生了故障。

图3是提供商网络的核心节点发生故障的自治系统的图形表示。当客户边缘340尝试通过包括提供商边缘节点314和核心节点318的提供商网络302向目的地地址344发送消息336时，消息336可以通过利用最优路径算法确定的最优路径来发送。消息336通过提供商边缘节点314a和核心节点318c。但是，故障与核心节点318d相关联，因此消息336可能无法被核心节点318d正确地转发，并且事实上被丢弃。

如果客户边缘340期待对消息336的响应但未接收到响应，客户边缘340则可以通过提供商网络302向目的地地址344发送ping。Ping使得能够判断与提供商网络302相关的节点314、318是否发生故障。通常，与客户边缘340相关联的客户可以通知提供商：提供商网络302已在事实上致使客户失去连通性。因此，如本领域技术人员将意识到的，一旦提供商得知存在故障节点314、318，就可以对提供商网络302执行用于识别无法转发消息336的节点318d的过程，并采取步骤来基本上排除节点318d的故障。

虽然由客户边缘(即客户边缘节点)发送的ping有助于识别提供商网络内的节点故障，但是客户边缘不一定会发起ping来确定已转发的消息为何无法到达预期目的地地址。因此，提供商可能不知道其网络内的故障。Ping一般不会由提供商网络的节点发送到提供商网络内的目的地来判断提供商网络内是否存在故障，这是因为在网络中的每个点协同定位附加设备以使这样的ping能够被发送是相当困难的。如本领域技术人员将意识到的，为了实现通过核心的非共享媒体连通性，一般需要从边缘节点到核心节点的单独提供的第2层路径。这再次打断了从边缘开始检查连通性的点。因此，提供商可能无法容易地确定提供商网络内的中间点未被设置为正确地转发条目并且可能丢弃流量。因此，除非客户发起ping并通知提供商提供商网络内的潜在故障，否则提供商一般不知道在提供商网络内的节点之一处可能存在故障。如果提供商不知道故障，故障就可能无法被更正，并且使用提供商网络的客户可能对提供商网络的性能不满意。

因此，需要一种使提供商能够容易地判断在与提供商相关联的网络或自治系统中的中间点是否存在故障的方法和装置。更具体而言，需要一种使提供商边缘节点能够有效地发起类似于ping的消息的系统，该类似于ping的消息允许判断在包括该提供商边缘节点的自治系统中是否存在故障。

发明内容

本发明涉及用于使提供商能够执行跟踪过程来判断是否存在与其网络中的节点相关联的转发问题的系统。根据本发明一个方面，用于检测自治系统中的转发问题的方法包括从源节点发起一个消息。该消息被布置为发送到作为与自治系统不相关联的外部地址的消息目的地。该方法还包括将消息从源节点沿一条包括中间节点和目的地节点的路径转发到外部地址。消息通过路径的第一路径段在目的地节点处被接收。最后，消息在目的地节点处从路径中移走，并且指示中间节点不具有转发问题的响应沿着第一路径段被从目的地节点发送到源节点。在一个实施例中，该消息是路由跟踪(traceroute)消息。

提供商在其自己的网络中运行跟踪过程以识别针对外部前缀的转发问题的能力使提供商能够向客户提供改进的服务。例如，如果提供商可以运行跟踪过程(例如提供商无需被通知潜在外部前缀转发问题的客户给予提示，其在其网络内既可以有效地发起ping也可以接收到被发起的ping)，则可以提高对客户的服务质量，这是因为客户经历流量丢弃的可能性明显减小。通过从具有被指定为边界网关协议(BGP)下一跳的目的地地址的源提供商边缘节点发起或发送路由跟踪消息，但是在目的地提供商边缘节点处有效地终止该路由跟踪消息，提供商可以有效地ping其自己的网络，以确定沿一条特定路径是否发生任何转发故障。

根据本发明另一方面，用于检测具有源节点、中间节点和目的地节点的自治系统中的转发问题的方法包括从源节点发起消息并沿一条路径将消息从源节点转发出去。该消息被布置为发送到消息目的地，该消息目的地是外部地址，该地址没有位于所述自治系统内，而所述路径被布置为从源节点经由中间节点和目的地节点到达所述外部地址。该方法还包括判断是否接收到来自目的地节点的对消息的响应，以及当确定没有从目的地节点接收到对消息的响应时，发起识别转发问题的源的处理。

在一个实施例中，发起识别转发问题的源的处理的步骤包括沿着所述路径从源节点向中间节点发送新消息，该新消息实质上与所述消息具有相同类型。在另一实施例中，该方法还包括：识别所述路径；确定所述路径在所述源节点和所述目的地节点之间穿过的节点数；以及在所述消息中存储一个指示，该指示实质上标识出所述路径在所述源节点和所述目的地节点之间穿过的节点数。

根据本发明另一方面，用于检测自治系统中的转发问题的方法包括在目的地节点处接收来自源节点的消息。所述消息实质上是在源节点处发起的，并且希望通过所述目的地节点被发送到消息目的地，该消息目的地是一个外部地址，该地址没有位于所述自治系统内。该消息是通过所述源节点和所述目的地节点之间的路径段在所述目的地节点处接收到的，所述路径段是所述源节点和所述消息目的地之间的总路径的一部分。该方法还包括：在所述目的地节点处从所述总路径中移走所述消息，以实质上防止所述消息到达所述消息目的地；以及从所述目的地节点发起响应，该响应沿所述路径段从所述目的地节点发送到所述源节点，以指示沿所述路径段的中间节点不具有转发问题。

在阅读了以下详细描述和研读了各个附图之后，本发明的这些和其他优点将变得显而易见。

附图说明

通过结合附图参考以下描述，可以最好地理解本发明，在附图中：

图1是包括多个自治系统的总网络的图形表示。

图2a是通过提供商网络向目的地地址转发消息的客户边缘的框图表示。

图2b是无法通过提供商网络向目的地地址转发消息的客户边缘的框图表示。

图3是提供商网络的核心节点发生故障的自治系统的图形表示。

图4是根据本发明实施例的自治系统的图形表示，在该自治系统中，可以发送诸如回声(echo)消息或新的因特网控制消息协议(ICMP)消息之类的路由跟踪消息来确定是否存在转发问题。

图5是根据本发明实施例的使用路由跟踪消息的系统的框图表示。

图6是示出根据本发明实施例的一种方法的流程图，该方法当在源提供商边缘路由器和终点提供商边缘路由器(例如出口点)之间的路径上不存在内部故障时测试该路径。

图7是示出根据本发明实施例的一种方法的流程图，该方法用于确定在提供商网络中是否存在从提供商边缘节点的观点来看已发生故障的节点。

图8是示出根据本发明实施例的一种方法的流程图，该方法用于从出口点的观点处理接收到的消息。

图9是根据本发明实施例的一种新ICMP消息的图形表示，该ICMP消息是适用于确定提供商网络中是否存在至少一个节点故障的路由跟踪消息。

图10是根据本发明实施例使用路由跟踪消息来充分识别转发问题的源的系统的图形表示。

图11示出了适合于实现本发明的典型通用计算设备或计算机系统。

具体实施方式

网络提供商一般无法确定其网络中的中间点或节点是否存在阻碍消息被正确转发的故障，除非使用网络的客户将网络中的潜在故障告知网络提供商。网络提供商由于无法自己确定在其网络的至少一个节点上可能没有正确设置消息转发，因此效率很低，这是因为如果没有客户向网络提供商通知潜在故障，就可能在一段相对较长的时间内基本无法检测到发生故障的节点。当网络提供商不知道发生故障的节点时，网络提供商无法采取措施来矫正这种情况。另外，无法通过提供商网络成功发送或接收消息的客户在它们的消息丢失时会感到不便。

提供商用于确定其拥有的自治系统或网络是否有针对外部前缀的转发问题的能力将使提供商无需等待客户通知转发问题，就能够校正转发问题。如果提供商无需网络客户的提示就能够充分排查其网络中的转发故障，提供商则能够更好地维护其网络，并且网络客户将不太可能由于网络内的分组丢弃而感到不便。

通过使网络的一个提供商边缘节点能够沿一条路径向与同一网络相关的另一提供商边缘节点转发消息，提供商能够确定沿该路径是否存在任何转发问题。在一个实施例中，从源提供商边缘节点到边界网关协议(BGP)下一跳的最优路径可被识别出，并且可以沿该最优路径将回声消息或新的因特网控制消息协议(ICMP)消息从源提供商边缘节点有效地发送到BGP下一跳。如果消息到达通常将向BGP下一跳转发消息(即将消息转发出提供商网络)的提供商边缘节点，则该提供商边缘节点可以从路径中移走该消息，并将指示网络内不存在转发问题的返回消息发送到源提供商边缘节点。提供商可以周期性地从每个提供商边缘节点发送回声消息或新的ICMP消息，以判断是否在网络中的每个中间跳上都正确地设置了外部前缀的转发。当检测到转发问题时，提供商可以有效地调试网络以识别转发问题的一个或多个源，并校正转发问题。因此，提供商用于判断其网络中是否存在转发问题的能力可以减小客户在通过网络向BGP下一跳发送流量时遭遇问题的可能性。

图4是根据本发明实施例的自治系统的图形表示，在该自治系统中，可以发送回声消息或新的ICMP消息来确定是否存在转发问题。自治系统400具有边缘节点414和核心节点418。一般而言，边缘节点414和核心节点418可被看作与系统400相关联的跳。此外，边缘节点414和核心节点418可以是包括(但不限于)路由器和服务器在内的设备。

如果客户440将向外部前缀或目的地地址444发送数据，则客户440使用系统400。在所示实施例中，从客户440到目的地地址444的最优路径可以包括源提供商边缘节点414a、核心节点418a和418b以及目的地提供商边缘节点414c。一般而言，如诸如最优路径算法之类的算法所确定的，最优路径可以是最小代价路径或具有最大可用带宽的路径。为了确定沿源提供商边缘节点414a和目的地提供商边缘节点414c之间的路径上是否存在任意潜在转发问题，源提供商边缘节点414可以有效地通过核心节点418a和核心节点418b向目的地提供商边缘节点414c发送路由跟踪消息442。如果目的地提供商边缘节点414c接收到路由跟踪消息442，目的地提供商边缘节点414c则通过核心节点418b和核心节点418a向源提供商边缘节点414a返回响应446。如果响应446是由目的地提供商边缘节点414c发送的并被源提供商边缘节点414a所接收，则表明核心节点418a和418b(例如中间跳)被设置为正确地转发外部前缀。

路由跟踪消息442一般可以是回声消息，也可以是新的ICMP消息，其被配置用于核实外部前缀的转发在系统400内是否被正确地配置。新ICMP消息的一个示例将在下面参考图9来论述。路由跟踪消息442有效地充当在系统400内发起(即通过源提供商边缘节点414a发起)并有效地在系统400内终止(即在目的地提供商边缘节点414c处终止)的ping消息。但是，当在路由跟踪消息442中指定目的地时，目的地地址444可以被指定，以使得路由跟踪消息442沿包括源提供商边缘节点414a和目的地提供商边缘节点414c的路径被发送。一旦目的地提供商边缘节点414c接收到路由跟踪消息442，目的地提供商边缘节点414c就可以从其转发路径上移走路由跟踪消息442，从而防止路由跟踪消息442被发送到目的地地址444。

路由跟踪消息442一般包括关于目的地地址444的信息以及有效地使目的地提供商边缘节点414c能够被识别的信息。图5是根据本发明实施例使用路由跟踪消息的系统的框图表示。路由跟踪消息542可以由源提供商边缘502a发起并有效地由目的地提供商边缘502b终止。路由跟踪消息542在去往提供商边缘502b途中可能穿过提供商核心506。如果提供商边缘502b是提供商网络的出口点而提供商边缘502a是提供商网络的与从客户边缘540到外部前缀或目的地地址544的最优路径(未示出)相关联的入口点，则可以将提供商边缘502b标识为路由跟踪消息542的合适目的地。

路由跟踪消息542一般被发送以判断一条路径是否包括任意可能具有转发问题的中间跳。例如，提供商边缘502a可以选择一条路径，路由跟踪消息542将在该路径上被发送，以便确保当客户边缘540希望利用该路径与外部前缀544通信时，由客户边缘540发送的分组将不会被提供商边缘502a和提供商边缘502b之问的中间跳所丢弃。

为了识别作为路由跟踪消息542的目的地提供商边缘的提供商边缘502b，提供商边缘502a可以使用BGP下一跳表564来识别下一跳，例如与不同网络相关联的边缘节点。本领域技术人员将会理解，BGP可以将针对外部路由的最优路径安装在路由信息库(RIB)中，并通过对外部路由执行最优路径计算算法来选择针对外部路由的出口点。BGP下一跳表564可以包含关于外部前缀和为了到达外部前缀而使用的相应下一跳的信息。就是说，BGP下一跳表564可以包含下一跳，例如诸如目的地地址544之类包含在网络512中的下一跳，其中网络512是最优路径为了到达特定目的地地址而穿过的网络。

内部网关协议(IGP)路由表566可以包含关于用于到达利用BGP下一跳表564识别出的下一跳的最优路径的信息。IGP路由表566可被提供商边缘502a用来提供到利用BGP下一跳表564识别出的下一跳的可达性或路由选择。通过BGP识别出的下一跳是出口点。例如，BGP下一跳表564可被用于识别作为包括提供商边缘502a和提供商核心506的路径的出口点，并允许最终到达网络512和目的地地址544的提供商边缘502b。在一个实施例中，提供商边缘502a还可以访问外部前缀监视表562，该表562可被用于确定将被监视的一个特定外部前缀或目的地地址。外部前缀监视表562可以包括诸如外部前缀、到BGP下一跳表564中的适当的条目的指针、外部前缀的连通性状态和与外部前缀相关联的时间戳之类的信息。

提供商边缘502a将下一跳信息存储在路由跟踪消息542中，以使得在发送路由跟踪消息542时，路由跟踪消息542沿着将使路由跟踪消息542能够被转发到下一跳的路径被有效地发送。利用IGP路由表566，提供商边缘502a可以确定在包括提供商边缘502的提供商网络内它需要多少内部跳才能到达提供商边缘502b。一旦提供商边缘502a确定了沿着提供商边缘502a和提供商边缘502b之间的将允许客户边缘540有效地与目的地地址544通信的最优路径存在多少跳，提供商边缘502a就可以在路由跟踪消息542中存储标识到达提供商边缘502b(即出口点)的剩余跳数的指示物。该指示物可以是一个计数器，该计数器在提供商核心506接收到来自提供商边缘502a的路由跟踪消息542并将路由跟踪消息542转发到提供商边缘502b时被提供商核心506递减。当提供商边缘502b接收到路由跟踪消息542时，提供商边缘502b可以有效地读取指示物，并确定它是路由跟踪消息542想去的目的地，因此从其转发路径上移走路由跟踪消息542。在一个实施例中，指示物可以包括生存时间(TTL)期满信息，例如可以从BGP下一跳表560获得的TTL值。

如果路由跟踪消息542被提供商边缘502b接收到，则说明沿着提供商边缘502a和提供商边缘502b之间的路径正确地设置了转发。因此，提供商边缘502b可以沿着提供商边缘502a和提供商边缘502b之间的路径向提供商边缘502a发送回复消息546。回复消息546用于通知提供商边缘502a在发送路由跟踪消息542的路径上不存在转发问题。

可以采取回声消息的形式或实际上任意合适的ICMP消息的形式的路由跟踪消息542被用于在本质上测试提供商边缘502a和提供商边缘502b之间的路径以识别任意转发问题。提供商边缘502(通常是路由器)位于被客户用来与作为提供商网络的相关外部前缀的目的地地址通信的提供商网络的边缘。图6是示出根据本发明实施例的当在源提供商边缘路由器和终止提供商边缘路由器(例如出口点)之间的路径上不存在内部故障时，与测试该路径相关联的步骤的流程图。测试路径的处理600开始于步骤604，在步骤604中，服务提供商选择一个能够实现路由跟踪特征的源提供商边缘路由器。在一个实施例中，各种前缀和执行监视的速率也可以被选择。一旦选出了源提供商边缘路由器，就可以在步骤610中有效地滚动BGP下一跳表以识别感兴趣的BGP下一跳。就是说，可从源提供商边缘路由器访问的BGP下一跳被选择。

在步骤614中，遵循IGP路由表的回声消息或新ICMP消息(例如以下参考图9所述的新ICMP消息)被转发到源提供商边缘路由器和BGP下一跳之间的路径上的下一跳或节点。该回声消息或新消息可以被看作路由跟踪消息并且可以包括指示TTL设置的计数器，该计数器被配置以指示在到达终止提供商边缘路由器或路径的出口点之前还剩余的跳数。

在回声或新消息被发送到路径中的下一跳之后，在步骤618中，用于有效地对当前节点和终止提供商边缘路由器或出口点之间的跳数进行计数的计数器递减。在步骤622中，判断计数器是否期满，例如计数器是否具有大致为0的值。如果在步骤622中确定计数器尚未期满，则在步骤626中，将回声或新消息转发到路径中的下一跳。一旦回声或新消息被转发到下一跳，处理流则返回步骤618，在该步骤中，用于对到终止提供商边缘路由器的跳数进行计数的计数器递减。

可替换地，如果在步骤622中确定计数器已经期满，则说明该回声或新消息已经到达终止提供商边缘路由器。因此，终止提供商边缘路由器从转发路径中移走该回声或新消息(即实际上防止该回声或新消息被转发出提供商网络)，并且在步骤630中将回声或新消息作为例外(exception)处理。将回声或新消息作为例外处理可以包括在从终止提供商边缘路由器到源提供商边缘路由器的返回消息中填入适当的响应。在步骤634中，终止提供商边缘路由器将返回消息发送到源提供商边缘路由器。一旦源提供商边缘路由器接收到返回消息，源提供商边缘路由器就维持这样一种状态，该状态指示在步骤610中识别出的从源提供商边缘路由器到BGP下一跳的路径中出现在提供商网络中的一部分是可操作的。在源提供商边缘路由器维持上述状态之后，测试路径的处理完成，该状态指示在步骤610中识别出的去往BGP下一跳的路径中通过提供商网络的在源提供商边缘路由器和终止提供商边缘路由器之间的路径是可操作的。

在整个测试处理期间，充当从其发送用于检测针对外部前缀的转发问题的消息的源的源提供商边缘路由器在判断是否检测到节点故障时可以执行各种步骤。参考图7，将描述根据本发明实施例的一种用于判断提供商网络中是否存在从提供商边缘节点的观点来看已经发生故障的节点的方法。用于判断提供商网络中是否存在任意故障节点的处理700开始于步骤704，在步骤704中，源提供商边缘节点(即被用于评估沿着其路径之一是否存在提供商节点故障的提供商边缘路由器)滚动BGP下一跳表以识别感兴趣的BGP下一跳。就是说，利用BGP下一跳表识别出自治系统中可以从源提供商边缘路由器直接到达的基本上所有边缘节点或路由器。

一旦识别出感兴趣的BGP下一跳，就在步骤708中有效地建立感兴趣的BGP下一跳的列表。然后在步骤712中，选择一个BGP下一跳，即作为随后将从源提供商边缘路由器发送的回声或其他消息的目的地。在步骤716中识别出提供商网络中在源提供商边缘路由器和出口点(或称目的地提供商边缘路由器)之间的跳数，该跳数与源提供商边缘路由器和所选择的BGP下一跳之间的最优路径相关联。在一个实施例中，这样的识别可以利用IGP路由表来执行。

在源提供商边缘路由器和出口点之间的跳数被识别出之后，在步骤720中设置基本上等于该跳数的计数器。然后在步骤724中，回声消息或新ICMP消息被从源提供商边缘路由器发送到提供商网络中在去往BGP下一跳的途中的下一跳。该回声消息或新消息(下面将参考图9来描述)遵循在IGP路由表中指定的去往在步骤712中选择的BGP下一跳的路由。

如果沿着去往在步骤712中选择的BGP下一跳的路径中没有节点或跳发生故障或出于其他原因无法转发消息，则预期源提供商边缘路由器将接收到来自出口点的响应消息。因此，在步骤728中判断是否已经从出口点接收到返回响应。如果确定已经从出口点接收到返回响应，则说明不存在与提供商网络中沿着源提供商节点和BGP下一跳之间的路径中的节点或路由器相关联的故障。因此，源提供商边缘路由器在步骤732中维持当前状态，以指示可以沿着源提供商边缘路由器和出口点之间的路径成功地转发消息，并且用于判断提供商网络是否有任意节点发生故障的处理完成。

可替换地，如果在步骤728中确定没有接收到来自出口点的返回响应，则在步骤736中判断是否已经超过预定的时间段。换言之，在步骤736中判断如果响应即将到达，是否应该已经接收到来自出口点的响应。当确定尚未超过预定的时间段时，表明仍旧可能从出口点接收到响应。因此，处理流返回步骤728，在该步骤中，判断是否已经接收到来自出口点的返回响应。

另一方面，如果在步骤736中确定已经超过预定时间段，则源提供商边缘路由器在步骤740中标记提供商网络中的内部故障。应该意识到，对内部故障的标记一般用于使例如网络管理员能够确定在源提供商边缘路由器和出口点之间的路径中有节点之一已经发生故障。网络管理员可以发起用于有效地查明已经发生故障的一个或多个节点的处理。在一个实施例中，除了标记内部故障之外，源提供商边缘路由器还可以执行调试过程处理来标识沿着路径中的故障，如下面将参考图10描述的。一旦内部故障已被标记，用于判断提供商网络中是否有发生故障的任意节点的处理就完成了。

如上所述，用于检测提供商网络中的节点的转发问题或故障的消息一般通过提供商网络被转发，直到它在出口点或终止提供商边缘路由器处被接收到为止。一旦这样的消息被出口点接收到，它就被出口点所处理。图8是示出根据本发明实施例的一种用于处理从出口点的观点接收到的消息的方法的处理流程图。用于处理接收到的消息的处理800开始于步骤804，在步骤804中，出口点接收来自与提供商网络(即包括出口点和通常作为核心节点的节点的提供商网络)相关联的节点的消息。一旦消息被接收到，就在步骤808中判断接收到的消息是否是回声消息或新ICMP消息，以及判断该消息是否具有已期满的计数器。

如果在步骤808中确定该消息不是回声消息或新消息，则说明该消息不是被配置用于检测提供商网络内的转发问题的。因此，该消息在步骤812中被适当地转发。例如，出口点可以将消息转发到下一跳或转发到另一提供商网络的边缘路由器。在消息被转发之后，处理接收到的消息的过程完成。

可替换地，如果在步骤808中确定接收到的消息是回声消息或新消息并且计数器期满，则在步骤816中从其转发路径中移走该消息。由于计数器期满，因此该出口点是消息想去的有效目的地，这是因为计数器可以被看作TTL设置，该TTL设置基本上被设置为在该出口点期满。因此，该消息可以从转发路径中移走，因为它已经到达它想去的有效目的地。

一旦从其转发路径中移走了消息，该消息就在步骤820中作为例外被处理。在处理作为例外的消息时，返回消息可以由出口点沿着最初发送消息的路径被发送到源提供商边缘路由器。然后，在步骤824中，返回消息被转发到源提供商边缘路由器，并且处理接收到的消息的过程完成。

源提供商边缘节点为了判断在提供商网络中是否存在任意节点故障而发送的回声消息或新ICMP消息(例如路由跟踪消息，例如图5的路由跟踪消息542)的格式可能差别很大。图9是根据本发明实施例的一种新ICMP消息的图形表示，该新ICMP消息适用于确定提供商网络中是否存在至少一个节点故障。消息900可以包括任意数目的位，这些位实质上被划分为字段。第一字段902可以是例如大致具有4位的类型字段，该类型字段被用于指定与消息900相关联的类型。在所述实施例中，当字段902为“类型17”时，表明消息900是发送到外部地址的关于TTL期满的信息请求910，当字段903为“类型18”时，表明消息900是关于TTL期满的信息响应912。可以包括大致4位的代码字段904和可以包括大致7位的校验和字段906包含出口点可以有效地回复的信息请求。

混杂字段908可以包括被配置用于保存基本上任意信息(例如用于对表进行核实的信息)的多个位以及计数器914，该计数器914被终止或目的地提供商边缘节点用来判断消息900是否是想去往该终止提供商边缘节点。混杂字段908还可被配置为包含消息900将被发送到的BGP下一跳地址，即消息900被发送到的使得消息900可以被终止提供商边缘节点从转发路径中移走，以便充分证实源提供商边缘节点和终止提供商边缘节点之间的路径没有消息转发问题的BGP下一跳地址。

除了被用于确定沿着路径中的任何跳是否具有转发问题之外，路由跟踪消息还可以被用于识别沿该路径的转发问题的源。参考图10，将描述根据本发明实施例使用路由跟踪消息来识别转发问题的源。提供商边缘节点964a是穿过自治系统或网络950去往充当出口点的提供商边缘节点964d的路径段的源。提供商边缘节点964a和964d之间的路径段可以是客户边缘960和目的地地址964之间的最优路径的一部分。

当有效地预期去往提供商边缘节点964d的路由跟踪消息950没有到达提供商边缘节点964d时，表明中间核心节点964b、964c中的至少一个没有被设置为沿着提供商边缘964a和提供商边缘964d之间的路径段正确地转发消息。因此，当提供商边缘节点964a没有接收到来自提供商边缘节点964d的回复消息时，提供商边缘节点964a一般可以假设存在与核心节点964b或核心节点964c或其两者相关的转发故障。

当提供商边缘节点964a希望识别发生故障的核心节点964b和964c时，提供商边缘节点964a可以发送路由跟踪消息956，该消息856被配置为被核心节点964c有效地接收并被核心节点964c从其转发路径中移走。在所述实施例中，存储在路由跟踪消息956中的通常被配置用于标识提供商边缘节点964a和提供商边缘节点964d之间的内部跳数的计数器可被改变，以标识提供商边缘节点964a和核心节点964c之间的内部跳数。如果核心节点964c接收到路由跟踪消息956，则可以假设核心节点964b没有转发故障。因此，表明转发故障实际上只与核心节点964c有关，如图所示。但是，在另一实施例中，如果核心节点964c没有接收到路由跟踪消息956，则由于在提供商边缘节点964a和核心节点964c之间只存在一个其他的核心节点964b，因此可以有效地认为核心节点964b存在转发故障。

可替换地，为了充分识别转发故障的源，不是向核心节点964c发送路由跟踪消息956，而是从提供商边缘节点964a发送路由跟踪消息970，该路由跟踪消息970被核心节点964b或沿提供商边缘节点964a和提供商边缘节点964b之间的路径中的第一核心节点从其转发路径中有效地移走。当核心节点964b成功接收到路由跟踪消息970并向提供商边缘节点964a发送了回复消息972时，提供商边缘节点964a可以假设转发故障发生在提供商边缘节点964a和提供商边缘节点964d之间的路径段中比核心节点964b处于更下游的节点处。在所示实施例中，由于在路径段中比核心节点964b更下游处只存在一个核心节点964c，因此可以假设核心节点964c具有转发问题。

图11示出了适合于实现本发明的典型通用计算设备或计算机系统。计算机系统1030包括耦合到存储设备的任意数目的处理器1032(也称为中央处理单元或CPU)，所述存储设备包括主存储设备1034(通常是随机访问存储器或RAM)和主存储设备1036(通常是只读存储器或ROM)。ROM用于将数据和指令单向转移到CPU 1032，而RAM通常被用于以双向方式转移数据和指令。

CPU 1032一般可以包括任意数目的处理器。主存储设备1034、1036两者都可以包括任意合适的计算机可读介质。辅助存储介质1038通常是大容量存储设备，它也双向耦合到CPU 1032并提供附加的数据存储容量。大容量存储设备1038是可用于存储包括计算机代码的过程、数据等的计算机可读介质。通常，大容量存储设备1038是诸如硬盘或磁带之类的存储介质，这种存储介质一般比主存储设备1034、1036速度慢。大容量存储设备1038可以采取磁带或纸带读取器或某种其他公知设备的形式。将意识到，在适当情况下，保存在大容量存储设备1038中的信息可以作为RAM 1036的一部分按标准方式并入，作为虚拟存储器。诸如CD-ROM之类的特定主存储设备1034也可以双向地向CPU 1032传递数据。

CPU 1032还耦合到一个或多个输入/输出设备1040，该输入/输出设备1040可以包括(但不限于)以下设备，例如视频监视器、跟踪球、鼠标、键盘、麦克风、触摸显示器、传感器卡读取器、磁带或纸带读取器、电子板、描画针(styluses)、语音或手写识别器或其他公知的输入设备，当然还例如是其他计算机。最后，CPU 1032可以可选地利用网络连接耦合到计算机或电信网络，例如局域网、互联网或内联网，如1042处示出的。利用这样的网络连接，设想CPU 1032可以在执行上述方法步骤时接收来自网络的信息，或者可以向网络输出信息。这样通常被表示为将利用CPU 1032执行的指令序列的信息例如可以以包含在载波中的计算机数据信号的形式从网络接收或被输出到网络。SFP模块一般可以与网络连接1042相关联，以使得SFP模块接收和发送数据。上述设备和材料将是计算机硬件和软件领域的技术人员所熟悉的。

虽然仅描述了本发明的一些实施例，但是应该理解，无需脱离本发明的精神或范围，本发明可以被体现为很多其他特定形式。例如，虽然计数器已被描述为适用于确定路由跟踪消息在何时到达目的地提供商边缘节点，但是实际上可以使用任意合适的指示物。

当在利用一个路由跟踪消息首先确定存在至少一个转发故障之后使用另一路由跟踪消息来识别转发故障的源时，该路由跟踪消息一般可能只识别单个转发故障。就是说，当在提供商网络内的路径段上存在多个转发故障时，可能无法识别多于一个转发故障。返回参考图10，本领域技术人员将意识到，如果核心节点964b和964c都具有转发故障，路由跟踪消息956和970两者都无法到达它们的目的地。如果路由跟踪消息970首先被发送并且提供商边缘节点964a没有接收到回复消息，则可以假设至少核心节点964b具有转发故障。但是，假设核心节点964b具有转发故障，路由跟踪消息956则将无法被核心节点964c所接收，因此仅利用路由跟踪消息可能无法判断核心节点964c是否也具有转发故障。

一般而言，与本发明的各种方法相关联的步骤可以被交换、重排序、添加或删除，而不会脱离本发明的精神或范围。因此，这些示例将被看作示例性的而非限制性的，并且本发明并不局限于这里给出的细节，而是可以在所附权利要求书的范围内对其进行修改。

Claims

1.一种用于检测自治系统中的转发问题的方法，所述自治系统具有多个节点，包括源节点、中间节点和目的地节点，所述方法包括：

从所述源节点发起一个消息，该消息被布置为发送到消息目的地，该消息目的地是外部地址，该外部地址没有位于所述自治系统内；

沿一条路径从所述源节点转发所述消息，该路径被布置为从所述源节点经由所述中间节点和所述目的地节点到达所述外部地址；

在所述目的地节点上接收所述消息，其中所述路径中处于所述源节点和所述目的地节点之间的部分是第一路径段；

在所述目的地节点处从所述路径移走所述消息；以及

从所述目的地节点发起响应，该响应被布置为从所述目的地节点沿所述第一路径段发送到所述源节点，其中所述响应被布置为指示所述中间节点不具有转发问题。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述外部地址实质上在所述消息中被指定为所述消息目的地。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述源节点是所述自治系统的第一边缘节点，而所述目的地节点是所述自治系统的第二边缘节点。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

识别所述路径；

确定所述路径段在所述源节点和所述目的地节点之间穿过的节点数；以及

在所述消息中存储一个指示，该指示被布置为指示所述路径段在所述源节点和所述目的地节点之间穿过的节点数。

5.如权利要求4所述的方法，其中沿一条路径从所述源节点转发所述消息的步骤包括在所述多个节点中的第一节点处接收所述消息，该第一节点被布置为实质上改变所述指示，以指示所述路径段在所述第一节点和所述目的地节点之间穿过的节点数。

6.如权利要求5所述的方法，其中当所述消息在所述目的地节点处被接收时，所述目的地节点获得所述指示以判断是否从所述路径中移走所述消息。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述路径是所述源节点和所述外部地址之间的最优路径。

8.一种用于检测自治系统中的转发问题的方法，所述自治系统具有多个节点，包括源节点、中间节点和目的地节点，所述方法包括：

判断是否从所述目的地节点接收到对所述消息的响应；以及

当确定没有从所述目的地节点接收到对所述消息的响应时，发起识别所述转发问题的源的处理。

9.如权利要求8所述的方法，其中发起识别所述转发问题的源的处理的步骤包括从所述源节点向沿着所述路径的中间节点发送新消息，该新消息实质上与所述消息具有相同类型。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述消息是路由跟踪消息。

11.如权利要求9所述的方法，其中所述外部地址实质上在所述消息中被指定为所述消息目的地。

12.如权利要求9所述的方法，其中所述源节点是所述自治系统的第一边缘节点，而所述目的地节点是所述自治系统的第二边缘节点。

13.如权利要求9所述的方法，还包括：

识别所述路径；

确定所述路径在所述源节点和所述目的地节点之间穿过的节点数；以及

在所述消息中存储一个指示，该指示被布置为指示所述路径在所述源节点和所述目的地节点之间穿过的节点数。

14.一种用于检测自治系统中的转发问题的方法，所述自治系统具有多个节点，包括源节点、中间节点和目的地节点，所述方法包括：

在所述目的地节点处接收来自所述源节点的消息，其中所述消息实质上是在所述源节点处发起的，并且希望通过所述目的地节点被发送到消息目的地，该消息目的地是一个外部地址，该外部地址没有位于所述自治系统内，该消息是通过所述源节点和所述目的地节点之间的路径段在所述目的地节点处接收到的，所述路径段是所述源节点和所述消息目的地之间的总路径的一部分；

在所述目的地节点处从所述总路径中移走所述消息，其中在所述目的地节点处从所述总路径中移走所述消息的步骤实质上防止了所述消息到达所述消息目的地；以及

从所述目的地节点发起响应，该响应被布置为沿所述路径段从所述目的地节点发送到所述源节点，其中所述响应被布置为指示所述中间节点不具有转发问题。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述外部地址实质上在所述消息中被指定为所述消息目的地。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述源节点是所述自治系统的第一边缘节点，而所述目的地节点是所述自治系统的第二边缘节点。

17.如权利要求14所述的方法，还包括：

判断是否在所述目的地节点处从所述总路径中移走所述消息，其中如果确定将从所述总路径中移走所述消息，则在所述目的地节点处从所述总路径中移走所述消息。

18.如权利要求17所述的方法，其中对所述目的地节点是否从所述总路径中移走所述消息的指示被存储在所述消息中，并且判断是否在所述目的地节点处从所述总路径中移走所述消息的步骤包括获得所述指示。

19.一种适用于光网络的自治系统中的网络元件，所述自治系统具有多个网络元件，包括中间节点和目的地节点，所述网络元件包括：

被布置用于发起一个消息的代码设备，该消息被布置为发送到消息目的地，该消息目的地是外部地址，该外部地址没有位于所述自治系统内；

被布置用于沿一条路径转发所述消息的代码设备，该路径被布置为从所述网络元件经由所述中间节点和所述目的地节点到达所述外部地址；

被布置用于判断是否从所述目的地节点接收到对所述消息的响应的代码设备；

被布置用于当确定没有从所述目的地节点接收到对所述消息的响应时，发起识别所述转发问题的源的处理的代码设备；以及

被布置用于存储所述代码设备的存储器。

20.如权利要求19所述的网络元件，其中所述被布置用于发起识别所述转发问题的源的处理的代码设备包括被布置用于沿所述路径向所述中间节点发送新消息的代码设备，该新消息实质上与所述消息具有相同类型。

21.如权利要求20所述的网络元件，其中所述消息是路由跟踪消息。

22.如权利要求19所述的网络元件，其中所述外部地址实质上在所述消息中被指定为所述消息目的地。

23.如权利要求19所述的网络元件，其中所述网络元件是所述自治系统的第一边缘节点，而所述目的地节点是所述自治系统的第二边缘节点。

24.如权利要求19所述的网络元件，还包括：

被布置用于识别所述路径的代码设备；

被布置用于确定所述路径在所述源节点和所述目的地节点之间穿过的节点数的代码设备；以及

被布置用于在所述消息中存储一个指示的代码设备，该指示被布置为指示所述路径在所述源节点和所述目的地节点之间穿过的节点数。

25.一种适用于光网络的自治系统中的网络元件，所述自治系统具有多个网络元件，包括中间节点和源节点，所述网络元件包括：

被布置用于接收来自所述源节点的消息的代码设备，其中所述消息实质上是在所述源节点处发起的，并且希望被发送到消息目的地，该消息目的地是一个外部地址，该外部地址没有位于所述自治系统内，该消息是通过所述源节点和所述网络元件之间的路径段被接收到的，所述路径段是所述源节点和所述消息目的地之间的总路径的一部分；

被布置用于从所述总路径中移走所述消息的代码设备，其中所述被布置用于从所述总路径中移走所述消息的代码设备实质上防止了所述消息到达所述消息目的地；

被布置用于发起响应的代码设备，该响应被布置为沿所述路径段被发送到所述源节点，其中所述响应被布置为指示所述中间节点不具有转发问题；以及

被布置用于存储所述代码设备的存储器。

26.如权利要求25所述的网络元件，其中所述外部地址实质上在所述消息中被指定为所述消息目的地。

27.如权利要求25所述的网络元件，其中所述源节点是所述自治系统的第一边缘节点，而所述网络元件是所述自治系统的第二边缘节点。

28.如权利要求25所述的网络元件，还包括：

被布置用于判断是否在所述目的地节点处从所述总路径中移走所述消息的代码设备，其中如果确定将从所述总路径中移走所述消息，则在所述目的地节点处从所述总路径中移走所述消息。

29.如权利要求28所述的网络元件，其中对所述目的地节点是否从所述总路径中移走所述消息的指示被存储在所述消息中，并且所述被布置用于判断是否在所述目的地节点处从所述总路径中移走所述消息的代码设备包括被布置用于获得所述指示的代码设备。

30.一种适用于光网络的自治系统中的网络元件，所述自治系统具有多个网络元件，包括中间节点和目的地节点，所述网络元件包括：

用于发起一个消息的装置，该消息被布置为发送到消息目的地，该消息目的地是外部地址，该外部地址没有位于所述自治系统内；

用于沿一条路径转发所述消息的装置，该路径被布置为从所述源节点经由所述中间节点和所述目的地节点到达所述外部地址；

用于判断是否从所述目的地节点接收到对所述消息的响应的装置；以及

用于当确定没有从所述目的地节点接收到对所述消息的响应时，发起识别所述转发问题的源的处理的装置。

用于接收来自所述源节点的消息的装置，其中所述消息实质上是在所述源节点处发起的，并且希望通过所述目的地节点被发送到消息目的地，该消息目的地是一个外部地址，该外部地址没有位于所述自治系统内，该消息是通过所述源节点和所述网络元件之间的路径段在所述目的地节点处被接收到的，所述路径段是所述源节点和所述消息目的地之间的总路径的一部分；

用于从所述总路径中移走所述消息的装置，其中所述被布置用于从所述总路径中移走所述消息实质上防止了所述消息到达所述消息目的地；以及

用于发起响应的装置，该响应被布置为沿所述路径段被发送到所述源节点，其中所述响应被布置为指示所述中间节点不具有转发问题。